CN106002494B - 数控机床 - Google Patents

Abstract

一种数控机床，采用五轴结构，包括底座，第一支架设置于底座的台面上，第一导向件设置于第一支架上，第一回转机构设置于第一导向件上，并沿第一导向件移动，第二导向件设置于台面，第二支架沿第二导向件移动，第二回转机构设置于第二支架。本发明的数控机床，第一支架上设置Y向的第一导向件使得机床内轴系部件更紧凑，有效空间更大，使得机床内空置空间增大，提高了后续在机床空置空间上增配自动上下料盘及砂轮组、机械手的灵活性。

Description

数控机床

技术领域

本发明涉及一种机加工设备，尤其涉及一种用于工件加工的数字控制机床。

背景技术

数控机床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，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成。

数控机床一般由主机、数控制装置、驱动装置、辅助装置和其它附属设备等几个部分组成。主机是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置系数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如：冷却、排屑、润滑、照明和监测等。编程及其他附属设备可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴等几种数控机床。对于刀具的制造，其某些形状的加工动作涉及五轴联动功能，必须使用五轴联动机床。

现有数控机床，尤其是随着控制轴数量的增加，机床内空间有限。若不对机床规格进行扩大，已经难以再向数控机床内增加其它装置，如：机械手臂和砂轮库等，以进一步提高机床的自动化水平。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种数控机床，通过合理的部件装配和布局，使得控制轴系的布局更紧凑，机床内空间得到改善，利于向机床内增加其它装置，如：机械手臂和砂轮库等，增加机床的综合作业能力和自动化水平。

本发明的另一个目的在于提供一种数控机床，使得工件加工时的刚性得到提高。

本发明的再一个目的在于提供一种数控机床，使得仅通过气动结构和Y轴移动就实现多砂轮组的自动换装。

本发明提供的一种数控机床，采用五轴结构，包括：

底座，包括台面；

第一支架，其设置于台面上；

第一导向件，其设置于第一支架上；

第一回转机构，其设置于第一导向件上，并沿第一导向件移动；

第二导向件，其设置于台面上；

第二支架，其沿第二导向件移动；

第三导向件，其设置于第二支架上；

第二回转机构，其设置于第三导向件上，并沿第三导向件移动。

本发明的第一导向件，其沿XYZ坐标系的Y向设置。

本发明的第二导向件，其沿XYZ坐标系的X向设置。

本发明的第一回转机构还包括运动臂，沿第一导向件移动，至少与第一导向件之间形成第一接触面和第二接触面，第一接触面与第二接触面不共面。如：第一接触面所在的第一平面和第二接触面所在的第二平面形成的二面角大于0度或小于180度，或第一接触面与第二接触面平行。

本发明的第二回转机构，其沿XYZ坐标系的Z向移动且以X向为轴旋转。

本发明的第一支架，优先选择龙门结构。

本发明的第一回转机构以Z向为轴旋转。

本发明的数控机床，优先选择第三电机通过联轴器及丝杠丝母直接驱动第一回转机构沿第一导向件移动，以及第四电机通过联轴器及丝杠丝母直接驱动第二回转机构沿第三导向件移动。

为了减轻数控机床的重量，避免辅助装置(如：元器件、气路和润滑油路)外挂于数控机床外而发生的意外损坏和积污等情形，本发明的数控机床，还包括槽体，设置于底座。槽体包括开口和槽容置腔，在槽体的开口处还设置盖板；在槽容置腔内设置背板，将槽容置腔分为近开口腔和远开口腔，在远开口腔内布设线缆，在近开口腔布设元器件和管路等。

为了增加机床的综合作业能力和自动化水平，本发明还包括自动上下料盘、砂轮组和机械手臂等部件，位于第二导向件两侧。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明提供的数控机床，第一支架使用龙门结构提高了部件的刚性。在第一支架上设置Y向的第一导向件使得机床内轴系部件更紧凑，有效空间更大，使得机床内空置空间增大(即在既不影响各轴行程和加工范围又不增大占地面积的情况下增大机床内非行程空间，减少了机床内无效空间)，提高了后续在机床空置空间上增配自动上下料盘及砂轮组、机械手的灵活性。

