CN106914755A - 五轴联动加工中心机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设计合理、自动化程度高和生产效率高的五轴联动加工中心机床。本发明包括工作台和MCU控制系统，所述工作台上设置有龙门架，所述龙门架的前端设置有Y轴移动装置，所述Y轴移动装置上设置有Z轴移动装置，所述工作台上且位于龙门架内设置有X轴移动装置，所述X轴移动装置上设置有摆动台装置，所述摆动台装置上设置有旋转夹具盘，所述龙门架上设置有自动对刀装置，所述龙门架的侧端设置有自动换刀器，所述X轴移动装置、所述Y轴移动装置、所述Z轴移动装置、所述摆动台装置、所述旋转夹具盘、所述自动对刀装置和所述自动换刀器均与所述MCU控制系统电性连接。本发明应用于数控机床的技术领域。

Description

五轴联动加工中心机床

技术领域

本发明涉及一种数控机床,特别涉及一种五轴联动加工中心机床。

背景技术

五轴联动加工中心机床是一种高效率和高精密的数控机床，其通常使用小刀具，大功率和高速主轴电机，普通的加工中心一般比较适合加工简单平面零配件，装夹次数繁多，主轴能够在X轴跟Y轴方向滑动，当需要加工曲面零件时，不具备五轴联动功能的加工中心的机床显得比较乏力，因此急需开发一种能够加工曲面及复杂零部件和减少装夹次数的五轴联动加工中心机床。

现有技术的局限：不能精准稳定地加工曲面及复杂零部件，且装夹次数多，不能实现一次装夹并对多个面进行加工，降低了工作效率及整体加工成本较高，且需人力较多，工人的劳动强度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种设计合理、自动化程度高和生产效率高的五轴联动加工中心机床。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括工作台和MCU控制系统，所述工作台上设置有龙门架，所述龙门架的前端设置有Y轴移动装置，所述Y轴移动装置上设置有Z轴移动装置，所述工作台上且位于龙门架内设置有X轴移动装置，所述X轴移动装置上设置有摆动台装置，所述摆动台装置上设置有旋转夹具盘，所述龙门架上设置有自动对刀装置，所述龙门架的侧端设置有自动换刀器，所述X轴移动装置、所述Y轴移动装置、所述Z轴移动装置、所述摆动台装置、所述旋转夹具盘、所述自动对刀装置和所述自动换刀器均与所述MCU控制系统电性连接。

进一步的，所述Y轴移动装置包括对称设置于所述龙门架顶梁的前端面的Y轴直线导轨、Y轴马达固定座、第一马达、Y轴滚珠丝杆和Y轴移动载板，所述Y轴马达固定座位于两个所述Y轴直线导轨末端之间，所述第一马达固定于所述Y轴马达固定座上，所述Y轴滚珠丝杆与所述第一马达相连接，所述Y轴移动载板适配安装于两个所述Y轴直线导轨上且与所述Y轴滚珠丝杆相连接，所述Y轴马达固定座的一端还设置有第一电机连接板，所述Y轴滚珠丝杆的两端分别设置有Y轴防撞胶；所述Z轴移动装置包括对称设置于所述Y轴移动载板上的Z轴直线导轨、Z轴马达固定座、第二马达、Z轴丝杆和Z轴固定座，所述Z轴马达固定座位于两个所述Z轴直线导轨末端之间，所述第二马达固定于所述Z轴马达固定座上，所述Z轴丝杆与所述第二马达相连接，所述Z轴固定座适配安装于两个所述Z轴直线导轨上且与所述Z轴丝杆相连接，所述Z轴马达固定座的一端还设置有第二电机连接板，所述Z轴丝杆的两端分别设置有Z轴防撞胶，所述Z轴固定座的底端设置有Z轴固定压块，所述Z轴固定压块内固定有电主轴，所述电主轴的下端设置有刀具固定模块，所述刀具固定模块的底端固定有刀具；所述X轴移动装置包括两个X轴直线导轨、X轴马达固定座、第三马达、X轴丝杆和五轴工作台板，两个所述X轴直线导轨对称设置于所述工作台上且位于所述龙门架之间，所述X轴马达固定座位于两个所述X轴直线导轨末端之间，所述第三马达固定于所述X轴马达固定座上，所述X轴丝杆与所述第三马达相连接，所述五轴工作台板适配安装于两个所述X轴直线导轨上且与所述X轴丝杆相连接，所述X轴马达固定座的一端还设置有第三电机连接板，所述X轴丝杆的两端分别设置有X轴防撞胶。

