CN105881109B - 一种高效率数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率数控机床，包括机架、驱动装置与位于机架一侧的数控装置，驱动装置在数控装置的控制下运动，机架上设置有固定夹具，机架的上方设置有刀架，刀架上设置有伺服电机与多个不同种类的、规则排列的刀具，刀具通过一根设置有狭长型凹槽的连杆与第一气缸连接，连杆外活动套有相对连杆较短的金属套，金属套设置有与凹槽相对应的槽口，槽口内安装有卡位件，卡位件嵌入凹槽内且沿着凹槽上下滑动，金属套的外表面固定套有传动轮，多根连杆外的传动轮均通过同一个传动带与伺服电机连接。数控装置可以控制一个刀具靠近待加工产品，控制原工作刀具恢复原位，且两个控制命令之间互不影响，同时也并不改变其高速旋转的状态。

Description

一种高效率数控机床

技术领域

本发明涉及一种数控机床，尤其是涉及一种能够实现高效率的数控机床。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

采用数控机床来生产加工产品的生产商来说，高效率的完成产品的加工是有效提高其生产效益的重要途径。在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需解决的问题也最多。除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程各有其特点。为了完成不同工序的加工工艺，需使用多种刀具，采用手动换刀即无法使得整个系统自动化，因此必须有自动换刀装置。自动换刀装置应满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀具储存量足够、结构紧凑及安全可靠等要求。现常见的换刀装置是旋转式自动换刀装置与刀库式自动换刀。

使用旋转式自动换刀装置的数控机床采用转塔头转位更换主轴头。这种机床的主轴头就是转塔头，在转塔的各主轴头上，根据加工的工序预先安装所用刀具，转塔依次转位，就可以实现自动换刀。主轴头有卧式和立式两种，工作时只有位于加工位置的主轴头才与主运动接通，而其它处于不加工位置的主轴都与主运动脱开。刀库式自动换刀装置是由刀库和刀具交换机构组成，目前它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。刀库用来储存刀具，刀库可装在主轴箱上、或固定夹具上、或装在机床的其它部件上。有的自动换刀装置因刀库距主轴较远，还需要增加中间搬运装置。选刀时，刀具交换机构根据数控指令从刀库中选出所指定的刀具，然后从刀库和主轴(或刀架)取出刀具，并进行交换；将新刀装入主轴(或刀架)，把用过的旧刀放回刀库。

以上两种换刀装置整体的体积较大，结构较为复杂，换刀时较长，效率不高，同样会影响整个数控机床的工作效率。而且这两种换刀装置基本只针对大型的数控机床，造价颇高，一般的小型企业消费不起。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率数控机床，能够有效提高换刀速率，且整体造价不高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高效率数控机床，包括机架、驱动装置与位于机架一侧的数控装置，所述的驱动装置在数控装置的控制下运动，所述的机架上设置有固定夹具，机架的上方设置有刀架，所述的刀架上设置有伺服电机与多个不同种类的、规则排列的刀具，所述的刀具通过一根设置有狭长型凹槽的连杆与第一气缸连接，所述的连杆外活动套有相对连杆较短的金属套，金属套设置有与凹槽相对应的槽口，所述的槽口内安装有卡位件，所述的卡位件嵌入凹槽内且沿着凹槽上下滑动，所述的金属套的外表面固定套有传动轮，多根连杆外的传动轮均通过同一个传动带与伺服电机连接；

工作状态下伺服电机转动通过传动带带动设置在刀架上的多个传动轮做绕轴自转的运动，运动的传动轮通过金属套以及卡位件带动连杆同样做绕轴自转的运动，此时多个刀具均为旋转状态，再由数控装置控制第一气缸运动，运动的第一气缸推动旋转的连杆，连杆相对金属套做轴向移动带动刀具移动靠近待加工产品进行加工。

所述的刀架上设置有铣刀与第一轨道，所述的铣刀固定在旋转电机上，所述的旋转电机通过第一滑块与第一轨道连接，所述的第一滑块上连接有第二气缸，第二气缸推动第一滑块带动旋转电机上下移动。在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需解决的问题也最多。因此将铣刀单独出来设置，灵活性更高，也易于控制。

