CN106078210A - 一种数控多轴双工作台的数控钻铣床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控多轴双工作台的数控钻铣床，包括数控多轴箱(1)、床身(2)、龙门(3)、X轴单元(4)、AY轴单元(5)、BY轴单元(6)、Z轴单元(7)。本发明采用在Z轴单元处设置数控多轴箱，数控多轴箱设有主轴电机和多个伸缩旋转轴，伸缩旋转轴由油缸(14)、花键轴(15)、花键齿轮(17)、过渡齿轮(18)构成；AY轴单元(5)设有A工作台51，BY轴单元6设有B工作台61；工作时，由机载数控电气系统控制，数控寻的，数控出刀、收刀、换刀，无需停机，A/B两个工作台交替作业的技术方案，使钻铣加工，达到了提高效率、降低成本，适应大规模批量生产的目的。

Description

一种数控多轴双工作台的数控钻铣床
技术领域
本发明涉及一种数控机床，具体是指垂直Z轴上设有数控多轴装置，能够同时夹持多个不同的钻铣刃具，数控三维寻的、不停机数控选择钻铣刃具对工件进行铣削、钻孔、攻丝、锪孔连续加工的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床。
背景技术
许多工件或产品设有数量众多且尺寸、孔径、形状及规格各异的直孔、台阶孔、螺纹孔、平台和凹槽，通常采用数控钻铣床进行加工；现有技术的数控钻铣床只设有单个夹持刃具的旋转轴装置，简称单轴装置；所述单轴装置每次只能夹持一个钻铣刃具进行加工，钻铣加工中需要更换刃具时，虽然数控钻铣床装备有数控刃具库，但每次更换刃具均需要停机，换刀后还要归零对刀、寻找目标三维寻的，才能继续加工，致使加工效率低下，加工成本居高，如此加工，难以适应大规模批量工件的钻铣生产需求，因此，现有技术存在效率低、成本高，不适应大规模批量生产的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由数控多轴箱、床身、龙门、X轴单元、AY轴单元、BY轴单元、Z轴单元构成的装置，其中，数控多轴箱由箱体、支架板、主轴电机和多个排成阵列的伸缩旋转轴构成，所述伸缩旋转轴由油缸、花键轴、花键齿轮、过渡齿轮构成，花键轴的下端设有与钻铣刃具连接的接口称为刃具接口；数控多轴箱设在Z轴单元的Z轴滑板上；龙门由立柱和横梁构成，龙门经立柱与床身固定连接，横梁3位于床身的上方且俯视投影与床身正交，X轴单元设置在所述横梁处，Z轴单元设置在X轴单元的X轴滑板处，两条相互平行的AY轴单元和BY轴单元设置在床身的上面，AY轴单元和BY轴单元的上面分别设有A工作台和B工作台；X轴单元、AY轴单元、BY轴单元、Z轴单元分别由X轴滑轨、X轴滑板、X轴丝杠副、X轴伺服电机，AY轴滑轨、AY轴滑板、AY轴丝杠副、AY轴伺服电机，BY轴滑轨、BY轴滑板、BY轴丝杠副、BY轴伺服电机，Z轴滑轨、Z轴滑板、Z轴丝杠副、Z轴伺服电机构成；
应用时，A工作台和B工作台上分别经夹具固定有工件，数控多轴箱的各个所述伸缩旋转轴的刃具接口分别装有加工所需、种类规格各异的钻铣刃具；工作时，由机载数控电气系统控制，X轴单元、AY轴单元、BY轴单元和Z轴单元分别带动数控多轴箱、A工作台和B工作台，轮换地对A工作台或B工作台所夹持的工件进行三维空间寻的加工；所述轮换是指，先加工A工作台上的工件，再加工B工作台上的工件，即，利用加工A工作台上的工件期间，对B工作台上的工件进行装卸作业；同理，在加工B工作台上工件的期间，对A工作台上的工件进行装卸作业；加工时，主轴电机带动数控多轴箱全部的所述伸缩旋转轴一道旋转；