进一步的，所述摆动台装置包括对称设置于所述五轴工作台板上的两个摆动支撑板和位于两个所述摆动支撑板之间的摆动台，其中一个所述摆动支撑板的一端设置有与所述摆动台相连接的驱动装置；所述旋转夹具盘包括旋转盘和与所述旋转盘相连接的液压夹具。

进一步的，所述自动对刀装置包括紫外线扫描器和探刀，所述紫外线扫描器设置于所述龙门架上，所述探刀设置于所述自动换刀器的刀库内。

进一步的，所述Z轴固定座上设置有螺旋式冷却装置、冷却液主管道和与所述冷却液主管道相连通的流量控制座，所述螺旋式冷却装置包括圆形支撑架，所述圆形支撑架上阵列有若干个与所述冷却液主管道相连通的冷却喷枪，所述冷却喷枪呈螺旋式排布于所述刀具固定模块处。

进一步的，所述龙门架的顶梁下端设置有第一夹持产品机械手，所述第一夹持产品机械手包括若干个机械爪和与所述机械爪相连接的伺服电机。

进一步的，所述工作台的上端设置有机床保护罩，所述机床保护罩的底端设置有移动导轨组，所述移动导轨组上设置有第二夹持产品机械手，所述移动导轨组包括纵向导轨和横向导轨，所述纵向导轨位于所述机床保护罩的底端且位于所述龙门架中间部分上方，所述横向导轨位于所述机床保护罩的外端，所述横向导轨的两端下方分别设置有代加工产品台和产品收集箱。

进一步的，所述龙门架与所述工作台之间设置有立柱升降垫高台。

进一步的，所述Y轴移动装置上设置有Y轴风琴护罩，所述X轴移动装置上设置有X轴护罩。

更进一步的，所述螺旋式冷却装置、所述第一夹持产品机械手、所述第二夹持产品机械手和所述立柱升降垫高台均与所述MCU控制系统电性连接。

本发明的有益效果是：由于本发明包括工作台和MCU控制系统，所述工作台上设置有龙门架，所述龙门架的前端设置有Y轴移动装置，所述Y轴移动装置上设置有Z轴移动装置，所述工作台上且位于龙门架内设置有X轴移动装置，所述X轴移动装置上设置有摆动台装置，所述摆动台装置上设置有旋转夹具盘，所述龙门架上设置有自动对刀装置，所述龙门架的侧端设置有自动换刀器，所述X轴移动装置、所述Y轴移动装置、所述Z轴移动装置、所述摆动台装置、所述旋转夹具盘、所述自动对刀装置和所述自动换刀器均与所述MCU控制系统电性连接,所以本发明可以通过所述自动对刀装置对产品自动对刀，其工作原理为：通过紫外线扫描器扫描产品的整体外观结构，然后传输至所述MCU控制系统，再通过所述MCU控制系统控制探刀对产品进行自动对刀；对刀完成后通过所述X轴移动装置、所述Y轴移动装置和所述Z轴移动装置三者相互配合使机床开始加工产品，进一步通过所述摆动台装置可以加工曲面产品，使曲面产品的加工不仅精度更高，而且还可以减少装夹产品的次数，也避免再次装夹产品需重新对刀的时间，所述旋转夹具盘使产品可实现五轴加工的工序。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的内部结构示意图；

图4是本发明的内部主视图；

图5是本发明的内部俯视图。

具体实施方式

如图1至图5所示，在本实施例中，本发明包括工作台1和MCU控制系统2，所述工作台1上设置有龙门架3，所述龙门架3的前端设置有Y轴移动装置4，所述Y轴移动装置4上设置有Z轴移动装置5，所述工作台1上且位于龙门架3内设置有X轴移动装置6，所述X轴移动装置6上设置有摆动台装置7，所述摆动台装置7上设置有旋转夹具盘8，所述龙门架3上设置有自动对刀装置，所述龙门架3的侧端设置有自动换刀器9，所述X轴移动装置6、所述Y轴移动装置4、所述Z轴移动装置5、所述摆动台装置7、所述旋转夹具盘8、所述自动对刀装置和所述自动换刀器9均与所述MCU控制系统2电性连接。