在龙门上设置Y向的第一导向件还使得加工中的工件轴不需要发生Y向移动(砂轮轴发生Y向移动)，而使得工件加工时的刚性得到了提高。同时，砂轮轴可以发生Y向移动也使得机床可以在不配置多轴机械手的情况下，仅通过气动结构和Y轴移动就实现多砂轮组的自动换装。

一般地，导向件及其上沿其移动的支架或回转机构和导向件的必须有两个部位保持接触以便起到类似“两点确定一条直线”的作用，从而保证移动的精度；而本案中第一回转机构由于是侧挂在第一支架(龙门)上，导致其重心很偏，一般共面的导向件缺乏侧向作用力，容易使得机构随着使用产生偏移，影响精度。本发明第一回转机构和第一导向件形成至少二面角大于0度或小于180度，或互相平行的第一接触面和第二接触面，而形成相互的约束力，当重心的偏移使得一处接触面受力时，另一处接触面会受到分力从而约束变形和偏移，使得精度更高，精度的保持性也更好。

本发明还在底座上设置槽体的方式，减轻了数控机床的重量，将辅助装置(如：元器件、气路和润滑油路)布设于槽体内，有效避免了这些装置因外挂于数控机床而发生的意外损坏和积污等情形的发生。

附图说明

图1为本发明数控机床一实施例的示意图；

图2为图1所示数控机床另一角度的示意图；

图3为图1所示数控机床去除局部外壳后的示意图；

图4为图3所示数控机床另一角度的示意图；

图5为本发明数控机床所设槽体及其辅助部件的示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

图1为本发明数控机床一实施例的示意图，图2为图1所示数控机床另一角度的示意图，图3为图1所示数控机床去除局部外壳后的示意图。如图1和图2所示，本发明提供的数控机床，系五轴结构，包括底座100、第一支架200、第一导向件300、第一回转机构400、第二导向件600、第二支架700、第三导向件900和第二回转机构800。

第一支架200其设置于底座100的台面110上，第一导向件300其设置于第一支架200上。第一回转机构400设置于第一导向件300上，并沿第一导向件300移动。本实施例中，第一支架200优先选择龙门结构。第一回转机构400还包括运动臂410，沿第一导向件300移动，至少与第一导向件之间形成第一接触面421和第二接触面431，第一接触面421所在的第一平面420和第二接触面431所在的第二平面430形成的二面角大于0度或小于180度，或第一接触面421与第二接触面431平行。

图4为图3所示数控机床另一角度的示意图，如图4所示，第二回转机构800设置于第三导向件900上，并沿第三导向件900移动。

第二导向件600设置于台面110上，第二支架700沿第二导向件600移动，第二回转机构800设置于第二支架700上。

本实施例中，按XYZ坐标系，第一回转机构400还绕Z向旋转，第一导向件300沿Y向设置，第二导向件600沿X向设置，第二回转机构800沿Z向移动且绕X向旋转。

第一回转机构400优先选择直驱转台，绕Z向旋转超过180度，转速不超过500转/min；该回转机构下方悬挂电机，电机随回转结构可以绕Z向转动，优先选择永磁同步电机，该电机为双头电机或单头电机，转速范围在1,500～10,000rpm，优先选择1,500～6,000rpm。

第二回转机构800优先选择直驱转台，转速不超过1,500rpm。

为了减轻数控机床的重量，避免辅助装置(如：元器件、气路和润滑油路)外挂于数控机床外而发生的意外损坏和积污等情形，本实施例提供的数控机床，还包括槽体500，其设置于底座100。图3为本发明数控机床所设槽体及其辅助部件的示意图，如图3所示，槽体500包括开口510和槽容置腔520，在槽体的开口处还设置盖板530；在槽容置腔520内设置背板540，将槽容置腔分为近开口腔521和远开口腔522，在远开口腔522内布设线缆910，在近开口腔521布设元器件920和管路等。