具体为：由机载数控控制，
当需要钻孔时，数控多轴箱中，夹持钻头的伸缩旋转轴的油缸驱动该轴的花键轴和钻头向下伸出，由Z轴单元的Z轴伺服电机驱动经Z轴丝杠副和Z轴滑板推动该钻头向下切削进给，钻孔毕，该轴的油缸驱动该轴的花键轴和钻头向上缩回复位；
当需要铣槽时，数控多轴箱中，夹持立铣刀的伸缩旋转轴的油缸驱动该轴的花键轴和立铣刀向下伸出，由Z轴单元的Z轴伺服电机驱动经Z轴丝杠副和Z轴滑板推动该立铣刀向下的切削进给，铣削毕，该轴的油缸驱动该轴的花键轴和立铣刀向上缩回复位；余类同；
当A工作台上的工件加工完毕，数控多轴箱转向对B工作台上的工件进行加工；简言之，采用数控寻的，数控出刀收刀，无需停机，双工作台交替作业的技术方案，提供一种数控多轴双工作台的数控钻铣床，旨在使工件的钻铣生产，达到提高效率、降低成本，适应大规模批量生产的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种数控多轴双工作台的数控钻铣床，包括数控多轴箱、床身、龙门、X轴单元、AY轴单元、BY轴单元、Z轴单元，其中：所述的数控多轴箱由箱体、支架板、主轴电机和多个排成阵列的伸缩旋转轴构成，其中，所述箱体为中空、矩形箱状的钢质壳体，箱体内腔的中下部设有一块钢质的隔离板称为支架板；所述支架板将箱体的内腔隔离成上下两层，上层称为键轴仓，下层称为齿轮仓；所述主轴电机为变频调速的电动机；所述伸缩旋转轴由油缸、花键轴、花键齿轮、过渡齿轮构成，所述油缸为由缸体和活塞杆构成的液压伸缩执行元件；所述花键轴为沿柱面均布设有若干键槽的圆柱楞形的钢质构件，均布在花键轴柱面的若干键槽称为外花键，花键轴的下端设有与钻铣刃具连接的接口称为刃具接口；所述花键齿轮为设有中心孔的圆柱直齿渐开线齿轮，花键齿轮的中心孔的孔壁均布设有若干与花键轴的所述外花键对应滑动配合的键槽称为内花键，花键齿轮设有所述内花键的中心孔称为花键孔；所述过渡齿轮为设有中心转轴的圆柱直齿渐开线齿轮，过渡齿轮的齿牙与花键齿轮的齿牙对应啮合匹配；
八只花键齿轮和八只过渡齿轮相互间隔啮合、排成阵列位于所述齿轮仓内，八只花键轴分别对应滑动穿过八只花键齿轮的所述花键孔，花键轴的上部位于所述键轴仓内，油缸的缸体固于箱体的上面，八只油缸的活塞杆分别对应与八只花键轴的上端可转动连接，花键轴的所述刃具接口位于箱体的下面；工作时，油缸的活塞杆带动花键轴下上伸缩，花键轴旋转，油缸的活塞杆不转；主轴电机固定于箱体的侧面，主轴电机的输出轴经传动齿轮穿过箱体的侧壁与箱体内腔中的任何一个花键齿轮啮合连接；数控多轴箱设在Z轴单元的Z轴滑板上；
所述的床身为矩形平台状的中空铸铁质构件；
所述的龙门为由立柱和横梁构成的钢质构件，龙门经立柱与床身固定连接，横梁3位于床身的上方且俯视投影与床身正交；
所述的X轴单元、AY轴单元、BY轴单元、Z轴单元分别由X轴滑轨、X轴滑板、X轴丝杠副、X轴伺服电机，AY轴滑轨、AY轴滑板、AY轴丝杠副、AY轴伺服电机，BY轴滑轨、BY轴滑板、BY轴丝杠副、BY轴伺服电机，Z轴滑轨、Z轴滑板、Z轴丝杠副、Z轴伺服电机构成；