在本实施例中，所述Y轴移动装置4包括对称设置于所述龙门架3顶梁的前端面的Y轴直线导轨41、Y轴马达固定座42、第一马达43、Y轴滚珠丝杆44和Y轴移动载板45，所述Y轴马达固定座42位于两个所述Y轴直线导轨41末端之间，所述第一马达43固定于所述Y轴马达固定座42上，所述Y轴滚珠丝杆44与所述第一马达43相连接，所述Y轴移动载板45适配安装于两个所述Y轴直线导轨41上且与所述Y轴滚珠丝杆44相连接，所述Y轴马达固定座42的一端还设置有第一电机连接板46，所述Y轴滚珠丝杆44的两端分别设置有Y轴防撞胶47；所述Z轴移动装置5包括对称设置于所述Y轴移动载板45上的Z轴直线导轨51、Z轴马达固定座52、第二马达53、Z轴丝杆54和Z轴固定座55，所述Z轴马达固定座52位于两个所述Z轴直线导轨51末端之间，所述第二马达53固定于所述Z轴马达固定座52上，所述Z轴丝杆54与所述第二马达53相连接，所述Z轴固定座55适配安装于两个所述Z轴直线导轨51上且与所述Z轴丝杆54相连接，所述Z轴马达固定座52的一端还设置有第二电机连接板，所述Z轴丝杆54的两端分别设置有Z轴防撞胶，所述Z轴固定座55的底端设置有Z轴固定压块56，所述Z轴固定压块56内固定有电主轴57，所述电主轴57的下端设置有刀具固定模块58，所述刀具固定模块58的底端固定有刀具；所述X轴移动装置6包括两个X轴直线导轨61、X轴马达固定座62、第三马达、X轴丝杆和五轴工作台板63，两个所述X轴直线导轨61对称设置于所述工作台1上且位于所述龙门架3之间，所述X轴马达固定座62位于两个所述X轴直线导轨61末端之间，所述第三马达固定于所述X轴马达固定座62上，所述X轴丝杆与所述第三马达相连接，所述五轴工作台板63适配安装于两个所述X轴直线导轨61上且与所述X轴丝杆相连接，所述X轴马达固定座62的一端还设置有第三电机连接板，所述X轴丝杆的两端分别设置有X轴防撞胶，此设计结构保证了本发明在X-Y-Z方向的精准移动。

在本实施例中，所述摆动台装置7包括对称设置于所述五轴工作台板63上的两个摆动支撑板71和位于两个所述摆动支撑板71之间的摆动台72，其中一个所述摆动支撑板71的一端设置有与所述摆动台72相连接的驱动装置；所述旋转夹具盘8包括旋转盘和与所述旋转盘相连接的液压夹具，此设计可以由所述旋转盘带动产品沿所述绕转盘的中轴线转动，同时所述摆动台72可以带动所述旋转夹具盘8绕X轴摆动。

在本实施例中，所述自动对刀装置包括紫外线扫描器和探刀，所述龙门架3上设置有若干个所述紫外线扫描器，保证了所述紫外线扫描器能全方位的扫描到产品的整体外部结构，当所述紫外线扫描器扫描完产品的整体外部结构后，将产品的信息传输至所述MCU控制系统2上，再通过所述刀具固定模块58从所述自动换刀器9的刀库内换出所述探刀，所述探刀设有蓝宝石传感器，所述蓝宝石传感器利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性，从而使本发明实现自动对刀的过程，且对刀精准高。

在本实施例中，所述Z轴固定座55上设置有螺旋式冷却装置、冷却液主管道和与所述冷却液主管道相连通的流量控制座59，所述螺旋式冷却装置包括圆形支撑架，所述圆形支撑架沿X轴方向固定于Z轴固定座55，所述圆形支撑架上阵列有若干个与所述冷却液主管道相连通的冷却喷枪，所述冷却喷枪呈螺旋式排布于所述刀具固定模块58处，且所述冷却喷枪的枪口均对准加工部位，此设计结构可以准确控制冷却液的输出量，通过所述螺旋式冷却装置不仅可以使产品加工时的冷却液到达很好的冷却效果，而且通过所述螺旋式冷却装置还能产生冷却风，使冷却效果更佳。