为了增加机床的综合作业能力和自动化水平，在第二导向件600两侧的底座区域120上设置自动上下料盘、砂轮组和机械手臂等部件。

Claims (14)

1.一种数控机床，采用五轴结构，其特征在于包括：

底座，包括台面；

第一支架，其设置于所述的台面上；

第一导向件，其设置于所述的第一支架上；

第一回转机构，其设置于所述的第一导向件上，并沿所述的第一导向件移动；

第二导向件，其设置于所述的台面上；

第二支架，其沿所述的第二导向件移动；

第三导向件，其设置于所述的第二支架上；

第二回转机构，其设置于所述的第三导向件上，并沿所述的第三导向件移动；

所述的第一回转机构还包括运动臂，沿所述的第一导向件移动，至少与所述的第一导向件之间形成第一接触面和第二接触面，所述的第一接触面与所述的第二接触面不共面；

所述的第一回转机构为直驱结构，以XYZ坐标系的Z向为轴旋转；

所述的第一回转机构之下设置永磁同步电机，转速范围在1,500～10,000rpm。

2.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于所述的第一导向件沿XYZ坐标系的Y向设置。

3.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于所述的第二导向件沿XYZ坐标系的X向设置。

4.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于所述的第二回转机构沿XYZ坐标系的Z向移动且绕X向旋转。

5.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于所述的第一支架为龙门结构。

6.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于所述的第二回转机构为直驱结构，以XYZ坐标系的X向为轴旋转，转速不超过1,500rpm。

7.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于所述的第一回转机构还包括运动臂，沿所述的第一导向件移动，至少与所述的第一导向件之间形成第一接触面和第二接触面，所述的第一接触面所在的第一平面和所述的第二接触面所在的第二平面形成的二面角大于0度或小于180度，或所述的第一接触面与所述的第二接触面平行。

8.一种数控机床，采用五轴结构，其特征在于包括：

底座，包括台面；

第一支架，其设置于所述的台面；

第一导向件，其设置于所述的第一支架上；

第一回转机构，其设置于所述的第一导向件上，包括运动臂，沿所述的第一导向件移动；

第二导向件，其设置于所述的台面；

第二支架，其沿所述的第二导向件移动；

第三导向件，其设置于所述的第二支架上；

第二回转机构，其设置于所述的第三导向件上，并沿所述的第三导向件移动；

按XYZ坐标系，所述的第一导向件沿Y向设置，所述的第二导向件沿X向设置，所述的第二回转机构沿Z向移动且绕X向旋转；

所述的第一支架为龙门结构；

所述的第一回转机构为直驱结构，以XYZ坐标系的Z向为轴旋转；所述的运动臂至少与所述的第一导向件之间形成第一接触面和第二接触面，所述的第一接触面与所述的第二接触面不共面；

所述的第一回转机构之下设置永磁同步电机，转速范围在1,500～10,000rpm。

9.根据权利要求8所述的数控机床，其特征在于所述的第一接触面所在的第一平面和所述的第二接触面所在的第二平面形成的二面角大于0度或小于180度，或所述的第一接触面与所述的第二接触面平行。

10.根据权利要求8所述的数控机床，其特征在于所述的第二回转机构为直驱结构，以X向为轴旋转，转速不超过1,500rpm。

11.根据权利要求8所述的数控机床，其特征在于还包括第三电机通过联轴器及丝杠丝母直接驱动所述的第一回转机构沿所述的第一导向件移动，以及第四电机通过联轴器及丝杠丝母直接驱动所述的第二回转机构沿所述的第三导向件移动。

12.根据权利要求1～11之一所述的数控机床，其特征在于还包括槽体，其设置于所述的底座。

13.根据权利要求12所述的数控机床，其特征在于所述的槽体包括开口和槽容置腔，在所述的开口处还设置盖板；在所述的槽容置腔内设置背板，将槽容置腔分为近开口腔和远开口腔，在所述的远开口腔内布设线缆，在所述的近开口腔布设元器件和管路。

14.根据权利要求13所述的数控机床，其特征在于还包括自动上下料盘、砂轮组和机械手臂之一种或几种，位于所述的第二导向件两侧。