X轴单元设置在所述横梁处，Z轴单元设置在X轴单元的X轴滑板处，两条相互平行的AY轴单元和BY轴单元设置在床身的上面，AY轴单元和BY轴单元的上面分别设有A工作台和B工作台；X轴单元用于带动Z轴单元沿前后方向运动寻的；AY轴单元用于带动A工作台沿左右方向运动寻的；BY轴单元用于带动B工作台沿左右方向运动寻的；Z轴单元用于带动数控多轴箱及所载钻铣刃具沿上下方向运动寻的和切削进给。
上述结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对本装置主视图的面，后面为与所述前面相对的面。
工作原理及有益效果
应用时，A工作台和B工作台上分别经夹具固定有工件，数控多轴箱的各个所述伸缩旋转轴的刃具接口分别装有加工所需、种类规格各异的钻铣刃具；
工作时，由机载数控电气系统控制，X轴单元、AY轴单元、BY轴单元和Z轴单元分别带动数控多轴箱、A工作台和B工作台进行三维空间寻的，数控多轴箱轮换地对A工作台或B工作台所夹持的工件进行加工；所述轮换是指，先加工A工作台上的工件，再加工B工作台上的工件，即，利用加工A工作台上的工件期间，对B工作台上的工件进行装卸作业；同理，在加工B工作台上工件的期间，对A工作台上的工件进行装卸作业；加工时，主轴电机经所述传动齿轮、花键齿轮带动数控多轴箱全部的伸缩旋转轴一道旋转，其中所述过渡齿轮的作用为确保所有的花键齿轮、伸缩旋转轴的旋向一致；
具体为：由机载数控控制，
当需要钻孔时，数控多轴箱中，夹持钻头的伸缩旋转轴的油缸驱动该轴的花键轴和钻头向下伸出，由Z轴单元的Z轴伺服电机驱动经Z轴丝杠副和Z轴滑板推动该钻头向下进给切削，钻孔毕，该轴的油缸驱动该轴的花键轴和钻头向上缩回复位；
当需要铣槽时，数控多轴箱中，夹持立铣刀的伸缩旋转轴的油缸驱动该轴的花键轴和立铣刀向下伸出，由Z轴单元的Z轴伺服电机驱动经Z轴丝杠副和Z轴滑板推动该立铣刀向下的切削进给，铣削毕，该轴的油缸驱动该轴的花键轴和立铣刀向上缩回复位；余类同；
当A工作台上的工件加工完毕，数控多轴箱转向对B工作台上的工件进行加工；此时，AY轴单元复位停止，人工或机械手可对A工作台进行工件的卸装作业。
本装置采用数控寻的，数控出刀收刀、双工作台交替作业、无需停机换刀，使工件的钻铣生产，提高了效率、降低了成本，非常适合于大规模批量生产加工。
上述，本发明采用由数控多轴箱、床身、龙门、X轴单元、AY轴单元、BY轴单元、Z轴单元构成的装置；数控多轴箱设有主轴电机和多个伸缩旋转轴，工作时，由机载数控电气系统控制，X轴单元、AY轴单元、BY轴单元和Z轴单元分别带动数控多轴箱、A工作台和B工作台，轮换地对A工作台或B工作台所夹持的工件进行三维空间寻的加工；主轴电机带动多个伸缩旋转轴一道旋转；当需要钻孔时，夹持钻头的伸缩旋转轴的油缸驱动该轴的花键轴和钻头向下伸出，由Z轴单元推动该钻头向下切削进给，钻孔毕，该轴的油缸带动该轴的花键轴和钻头向上缩回复位；当需要铣槽时，夹持立铣刀的伸缩旋转轴的油缸驱动该轴的花键轴和立铣刀向下伸出，由Z轴单元推动该立铣刀向下的切削进给，铣削毕，该轴的油缸驱动该轴的花键轴和立铣刀向上缩回复位；余类同；当A工作台上的工件加工完毕，数控多轴箱转向对B工作台上的工件进行加工；即，采用数控寻的，数控出刀收刀，无需停机，双工作台交替作业的技术方案，克服了现有技术存在效率低、成本高，不适应大规模批量生产的问题与不足，所提供的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床，使工件的钻铣生产，达到了提高效率、降低成本，适应大规模批量生产的目的。