在本实施例中，所述龙门架3的顶梁下端设置有第一夹持产品机械手，所述第一夹持产品机械手包括若干个机械爪和与所述机械爪相连接的伺服电机，此设计可以使需进一步加工Y-Z轴面上的曲面时，可以通过所述机械爪夹持产品，然后通过伺服电机翻转90°，再将产品固定于所述液压夹具内，使刀具能更好的加工Y-Z轴面上的曲面。

在本实施例中，所述工作台1的上端设置有机床保护罩11，所述机床保护罩11的底端设置有移动导轨组12，所述移动导轨组12上设置有第二夹持产品机械手13，所述移动导轨组12包括纵向导轨和横向导轨15，所述纵向导轨与所述横向导轨15相互垂直，所述纵向导轨位于所述机床保护罩11的底端且位于龙门架3中间部分上方，所述机床保护罩11设有机床保护门，所述机床保护门顶端设有与所述纵向导轨相适配的通槽，所述纵向导轨穿出所述通槽与所述横向导轨15相连接，所述横向导轨15位于所述机床保护罩11的外端，所述横向导轨15的两端下方分别设置有代加工产品台16和产品收集箱17，此设计可以当机床运行时，打开所述机床保护门，所述第二夹持产品机械手13通过所述移动导轨组12移动至所述代加工产品台16的上方，然后所述第二夹持产品机械手13下降夹持代加工产品，然后通过所述移动导轨组12移动至所述液压夹具上方，再通过所述第二夹持产品机械手13放入所述液压夹具内，再通过所述液压夹具自动夹紧；当产品加工完成后，通过上述的方式可将产品通过所述第二夹持产品机械手13转移至产品收集箱17内，该结构不仅可以减少操作人员，还可以实现机床不间断的工作。

在本实施例中，所述龙门架3与所述工作台1之间设置有立柱升降垫高台18。

在本实施例中，所述Y轴移动装置4上设置有Y轴风琴护罩48，所述X轴移动装置上设置有X轴护罩。

在本实施例中，所述螺旋式冷却装置、所述第一夹持产品机械手、所述第二夹持产品机械手13和所述立柱升降垫高台18均与所述MCU控制系统2电性连接。

本发明应用于数控机床的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种五轴联动加工中心机床，其特征在于：它包括工作台（1）和MCU控制系统（2），所述工作台（1）上设置有龙门架（3），所述龙门架（3）的前端设置有Y轴移动装置（4），所述Y轴移动装置（4）上设置有Z轴移动装置（5），所述工作台（1）上且位于龙门架（3）内设置有X轴移动装置（6），所述X轴移动装置（6）上设置有摆动台装置（7），所述摆动台装置（7）上设置有旋转夹具盘（8），所述龙门架（3）上设置有自动对刀装置，所述龙门架（3）的侧端设置有自动换刀器（9），所述X轴移动装置（6）、所述Y轴移动装置（4）、所述Z轴移动装置（5）、所述摆动台装置（7）、所述旋转夹具盘（8）、所述自动对刀装置和所述自动换刀器（9）均与所述MCU控制系统（2）电性连接。