所述的刀架上设置有多个第二轨道，所述的多个第二轨道与多个连杆一一对应设置，所述的第二轨道上均安装有第二滑块，多个第二滑块分别与多个连杆连接，所述的第一气缸带动连杆沿着第二轨道运动。第二轨道与第二连杆的设置为了保证刀具在做平移运动的稳定性，有助于提高零部件加工的精度。

所述的第一气缸上均设置有电磁阀，所述的电磁阀与数控装置连接，所述的数控装置通过电磁阀控制第一气缸。便于实现与数控装置的联系，数控装置能够简单的实现对第一气缸的控制。

所述的驱动装置包括设置在机架左右两侧的纵向驱动组件、以及设置在机架上方的横向驱动组件，所述的刀架安装在所述的横向驱动组件，所述的横向驱动组件通过两端的立架安装在纵向驱动组件上。横向驱动组件、纵向驱动组件的设置，使得刀架能够在水平范围内移动到任意位置，加工位置灵活可控。

所述的机架上纵向设置有滑轨，所述的滑轨延伸至机架的前后两侧，所述的固定夹具安装在滑轨上，所述的滑轨与固定夹具之间还设置有第三气缸，所述的第三气缸带动固定夹具沿着滑轨移动。滑轨与第三气缸的相互配合，能够带动固定夹具沿着滑轨移动。

所述的固定夹具包括竖直设置的多个导轨、水平安装在导轨上用于放置产品的搁置板、以及多个设置在导轨顶部用于将产品固定的锁紧组件，所述的搁置板上连接有竖直方向移动的第四气缸，所述的锁紧组件上设置有与横置的第五气缸连接的压紧件，所述的压紧件与搁置板所在平面相对，压紧件包括位于其底部的下压面与限位面，所述的下压面为平面结构，所述的限位面为弧形面且一侧与下压面弧形过渡连接，限位面低于整个下压面，限位面相对于下压面更靠近搁置板的中心。采用搁置板向上移动的方式，通过锁紧组件扣入产品开口的边沿的方法来固定。特别是针对结构多样的灯具外壳体来说，总有一处开口使得安装在外壳体内的光源能够透过开口照射到外面，可以通过固定夹具来固定。

所述的刀架通过移动组件与驱动装置连接，移动组件带动刀架在竖直方向移动，所述的刀架上设置有八个刀具，八个刀具按照预定的间距规则排列成两排，所述的多个刀具包括钻削刀、球头刀、镗刀、切槽刀、内螺纹车刀、外螺纹车刀。不同的刀具类型为了实现不同的加工需求。八个刀具是较为理想的状态，并不难以控制也能够满足一般的加工需求。而两个固定夹具的设置，在其中一个固定夹具上的产品加工完成后，需要一段时间来将完成的产品卸下，并安装上待加工的产品，此时刀具可以对另一个固定夹具上的产品进行加工。而两个固定夹具就是较为理想的设置，整个数控机床可以一直处于工作状态，也不会占据过大的空间。

所述的传动轮的外表面与传动带的内表面设置有互相啮合的轮齿。齿轮的设置确保传动轮与传动带之间不容易发生打滑脱落等情况。所述的第一气缸为锁紧气缸。

与现有技术相比，本发明的优点在于采用一个伺服电机来带动多个刀具做绕轴自转的运动，同时每一个刀具上都各自连接有第一气缸，由此设计使得多个刀具之间互不影响。在连杆上开设狭长型槽口，并由一个卡位件连接连杆与金属套，卡位件既能够限制连杆能够在伺服电机的作用下绕轴转动，同时也能够在第一气缸的作用下相对于金属套做轴向的移动。多个刀具始终处于绕轴自转的状态，也就是说多个刀具始终处于准备好对待加工产品进行加工的状态，即使在更换刀具的情况下，也不改变其状态，这就大大减少了更换刀具所需要的时间。

