CN108015563B - 一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工艺装备技术领域，其公开了一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，包括底板、数控分度装置、圆盘尾座、温控型水冷机，所述数控分度装置包括基座以及安装于所述基座上的数控分度盘，所述圆盘尾座包括尾座体以及安装在所述尾座体上的可回转圆盘，基座、尾座体安装在底板上，数控分度盘的回转轴线为水平方向设置，可回转圆盘的回转轴线与数控分度盘的回转轴线同轴；在数控分度盘与可回转圆盘之间连接有用于装夹加工零件的桥板式工作台，底板、基座、尾座体上沿外壁向内均设有一层恒温腔，恒温腔通过管路与温控型水冷机相连通，并在恒温腔与温控型水冷机之间形成冷却回路。本发明能提高零件的加工精度、减少零件装夹时间。

Description

一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台

技术领域

本发明涉及工艺装备技术领域，具体涉及一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台。

背景技术

三轴数控机床典型的有数控龙门铣、立式加工中心等机床，其加工用的机床主轴具有X/Y/Z三个方向的移动自由度，通过数控系统的编程，能够用于加工箱体类零件、异形零件等各种形状较为复杂的零件，包括面铣加工、钻孔加工、攻丝加工等。

然而对于箱体类零件、异形零件，往往具有多个加工面，且有的加工面与X/Y/Z三个方向既不平行、也不垂直，而是与X/Y/Z三个方向成一定的角度。为了加工这种有一定角度的面以及该面上的光孔或螺纹孔，必须将零件进行多次重新装夹，并使得该面装夹成与机床主轴成垂直状态。这种多次重新装夹的加工方法一方面需要多种不同的装夹工装，提高了制造成本，另一方面多次重新装夹会耗费大量的装夹时间和调整时间，大幅度降低了劳动生产率。

为了解决上述问题，现有技术中也出现了一些专门设计的工艺装备，通过将零件装夹在专门设计的工装上，实现一次装夹下完成多个面的加工。例如，中国专利文献(公开号CN205817339U)公开了一种转向节双面孔钻镗夹紧装置，其包括基座，限位挡块以及压紧机构；基座设置在数控回转台与尾座之间，通过L板与其相连，基座上设置有工艺孔，限位挡块以及压紧机构设置在基座上；该结构通过一次装夹，并通过数控回转台的回转，可以完成转向节双面孔的钻镗加工。

但是现有技术中的工艺装备普遍存在的问题之一是：工艺装备的精度较低，不能与三轴数控机床的精度相匹配。其主要的原因是高精度的三轴数控机床往往都有温度补偿系统，在设备周围的环境温度发生变化时能够进行温度补偿，从而实现X/Y/Z的三轴高精度位移；而现有的工艺装备由于没有温度补偿，其数控回转台的回转精度会随着设备周围环境温度的变化而下降，从而也降低了零件的加工精度。

现有技术中的工艺装备普遍存在的问题之二是：零件加工的适应性差。其主要的原因是对于复杂箱体类零件、异形零件等各种形状较为复杂的零件，其所加工的多个面呈立体式各向分布，有的面不能通过数控回转台的回转转到与主轴垂直的位置上，为了加工这种位置的平面及该平面上的孔或螺纹，还需要对零件进行再次的装夹，从而会增加零件的装夹时间和调整时间，降低了劳动生产率。另外，多次的装夹还会增大零件的定位累积误差，降低零件的加工精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，旨在提高零件的加工精度，进一步减少装夹次数以降低零件的装夹时间和调整时间，提高劳动生产率。具体的技术方案如下：

一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，包括底板、数控分度装置、圆盘尾座、温控型水冷机，所述数控分度装置包括基座以及安装于所述基座上的数控分度盘，所述圆盘尾座包括尾座体以及安装在所述尾座体上的可回转圆盘，所述基座、尾座体安装在所述底板上，所述数控分度盘的回转轴线为水平方向设置，所述可回转圆盘的回转轴线与数控分度盘的回转轴线同轴；在所述数控分度盘与可回转圆盘之间连接有用于装夹加工零件的桥板式工作台，所述底板、基座、尾座体上沿外壁向内均设有一层恒温腔，所述恒温腔通过管路与温控型水冷机相连通，并在所述恒温腔与温控型水冷机之间形成冷却回路。

上述技术方案中的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，通过数控分度装置、圆盘尾座以及连接在数控分度装置、圆盘尾座之间的桥板式工作台，实现了桥板式工作台的第四轴回转；同时，数控分度装置的基座、圆盘尾座的尾座体以及底板上沿外壁向内均设有一层恒温腔，恒温腔通过管路与温控型水冷机相连通，从而实现了数控分度装置、圆盘尾座、底板的温度控制，当设备周围的环境温度发生变化时，通过温控型水冷机能够实现本发明的第四轴回转工作台的温度控制，有利于提高数控分度装置的分度精度，进而提高了零件的加工精度。

