CN107471344A - 一种多自由度四轴数控斜榫机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多自由度的四轴数控斜榫机，包括床身、刀架及刀具；床身包括长轴、水平台面和X轴移动轨道；刀架整体安装在X轴移动轨道上，包括机座、机架及装刀台，机座由X轴驱动装置驱动沿X轴移动轨道可滑动地安装，其上具有Y轴移动轨道；机架由Y轴驱动装置驱动沿Y轴移动轨道可滑动地安装，其上具有Z轴移动轨道；装刀台由Z轴驱动装置驱动沿Z轴移动轨道可滑动地安装，其上具有退刀轨道；刀具由退刀驱动装置驱动沿退刀轨道可滑动地安装。本发明的优点在于，加工先进，结构优化，对各种型式的榫卯结构实现快速、高质的加工；解决榫卯加工过程中出现的爆边现象；另外本机拥有数个刀具，每个刀具都有退刀装置，换刀速度快，缩短加工时间。

Description

一种多自由度四轴数控斜榫机

技术领域

本发明涉及木工机械技术领域，尤其涉及一种多自由度四轴数控斜榫机。

背景技术

斜接机是可以加工任何组合的榫头和榫眼的斜接设备。可用于橱柜、衣柜、相框、镜框、桌面、门窗以及其他任何需要45度和135度拼接产品的理想选择。传统的斜接机主要有榫头榫眼斜接机、45度榫头机、135度榫卯斜接机等设备，长条木料的长度较长，待加工面薄而长，对切削刀具的行程和位移方向都有特殊的要求，传统设备功能比较单一，机身长度小，刀具行程范围小，自由度也较少且分配不合理，无法实现长薄型木料的加工，不具备加工较长木料的能力。

因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本发明设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本发明。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种多自由度的四轴数控斜榫机。