附图说明
图1是本发明的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床的主视结构示意图；
图2是本发明的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床的后视轴测示意图；
图3是本发明的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床的数控多轴箱1的主视剖视结构示意图，图中拆除了主轴电机19；
图4是本发明的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床的数控多轴箱1，拆去箱体11侧板后的轴测结构示意图，图中拆除了主轴电机19；
图5是本发明的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床的数控多轴箱1的轴测示意图，图中拆除了主轴电机19；
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。
图中：数控多轴箱1、箱体11、支架板12、伸缩旋转轴13、油缸14、花键轴15、刃具接口16、花键齿轮17、过渡齿轮18、主轴电机19、床身2、龙门3、立柱31、横梁32、X轴单元4、AY轴单元5、A工作台51、BY轴单元6、B工作台61、Z轴单元7。
具体实施方式
参阅图1～图5，本发明的一种数控多轴双工作台的数控钻铣床，包括数控多轴箱1、床身2、龙门3、X轴单元4、AY轴单元5、BY轴单元6、Z轴单元7，其中：所述的数控多轴箱1由箱体11、支架板12、主轴电机19和多个排成阵列的伸缩旋转轴13构成，其中，所述箱体11为中空、矩形箱状的钢质壳体，箱体11内腔的中下部设有一块钢质的隔离板称为支架板12；所述支架板12将箱体11的内腔隔离成上下两层，上层称为键轴仓，下层称为齿轮仓；所述主轴电机19为变频调速的电动机；所述伸缩旋转轴由油缸14、花键轴15、花键齿轮17、过渡齿轮18构成，所述油缸14为由缸体和活塞杆构成的液压伸缩执行元件；所述花键轴15为沿柱面均布设有若干键槽的圆柱楞形的钢质构件，均布在花键轴15柱面的若干键槽称为外花键，花键轴15的下端设有与钻铣刃具连接的接口称为刃具接口16；所述花键齿轮17为设有中心孔的圆柱直齿渐开线齿轮，花键齿轮17的中心孔的孔壁均布设有若干与花键轴15的所述外花键对应滑动配合的键槽称为内花键，花键齿轮17设有所述内花键的中心孔称为花键孔；所述过渡齿轮18为设有中心转轴的圆柱直齿渐开线齿轮，过渡齿轮18的齿牙与花键齿轮17的齿牙对应啮合匹配；
八只花键齿轮17和八只过渡齿轮18相互间隔啮合、排成阵列位于所述齿轮仓内，八只花键轴15分别对应滑动穿过八只花键齿轮17的所述花键孔，花键轴15的上部位于所述键轴仓内，油缸14的缸体固于箱体11的上面，八只油缸14的活塞杆分别对应与八只花键轴15的上端可转动连接，花键轴15的所述刃具接口16位于箱体11的下面；工作时，油缸14的活塞杆带动花键轴15下上伸缩，花键轴15旋转，油缸14的活塞杆不转；主轴电机19固定于箱体11的侧面，主轴电机19的输出轴经传动齿轮穿过箱体11的侧壁与箱体11内腔中的任何一个花键齿轮17啮合连接；数控多轴箱1设在Z轴单元7的Z轴滑板上；