正因为每个刀具之间互不影响，数控装置在控制更换刀具的时候，完全可以同时发出运动命令，同时控制一个刀具的上升以及一个刀具的下降。甚至可以预先控制下一个刀具运动到合适位置，待上一个刀具加工完成后，数控装置发送回升上一个刀具以及下一个刀具开始工作的命令。也是因为如此，一般的单固定夹具已经无法跟上本发明的工作效率，设置多个固定夹具，能够使得在更换待加工零件的同时刀具可以继续加工下一个固定夹具上的待加工零件。整个刀架可以始终处于有效的工作状态，大大提高了数控机床的工作效率。

此外，本发明不管是控制刀具还是控制刀架的动力都可以通孔普通常见的动力装置来实现，因此本发明的整体造价并不高，一般的中小型企业也能够消费。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为刀架部分的结构示意图；

图3为连接杆部分的分解图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示：一种高效率数控机床，包括机架1、驱动装置与位于机架1一侧的数控装置3，驱动装置在数控装置3的控制下运动，机架1上设置有固定夹具5，机架1的上方设置有刀架4，刀架4上设置有伺服电机50与多个不同种类的、规则排列的刀具6，刀具6通过一根设置有狭长型凹槽7的连杆8与第一气缸9连接，连杆8外活动套有相对连杆8较短的金属套10，金属套10设置有与凹槽7相对应的槽口11，槽口11内安装有卡位件12，卡位件12嵌入凹槽7内且沿着凹槽7上下滑动，金属套10的外表面固定套有传动轮13，多根连杆8外的传动轮13均通过同一个传动带14与伺服电机50连接；

工作状态下伺服电机50转动通过传动带14带动设置在刀架4上的多个传动轮13做绕轴自转的运动，运动的传动轮13通过金属套10以及卡位件12带动连杆8同样做绕轴自转的运动，此时多个刀具6均为旋转状态，再由数控装置3控制第一气缸9运动，运动的第一气缸9推动旋转的连杆8，连杆8相对金属套10做轴向移动带动刀具6移动靠近待加工产品进行加工。

刀架4上设置有铣刀21与第一轨道22，铣刀21固定在旋转电机23上，旋转电机23通过第一滑块24与第一轨道22连接，第一滑块24上连接有第二气缸25，第二气缸25推动第一滑块24带动旋转电机23上下移动。

刀架4上设置有多个第二轨道31，多个第二轨道31与多个连杆8一一对应设置，第二轨道31上均安装有第二滑块32，多个第二滑块32分别与多个连杆8连接，第一气缸9带动连杆8沿着第二轨道31运动。

第一气缸9上均设置有电磁阀，电磁阀与数控装置3连接，数控装置3通过电磁阀控制第一气缸9。

驱动装置包括设置在机架1左右两侧的纵向驱动组件51、以及设置在机架1上方的横向驱动组件52，刀架4安装在横向驱动组件52，横向驱动组件52通过两端的立架53安装在纵向驱动组件51上。

机架1上纵向设置有滑轨61，滑轨61延伸至机架1的前后两侧，固定夹具5安装在滑轨61上，滑轨61与固定夹具5之间还设置有第三气缸，第三气缸带动固定夹具5沿着滑轨61移动。

固定夹具5包括竖直设置的多个导轨71、水平安装在导轨71上用于放置产品的搁置板72、以及多个设置在导轨71顶部用于将产品固定的锁紧组件73，搁置板72上连接有竖直方向移动的第四气缸，锁紧组件73上设置有与横置的第五气缸连接的压紧件74，压紧件74与搁置板72所在平面相对，压紧件74包括位于其底部的下压面与限位面，下压面为平面结构，限位面为弧形面且一侧与下压面弧形过渡连接，限位面低于整个下压面，限位面相对于下压面更靠近搁置板72的中心。

刀架4通过移动组件2与驱动装置连接，移动组件2带动刀架4在竖直方向移动，刀架4上设置有八个刀具6，八个刀具6按照预定的间距规则排列成两排，多个刀具6包括钻削刀、球头刀、镗刀、切槽刀、内螺纹车刀、外螺纹车刀。