(二)技术方案

本发明提供了一种多自由度的四轴数控斜榫机，包括：

床身，包括长轴、水平台面和X轴移动轨道，长轴沿横向布置，其上端面为供工件安放的水平台面，其前侧面具有沿床身长轴方向延伸的X轴移动轨道；

刀架，整体安装在X轴移动轨道上，包括：

机座，由X轴驱动装置驱动沿X轴移动轨道可滑动地安装，其上具有竖直设置且延伸方向垂直X轴移动轨道的Y轴移动轨道；

机架，由Y轴驱动装置驱动沿Y轴移动轨道可滑动地安装，其上具有水平设置且延伸方向垂直Y轴移动轨道的Z轴移动轨道；

装刀台，由Z轴驱动装置驱动沿Z轴移动轨道可滑动地安装，其上具有沿横向并列排开的四个与Z轴移动轨道平行的退刀轨道；

刀具，由退刀驱动装置驱动沿退刀轨道可滑动地安装。

在本发明的一些实施例中，所述床身前侧面具有一对平行设置的X轴凸轨及设置在X轴凸轨之间并与X轴凸轨平行的X轴丝杆。

在本发明的一些实施例中，所述机座包括：

后面，具有一对横向设置的且与X轴凸轨配合的X轴轨道槽；

前面，具有一对与X轴轨道槽垂直设置的Y轴凸轨及一设置在Y轴凸轨之间的Y轴丝杠；

其中，所述X轴轨道槽和X轴凸轨及X轴丝杆形成X轴轨道。

在本发明的一些实施例中，所述机架包括：

竖直安装板，与机座前面对合，且相对合的面上具有一对与Y轴凸轨配合的Y轴轨道槽；

水平安装板，与竖直安装板垂直安装，具有一上端面，所述上端面上具有一对垂直Y轴轨道槽的Z轴凸轨及一设置在Z轴凸轨之间的Z轴丝杆；

肋板，安装在所述竖直安装板和水平安装板之间；

其中，所述Y轴轨道槽与Y轴轨凸轨及Y轴丝杆形成Y轴轨道。

在本发明的一些实施例中，所述Y轴驱动装置固定安装在竖直安装板上，且与X轴驱动装置结构相同，均包括：

电机；

主动带轮，由电机驱动；

从动带轮，与主动带轮通过传送带连接；

螺母，同轴内置在从动带轮中，并套设在丝杆上。

在本发明的一些实施例中，所述装刀台具有

底面，其上开设有一对与Z轴凸轨配合的Z轴轨道槽，还固定安装有套设在Z轴丝杆上的螺母，及

顶面，其上横向并列排开四对退刀凸轨；

其中，所述Z轴轨道槽与Z轴轨凸轨及Z轴丝杆形成Z轴轨道。

在本发明的一些实施例中，所述Z轴驱动装置为连接在Z轴丝杆端部的驱动电机。

在本发明的一些实施例中，所述刀具安装在电机上，所述电机沿纵向安装在电机安装板上端面，所述电机安装板下端面开设有与退刀凸轨配合的退刀轨道槽。

在本发明的一些实施例中，所述退刀驱动装置包括设置在电机后方的驱动气缸，所述驱动气缸固定安装在水平安装板上，且与电机安装板相连。

在本发明的一些实施例中，所述刀具包括预铣刀、135度刀、大铣刀及钻头刀。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本机榫加工先进，结构优化，通过铣刀主轴的优化组合及先进的加工工艺设计，对各种型式的榫卯结构实现快速、高质的加工；本机主要解决45°、135°榫卯加工过程中出现的单面爆边现象；特别是贴面包覆材料，本机完美解决；另外本机拥有数个刀具，每个刀具都有退刀装置，换刀速度快，缩短加工时间，中档榫约为14秒；普通45°榫加工时间约为8秒；本机拥有X轴、Y轴、Z轴三个方向的自由度，特别是，在X轴方向设置较长的行程，解决较长工件的加工问题。

(2)X、Y、Z轴移动轨道皆包括凸轨、轨道槽及丝杆，该组合稳定可靠，方便加工安装；

(3)机架主要由竖直安装板、水平安装板及肋板组成，竖直安装板和水平安装板用于移动轨道的成型，且两者组合预留出Y轴驱动装置的安装空间，肋板用于加强机架的强度，结构轻便简单，整体强度较高；

(4)Z轴驱动装置直接连接在Z轴丝杆端部，安装空间小，适应了机架和装刀台之间的狭小安装空间；

(5)退刀驱动装置可以将需要的刀具推到前方，不需要的刀具后退到后方，实现快速换刀。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图。

图2为本发明实施例的机座立体图。

图3为本发明实施例的机座后面示意图。

图4为本发明实施例的刀架整体主视图。

图5为本发明实施例的刀架整体侧视图。

图6为本发明实施例的刀架整体立体图。

【本发明主要元件符号说明】

1、床身； 11、水平台面； 12、前侧面；

13、X轴凸轨； 14、X轴丝杆； 2、工件；

3、机座； 31、带轮； 32、电机；

33、Y轴丝杆； 34、Y轴凸轨； 35、螺母；

36、安装板； 4、机架； 41、竖直安装板；

411、Y轴轨道槽； 42、水平安装板 421、Z轴电机；

422、Z轴凸轨； 423、Z轴丝杆； 43、肋板；

5、装刀台； 51、退刀凸轨； 52、气缸；

53、Z轴轨道槽； 54、Z轴螺母； 61、刀具电机；

62、电机安装板； 63、退刀轨道槽 H、后面；

Q、前面； 7、刀具； 71、预铣刀；

72、135度刀； 73、大铣刀； 74、钻头刀。

具体实施方式

本发明提供了一种四轴数控斜榫机。本机榫加工先进，结构优化，通过铣刀主轴的优化组合及先进的加工工艺设计，对各种型式的榫卯结构实现快速、高质的加工；本机主要解决45°、135°榫卯加工过程中出现的单面爆边现象；特别是贴面包覆材料，本机完美解决；另外本机拥有数个刀具，每个刀具都有退刀装置，换刀速度快，缩短加工时间，中档榫约为14秒；普通45°榫加工时间约为8秒；本机拥有X轴、Y轴、Z轴三个方向的自由度，特别是，在X轴方向设置较长的行程，解决较长工件的加工问题。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种四轴数控斜榫机。如图1所示，本发明包括：床身1、刀架及刀具。