所述的床身2为矩形平台状的中空铸铁质构件；
所述的龙门3为由立柱31和横梁32构成的钢质构件，龙门3经立柱31与床身2固定连接，横梁3位于床身2的上方且俯视投影与床身2正交；
所述的X轴单元4、AY轴单元5、BY轴单元6、Z轴单元7分别由X轴滑轨、X轴滑板、X轴丝杠副、X轴伺服电机，AY轴滑轨、AY轴滑板、AY轴丝杠副、AY轴伺服电机，BY轴滑轨、BY轴滑板、BY轴丝杠副、BY轴伺服电机，Z轴滑轨、Z轴滑板、Z轴丝杠副、Z轴伺服电机构成；
X轴单元4设置在所述横梁32处，Z轴单元7设置在X轴单元4的X轴滑板处，两条相互平行的AY轴单元5和BY轴单元6设置在床身2的上面，AY轴单元5和BY轴单元6的上面分别设有A工作台51和B工作台61；X轴单元4用于带动Z轴单元7沿前后方向运动寻的；AY轴单元5用于带动A工作台51沿左右方向运动寻的；BY轴单元6用于带动B工作台61沿左右方向运动寻的；Z轴单元7用于带动数控多轴箱1及所载钻铣刃具沿上下方向运动寻的和切削进给。
上述结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对本装置主视图的面，后面为与所述前面相对的面。
工作原理及有益效果
应用时，A工作台51和B工作台61上分别经夹具固定有工件，数控多轴箱1的各个所述伸缩旋转轴13的刃具接口16分别装有加工所需、种类规格各异的钻铣刃具；
工作时，由机载数控电气系统控制，X轴单元4、AY轴单元5、BY轴单元6和Z轴单元7分别带动数控多轴箱1、A工作台51和B工作台61进行三维空间寻的，数控多轴箱1轮换地对A工作台51或B工作台61所夹持的工件进行加工；所述轮换是指，先加工A工作台51上的工件，再加工B工作台61上的工件，即，利用加工A工作台51上的工件期间，对B工作台61上的工件进行装卸作业；同理，在加工B工作台61上工件的期间，对A工作台51上的工件进行装卸作业；加工时，主轴电机19经所述传动齿轮、花键齿轮17带动数控多轴箱1全部的伸缩旋转轴13一道旋转，其中所述过渡齿轮18的作用为确保所有的花键齿轮17、伸缩旋转轴13的旋向一致；
具体为：由机载数控控制，
当需要钻孔时，数控多轴箱1中，夹持钻头的伸缩旋转轴13的油缸14驱动该轴的花键轴15和钻头向下伸出，由Z轴单元7的Z轴伺服电机驱动经Z轴丝杠副和Z轴滑板推动该钻头向下进给切削，钻孔毕，该轴的油缸14驱动该轴的花键轴15和钻头向上缩回复位；
当需要铣槽时，数控多轴箱1中，夹持立铣刀的伸缩旋转轴13的油缸14驱动该轴的花键轴15和立铣刀向下伸出，由Z轴单元7的Z轴伺服电机驱动经Z轴丝杠副和Z轴滑板推动该立铣刀向下的切削进给，铣削毕，该轴的油缸14驱动该轴的花键轴15和立铣刀向上缩回复位；余类同；
当A工作台51上的工件加工完毕，数控多轴箱1转向对B工作台61上的工件进行加工；此时，AY轴单元5复位停止，人工或机械手可对A工作台51进行工件的卸装作业。
本装置采用数控寻的，数控出刀收刀、双工作台交替作业、无需停机换刀，使工件的钻铣生产，提高了效率、降低了成本，非常适合于大规模批量生产加工。

Claims (1)