为了实现温度的精确控制，本发明的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台还包括控制器，在所述底板、基座、尾座体上均设有测温传感器，所述控制器分别连接测温传感器、温控型水冷机。

本发明中，温控型水冷机选用具有加热和冷却功能的水冷机。

上述方案中，当测温传感器测得的底板、基座、尾座体上温度高于或低于设定值时，温控型水冷机动作，开启冷却或加热循环系统，循环水通过管路在底板、基座、尾座体的恒温腔内循环，直至底板、基座、尾座体达到设定的温度为止。

作为进一步的改进，本发明的所述数控分度盘上设有回转支座，所述桥板式工作台与数控分度盘连接的一端设有支撑轴，所述支撑轴可转动地安装在所述回转支座中。

上述通过支撑轴与回转支座的可转动配合结构形成了桥板式工作台的转动支点。

本发明中，所述可回转圆盘上安装有L形板，所述L形板的下端设有支撑用的圆弧头，所述桥板式工作台与可回转圆盘连接的一端的下端面支撑在所述圆弧头上；所述L形板的上端设有用于顶住桥板式工作台上端面的顶压杆。

本发明中，顶压杆可以是螺旋顶压杆。但是作为更优选地方案是，所述顶压杆为液压缸。

为了方便控制，本发明中的液压缸通过电磁阀与控制器连接。

为了实现桥板式工作台的角度调节，所述可回转圆盘上还设有升降装置，所述L形板与所述升降装置连接。

升降装置的具体结构为：所述升降装置包括升降拖板、设置在可回转圆盘的导轨、伺服减速电机、丝杠、丝杠螺母，所述升降拖板安装在所述导轨上，所述伺服减速电机安装在可回转圆盘上，且所述伺服减速电机通过丝杠、丝杠螺母与所述升降拖板相连接，所述伺服减速电机连接控制器。

本发明中，升降拖板与导轨的连接结构可以采用常规的燕尾拖板结构。本发明中的控制器可采用PLC控制器。

本发明的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台还包括角度显示装置、安装在所述数控分度盘与桥板式工作台之间并用于测量桥板式工作台倾角的角度传感器，所述角度传感器连接角度显示装置。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，通过数控分度装置、圆盘尾座以及连接在数控分度装置、圆盘尾座之间的桥板式工作台，实现了桥板式工作台的第四轴回转；同时，数控分度装置的基座、圆盘尾座的尾座体以及底板上沿外壁向内均设有一层恒温腔，恒温腔通过管路与温控型水冷机相连通，从而实现了数控分度装置、圆盘尾座、底板的温度控制，当设备周围的环境温度发生变化时，通过温控型水冷机能够实现本发明的第四轴回转工作台的温度控制，有利于提高数控分度装置的分度精度，进而提高了零件的加工精度。

第二，本发明的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，数控分度盘上设有回转支座，桥板式工作台通过支撑轴可转动地安装在所述回转支座中，圆盘尾座上用于固定桥板式工作台另一端的L形板在伺服减速电机、丝杠、丝杠螺母的作用下，通过升降拖板的上下移动，由L形板带动桥板式工作台围绕回转支座进行角度的旋转，并由L形板上端的顶压杆将桥板式工作台固定，从而实现使得桥板式工作台能实现两个方向的旋转，增强了零件加工的适应性，实现一次装夹下完成零件上立体式各向分布的面加工，大大减少了零件的装夹次数，有利于减少零件的定位累积误差，进一步提高零件的加工精度。

附图说明

图1是本发明的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台的结构示意图；

图2是图1中，在底板、基座、尾座体上沿外壁向内均设置一层恒温腔的局部结构示意图。

图中：100、底板，101、桥板式工作台，102、恒温腔，103、测温传感器，104、支撑轴，105、连通恒温腔的管路，106、外壁；

图中：200、数控分度装置，201、基座，202、数控分度盘，203、回转轴线，204、回转支座，205、数控分度装置上的伺服电机，206、角度传感器；

图中：300、圆盘尾座，301、尾座体，302、可回转圆盘，303、L形板，304、圆弧头，305、顶压杆，306、升降拖板，307、导轨，308、伺服减速电机，309、丝杠，310、丝杠螺母；