以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细描述。

床身1，包括长轴、水平台面11和X轴移动轨道，长轴沿横向布置，其上端面为供工件2安放的水平台面11，其前侧面12具有一对平行设置的X轴凸轨13及设置在X轴凸轨13之间并与X轴凸轨13平行的X轴丝杆14。

刀架，整体安装在床身1前侧面12，并沿X轴凸轨13滑动安装，包括依次相连的机座3、机架4及装刀台5。

如图2、图3所示，机座3包括后面H及前面Q，后面H具有一对横向设置的且与X轴凸轨13配合的X轴轨道槽；前面Q具有一对与X轴轨道槽垂直设置的Y轴凸轨34及一设置在Y轴凸轨34之间的Y轴丝杠33；其中，X轴轨道槽和X轴凸轨13及X轴丝杆14形成X轴移动轨道。该机座3由X轴驱动装置驱动沿X轴移动轨道可滑动地安装。刀架在X轴移动轨道上实现整体的移动，能够带动刀具加工较长的木料。

如图4、图5、图6所示，机架4包括竖直安装板41、水平安装板42及肋板43。竖直安装板41与机座3前面Q对合，且相对合的面上具有一对与Y轴凸轨34配合的Y轴轨道槽411；水平安装板42与竖直安装板41垂直安装，具有一上端面，上端面上具有一对垂直Y轴轨道槽411的Z轴凸轨422及一设置在Z轴凸轨422之间的Z轴丝杆423；肋板43安装在竖直安装板41和水平安装板42之间；其中，Y轴轨道槽411与Y轴凸轨34及Y轴丝杆33形成Y轴轨道。该机架整体由Y轴驱动装置驱动沿Y轴移动轨道可滑动地安装。Y轴移动轨道为竖直轨道，刀具也随Y轴移动轨道滑移，实现刀具竖直方向的自由。

装刀台5具有底面及顶面。底面上开设有一对与Z轴凸轨422配合的Z轴轨道槽53，还固定安装有套设在Z轴丝杆432上的Z轴螺母54；顶面上横向并列排开四对退刀凸轨51；其中，Z轴轨道槽53与Z轴轨凸轨422及Z轴丝杆423形成Z轴轨道。该装刀台5由Z轴驱动装置驱动沿Z轴移动轨道可滑动地安装，刀具7随Z轴移动轨道滑移，产生进给量。装刀台5上还具有沿横向并列排开的四个与Z轴移动轨道平行的退刀轨道；

刀具7包括预铣刀71、135度刀72、大铣刀73及钻头刀74。均安装在刀具61电机上，由刀具电机61驱动，刀具电机61沿纵向安装在电机安装板62上端面，电机安装板62下端面开设有与退刀凸轨51配合的退刀轨道槽63，退刀凸轨51和退刀轨道槽63两者形成退刀移动轨道，该组刀具7由退刀驱动装置驱动沿退刀轨道可滑动地安装。退刀驱动装置包括设置在刀具电机61后方的驱动气缸52，驱动气缸52固定安装在水平安装板42上，且与电机安装板62相连。

X轴驱动装置安装在机座3后面，Y轴驱动装置固定安装在竖直安装板41上，X、Y轴驱动装置结构相同，均包括电机32、螺母35及由皮带连接的主动带轮31及从动带轮31。主动带轮31由电机32直接驱动，螺母35同轴内置在从动带轮31中，并套设在丝杆上。其中，X轴驱动装置上的从动带轮31通过安装板36安装在机座后面H。