1.一种数控多轴双工作台的数控钻铣床，包括数控多轴箱(1)、床身(2)、龙门(3)、X轴单元(4)、AY轴单元(5)、BY轴单元(6)、Z轴单元(7)，其特征在于：所述的数控多轴箱(1)由箱体(11)、支架板(12)、主轴电机(19)和多个排成阵列的伸缩旋转轴(13)构成，其中，所述箱体(11)为中空、矩形箱状的钢质壳体，箱体(11)内腔的中下部设有一块钢质的隔离板称为支架板(12)；所述支架板(12)将箱体(11)的内腔隔离成上下两层，上层称为键轴仓，下层称为齿轮仓；所述主轴电机(19)为变频调速的电动机；所述伸缩旋转轴由油缸(14)、花键轴(15)、花键齿轮(17)、过渡齿轮(18)构成，所述油缸(14)为由缸体和活塞杆构成的液压伸缩执行元件；所述花键轴(15)为沿柱面均布设有若干键槽的圆柱楞形的钢质构件，均布在花键轴(15)柱面的若干键槽称为外花键，花键轴(15)的下端设有与钻铣刃具连接的接口称为刃具接口(16)；所述花键齿轮(17)为设有中心孔的圆柱直齿渐开线齿轮，花键齿轮(17)的中心孔的孔壁均布设有若干与花键轴(15)的所述外花键对应滑动配合的键槽称为内花键，花键齿轮(17)设有所述内花键的中心孔称为花键孔；所述过渡齿轮(18)为设有中心转轴的圆柱直齿渐开线齿轮，过渡齿轮(18)的齿牙与花键齿轮(17)的齿牙对应啮合匹配；
八只花键齿轮(17)和八只过渡齿轮(18)相互间隔啮合、排成阵列位于所述齿轮仓内，八只花键轴(15)分别对应滑动穿过八只花键齿轮(17)的所述花键孔，花键轴(15)的上部位于所述键轴仓内，油缸(14)的缸体固于箱体(11)的上面，八只油缸(14)的活塞杆分别对应与八只花键轴(15)的上端可转动连接，花键轴(15)的所述刃具接口(16)位于箱体(11)的下面；工作时，油缸(14)的活塞杆带动花键轴(15)下上伸缩，花键轴(15)旋转，油缸(14)的活塞杆不转；主轴电机(19)固定于箱体(11)的侧面，主轴电机(19)的输出轴经传动齿轮穿过箱体(11)的侧壁与箱体(11)内腔中的任何一个花键齿轮(17)啮合连接；数控多轴箱(1)设在Z轴单元(7)的Z轴滑板上；
所述的床身(2)为矩形平台状的中空铸铁质构件；
所述的龙门(3)为由立柱(31)和横梁(32)构成的钢质构件，龙门(3)经立柱(31)与床身(2)固定连接，横梁(3)位于床身(2)的上方且俯视投影与床身(2)正交；
所述的X轴单元(4)、AY轴单元(5)、BY轴单元(6)、Z轴单元(7)分别由X轴滑轨、X轴滑板、X轴丝杠副、X轴伺服电机，AY轴滑轨、AY轴滑板、AY轴丝杠副、AY轴伺服电机，BY轴滑轨、BY轴滑板、BY轴丝杠副、BY轴伺服电机，Z轴滑轨、Z轴滑板、Z轴丝杠副、Z轴伺服电机构成；
X轴单元(4)设置在所述横梁(32)处，Z轴单元(7)设置在X轴单元(4)的X轴滑板处，两条相互平行的AY轴单元(5)和BY轴单元(6)设置在床身(2)的上面，AY轴单元(5)和BY轴单元(6)的上面分别设有A工作台(51)和B工作台(61)；X轴单元(4)用于带动Z轴单元(7)沿前后方向运动寻的；AY轴单元(5)用于带动A工作台(51)沿左右方向运动寻的；BY轴单元(6)用于带动B工作台(61)沿左右方向运动寻的；Z轴单元(7)用于带动数控多轴箱(1)及所载钻铣刃具沿上下方向运动寻的和切削进给。
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