2.根据权利要求1所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述Y轴移动装置（4）包括对称设置于所述龙门架（3）顶梁的前端面的Y轴直线导轨（41）、Y轴马达固定座（42）、第一马达（43）、Y轴滚珠丝杆（44）和Y轴移动载板（45），所述Y轴马达固定座（42）位于两个所述Y轴直线导轨（41）末端之间，所述第一马达（43）固定于所述Y轴马达固定座（42）上，所述Y轴滚珠丝杆（44）与所述第一马达（43）相连接，所述Y轴移动载板（45）适配安装于两个所述Y轴直线导轨（41）上且与所述Y轴滚珠丝杆（44）相连接，所述Y轴马达固定座（42）的一端还设置有第一电机连接板（46），所述Y轴滚珠丝杆（44）的两端分别设置有Y轴防撞胶（47）；所述Z轴移动装置（5）包括对称设置于所述Y轴移动载板（45）上的Z轴直线导轨（51）、Z轴马达固定座（52）、第二马达（53）、Z轴丝杆（54）和Z轴固定座（55），所述Z轴马达固定座（52）位于两个所述Z轴直线导轨（51）末端之间，所述第二马达（53）固定于所述Z轴马达固定座（52）上，所述Z轴丝杆（54）与所述第二马达（53）相连接，所述Z轴固定座（55）适配安装于两个所述Z轴直线导轨（51）上且与所述Z轴丝杆（54）相连接，所述Z轴马达固定座（52）的一端还设置有第二电机连接板，所述Z轴丝杆（54）的两端分别设置有Z轴防撞胶，所述Z轴固定座（55）的底端设置有Z轴固定压块（56），所述Z轴固定压块（56）内固定有电主轴（57），所述电主轴（57）的下端设置有刀具固定模块（58），所述刀具固定模块（58）的底端固定有刀具；所述X轴移动装置（6）包括两个X轴直线导轨（61）、X轴马达固定座（62）、第三马达、X轴丝杆和五轴工作台板（63），两个所述X轴直线导轨（61）对称设置于所述工作台（1）上且位于所述龙门架（3）之间，所述X轴马达固定座（62）位于两个所述X轴直线导轨（61）末端之间，所述第三马达固定于所述X轴马达固定座（62）上，所述X轴丝杆与所述第三马达相连接，所述五轴工作台板（63）适配安装于两个所述X轴直线导轨（61）上且与所述X轴丝杆相连接，所述X轴马达固定座（62）的一端还设置有第三电机连接板，所述X轴丝杆的两端分别设置有X轴防撞胶。

3.根据权利要求2所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述摆动台装置（7）包括对称设置于所述五轴工作台板（63）上的两个摆动支撑板（71）和位于两个所述摆动支撑板（71）之间的摆动台（72），其中一个所述摆动支撑板（71）的一端设置有与所述摆动台（72）相连接的驱动装置；所述旋转夹具盘（8）包括旋转盘和与所述旋转盘相连接的液压夹具。

4.根据权利要求3所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述自动对刀装置包括紫外线扫描器和探刀，所述紫外线扫描器设置于所述龙门架（3）上，所述探刀设置于所述自动换刀器（9）的刀库内。

5.根据权利要求4所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述Z轴固定座（55）上设置有螺旋式冷却装置、冷却液主管道和与所述冷却液主管道相连通的流量控制座（59），所述螺旋式冷却装置包括圆形支撑架，所述圆形支撑架上阵列有若干个与所述冷却液主管道相连通的冷却喷枪，所述冷却喷枪呈螺旋式排布于所述刀具固定模块（58）处。

6.根据权利要求5所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述龙门架（3）的顶梁下端设置有第一夹持产品机械手，所述第一夹持产品机械手包括若干个机械爪和与所述机械爪相连接的伺服电机。

7.根据权利要求6所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述工作台（1）的上端设置有机床保护罩（11），所述机床保护罩（11）的底端设置有移动导轨组（12），所述移动导轨组（12）上设置有第二夹持产品机械手（13），所述移动导轨组（12）包括纵向导轨和横向导轨（15），所述纵向导轨位于所述机床保护罩（11）的底端且位于所述龙门架（3）中间部分上方，所述横向导轨（15）位于所述机床保护罩（11）的外端，所述横向导轨（15）的两端下方分别设置有代加工产品台（16）和产品收集箱（17）。

8.根据权利要求7所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述龙门架（3）与所述工作台（1）之间设置有立柱升降垫高台（18）。

9.根据权利要求8所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述Y轴移动装置（4）上设置有Y轴风琴护罩（48），所述X轴移动装置上设置有X轴护罩。

10.根据权利要求8所述的五轴联动加工中心机床，其特征在于：所述螺旋式冷却装置、所述第一夹持产品机械手、所述第二夹持产品机械手（13）和所述立柱升降垫高台（18）均与所述MCU控制系统（2）电性连接。