不同的是，由于装刀台5和水平安装板42之间的间隙很小，为了适应狭小的安装空间和更好的实现驱动，Z轴驱动装置为连接在Z轴丝杆423端部的Z轴电机421，在最小的空间内实现驱动，且Z轴方向为进给方向，Z轴电机421直接驱动丝杆，动作更快，有利于提高加工效率。

由上可知，刀具在实现切削的过程中，具有X、Y、Z三个方向的自由度，尤其是在X轴方向，移动轨道长于待切削工件的长度，可加工较长的工件；刀具由气缸52驱动实现退刀功能，当其中某个的刀具在加工时，其余刀具均退回，刀具之间不会互相干涉。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多自由度的四轴数控斜榫机，其特征在于，包括：

床身，包括长轴、水平台面和X轴移动轨道，长轴沿横向布置，其上端面为供工件安放的水平台面，其前侧面具有沿床身长轴方向延伸的X轴移动轨道；

刀架，整体安装在X轴移动轨道上，包括：

机座，由X轴驱动装置驱动沿X轴移动轨道可滑动地安装，其上具有竖直设置且延伸方向垂直X轴移动轨道的Y轴移动轨道；

机架，由Y轴驱动装置驱动沿Y轴移动轨道可滑动地安装，其上具有水平设置且延伸方向垂直Y轴移动轨道的Z轴移动轨道；

装刀台，由Z轴驱动装置驱动沿Z轴移动轨道可滑动地安装，其上具有沿横向并列排开的四个与Z轴移动轨道平行的退刀轨道；

刀具，由退刀驱动装置驱动沿退刀轨道可滑动地安装。

2.根据权利要求1所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述床身前侧面具有一对平行设置的X轴凸轨及设置在X轴凸轨之间并与X轴凸轨平行的X轴丝杆。

3.根据权利要求2所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述机座包括：

后面，具有一对横向设置的且与X轴凸轨配合的X轴轨道槽；

前面，具有一对与X轴轨道槽垂直设置的Y轴凸轨及一设置在Y轴凸轨之间的Y轴丝杠；

其中，所述X轴轨道槽和X轴凸轨及X轴丝杆形成X轴轨道。

4.根据权利要求3所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述机架包括：

竖直安装板，与机座前面对合，且相对合的面上具有一对与Y轴凸轨配合的Y轴轨道槽；

水平安装板，与竖直安装板垂直安装，具有一上端面，所述上端面上具有一对垂直Y轴轨道槽的Z轴凸轨及一设置在Z轴凸轨之间的Z轴丝杆；

肋板，安装在所述竖直安装板和水平安装板之间；

其中，所述Y轴轨道槽与Y轴轨凸轨及Y轴丝杆形成Y轴轨道。

5.根据权利要求4所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述Y轴驱动装置固定安装在竖直安装板上，且与X轴驱动装置结构相同，均包括：

电机；

主动带轮，由电机驱动；

从动带轮，与主动带轮通过传送带连接；

螺母，同轴内置在从动带轮中，并套设在丝杆上。

6.根据权利要求5所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述装刀台具有

底面，其上开设有一对与Z轴凸轨配合的Z轴轨道槽，还固定安装有套设在Z轴丝杆上的螺母，及

顶面，其上横向并列排开四对退刀凸轨；

其中，所述Z轴轨道槽与Z轴轨凸轨及Z轴丝杆形成Z轴轨道。

7.根据权利要求6所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述Z轴驱动装置为连接在Z轴丝杆端部的驱动电机。

8.根据权利要求6所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述刀具安装在电机上，所述电机沿纵向安装在电机安装板上端面，所述电机安装板下端面开设有与退刀凸轨配合的退刀轨道槽。

9.根据权利要求8所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述退刀驱动装置包括设置在电机后方的驱动气缸，所述驱动气缸固定安装在水平安装板上，且与电机安装板相连。

10.根据权利要求1所述的多自由度四轴数控斜榫机，其特征在于，所述刀具包括预铣刀、135度刀、大铣刀及钻头刀。