传动轮13的外表面与传动带14的内表面设置有互相啮合的轮齿。第一气缸9为锁紧气缸。

使用时，将多个待加工产品安置到各个固定夹具5上并固定，启动本发明。数控装置3根据预先输入的加工程序发送命令，驱动装置带动刀架在水平面上移动至预定位置，第三气缸带动固定夹具5移动到预定的位置上。数控装置3再控制伺服电机50以及第一气缸9运动，将加工需要的刀具6以高速旋转的状态靠近待加工产品进行加工。进行下一道工序要换刀的时候，数控装置3可以控制下一个刀具6靠近待加工产品，控制原工作刀具6恢复原位，且两个控制命令之间互不影响，同时也并不改变其高速旋转的状态。就由此实施下一道加工工序，直至完成整个产品的加工。

此外本发明在机架1上采用滑轨来安装固定夹具5，滑轨61延伸至机架1的前后两侧。也就说，本发明除了可以独立作为一台加工机床来用以外，可以将滑轨61与其他机床上的滑轨连接起来，形成一条流水线式的加工。

Claims (10)

1.一种高效率数控机床，包括机架、驱动装置与位于机架一侧的数控装置，所述的驱动装置在数控装置的控制下运动，其特征在于所述的机架上设置有固定夹具，机架的上方设置有刀架，所述的刀架上设置有伺服电机与多个不同种类的、规则排列的刀具，所述的刀具通过一根设置有狭长型凹槽的连杆与第一气缸连接，所述的连杆外活动套有相对连杆较短的金属套，金属套设置有与凹槽相对应的槽口，所述的槽口内安装有卡位件，所述的卡位件嵌入凹槽内且沿着凹槽上下滑动，所述的金属套的外表面固定套有传动轮，多根连杆外的传动轮均通过同一个传动带与伺服电机连接；

工作状态下伺服电机转动通过传动带带动设置在刀架上的多个传动轮做绕轴自转的运动，运动的传动轮通过金属套以及卡位件带动连杆同样做绕轴自转的运动，此时多个刀具均为旋转状态，再由数控装置控制第一气缸运动，运动的第一气缸推动旋转的连杆，连杆相对金属套做轴向移动带动刀具移动靠近待加工产品进行加工。

2.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的刀架上设置有铣刀与第一轨道，所述的铣刀固定在旋转电机上，所述的旋转电机通过第一滑块与第一轨道连接，所述的第一滑块上连接有第二气缸，第二气缸推动第一滑块带动旋转电机上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的刀架上设置有多个第二轨道，所述的多个第二轨道与多个连杆一一对应设置，所述的第二轨道上均安装有第二滑块，多个第二滑块分别与多个连杆连接，所述的第一气缸带动连杆沿着第二轨道运动。

4.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的第一气缸上均设置有电磁阀，所述的电磁阀与数控装置连接，所述的数控装置通过电磁阀控制第一气缸。

5.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的驱动装置包括设置在机架左右两侧的纵向驱动组件、以及设置在机架上方的横向驱动组件，所述的刀架安装在所述的横向驱动组件，所述的横向驱动组件通过两端的立架安装在纵向驱动组件上。

6.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的机架上纵向设置有滑轨，所述的滑轨延伸至机架的前后两侧，所述的固定夹具安装在滑轨上，所述的滑轨与固定夹具之间还设置有第三气缸，所述的第三气缸带动固定夹具沿着滑轨移动。

7.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的固定夹具包括竖直设置的多个导轨、水平安装在导轨上用于放置产品的搁置板、以及多个设置在导轨顶部用于将产品固定的锁紧组件，所述的搁置板上连接有竖直方向移动的第四气缸，所述的锁紧组件上设置有与横置的第五气缸连接的压紧件，所述的压紧件与搁置板所在平面相对，压紧件包括位于其底部的下压面与限位面，所述的下压面为平面结构，所述的限位面为弧形面且一侧与下压面弧形过渡连接，限位面低于整个下压面，限位面相对于下压面更靠近搁置板的中心。

8.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的刀架通过移动组件与驱动装置连接，移动组件带动刀架在竖直方向移动，所述的刀架上设置有八个刀具，八个刀具按照预定的间距规则排列成两排，多个刀具包括钻削刀、球头刀、镗刀、切槽刀、内螺纹车刀、外螺纹车刀。

9.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的传动轮的外表面与传动带的内表面设置有互相啮合的轮齿。

10.根据权利要求1所述的一种高效率数控机床，其特征在于所述的第一气缸为锁紧气缸。