图中：400、温控型水冷机；

图中：500、控制器；

图中：600、角度显示装置。

图中：A为底板、基座、尾座体上未开设恒温腔时的外壁结构(局部结构示意图)；

图中：B为底板、基座、尾座体上开设了恒温腔时的外壁结构(局部结构示意图)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至2所示为本发明的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台的实施例，包括底板100、数控分度装置200、圆盘尾座300、温控型水冷机400，所述数控分度装置200包括基座201以及安装于所述基座上的数控分度盘202，所述圆盘尾座300包括尾座体301以及安装在所述尾座体301上的可回转圆盘302，所述基座201、尾座体301安装在所述底板100上，所述数控分度盘的回转轴线203为水平方向设置，所述可回转圆盘302的回转轴线与数控分度盘的回转轴线203同轴；在所述数控分度盘202与可回转圆盘302之间连接有用于装夹加工零件的桥板式工作台101，所述底板100、基座201、尾座体301上沿外壁106向内均设有一层恒温腔102，所述恒温腔102通过管路105与温控型水冷机400相连通，并在所述恒温腔102与温控型水冷机400之间形成冷却回路。

上述实施例中的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，通过数控分度装置200、圆盘尾座300以及连接在数控分度装置200、圆盘尾座300之间的桥板式工作台101，实现了桥板式工作台101的第四轴回转；同时，数控分度装置的基座201、圆盘尾座的尾座体301以及底板100上沿外壁106向内均设有一层恒温腔102，恒温腔102通过管路105与温控型水冷机400相连通，从而实现了数控分度装置200、圆盘尾座300、底板100的温度控制，当设备周围的环境温度发生变化时，通过温控型水冷机400能够实现本实施例的第四轴回转工作台的温度控制，有利于提高数控分度装置200的分度精度，进而提高了零件的加工精度。

为了实现温度的精确控制，本实施例的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台还包括控制器500，在所述底板100、基座201、尾座体301上均设有测温传感器103，所述控制器500分别连接测温传感器103、温控型水冷机400。

本实施例中，温控型水冷机400选用具有加热和冷却功能的水冷机。

本实施例中，当测温传感器103测得的底板100、基座201、尾座体301上温度高于或低于设定值时，温控型水冷机400动作，开启冷却或加热循环系统，循环水通过管路105在底板100、基座201、尾座体301的恒温腔内循环，直至底板100、基座201、尾座体301达到设定的温度为止。

作为进一步的改进，本实施例的所述数控分度盘202上设有回转支座204，所述桥板式工作台101与数控分度盘202连接的一端设有支撑轴104，所述支撑轴104可转动地安装在所述回转支座中。

上述通过支撑轴104与回转支座204的可转动配合结构形成了桥板式工作台101的转动支点。

本实施例中，所述可回转圆盘302上安装有L形板303，所述L形板303的下端设有支撑用的圆弧头304，所述桥板式工作台101与可回转圆盘302连接的一端的下端面支撑在所述圆弧头304上；所述L形板303的上端设有用于顶住桥板式工作台101上端面的顶压杆305。

本实施例中，顶压杆305可以是螺旋顶压杆。但是作为更优选地方案是，所述顶压杆为液压缸。

为了方便控制，本实施例中的液压缸通过电磁阀与控制器连接。

为了实现桥板式工作台101的角度调节，所述可回转圆盘302上还设有升降装置，所述L形板303与所述升降装置连接。

升降装置的具体结构为：所述升降装置包括升降拖板306、设置在可回转圆盘的导轨307、伺服减速电机308、丝杠309、丝杠螺母310，所述升降拖板306安装在所述导轨307上，所述伺服减速电机308安装在可回转圆盘302上，且所述伺服减速电机308通过丝杠309、丝杠螺母310与所述升降拖板306相连接，所述伺服减速电机308连接控制器500。

本实施例中，升降拖板306与导轨307的连接结构可以采用常规的燕尾拖板结构。本实施例中的控制器500可采用PLC控制器。

本实施例的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台还包括角度显示装置600、安装在所述数控分度盘202与桥板式工作台101之间并用于测量桥板式工作台101倾角的角度传感器206，所述角度传感器206连接角度显示装置600。

当需要调节桥板式工作台101的倾斜角度时，可先通过控制器500松开液压缸，然后伺服减速电机205动作，带动升降拖板306移动，桥板式工作台101的倾斜角度通过角度传感器206传送到角度显示装置600上，调整好角度后重新用液压缸进行夹紧固定。

本实施例中，为了使得基座201、尾座体301上形成恒温腔，基座201、尾座体301采用可焊接结构以形成双层壁，恒温腔102位于所述双层壁之间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，其特征在于，所述第四轴回转工作台包括底板、数控分度装置、圆盘尾座、温控型水冷机，所述数控分度装置包括基座以及安装于所述基座上的数控分度盘，所述圆盘尾座包括尾座体以及安装在所述尾座体上的可回转圆盘，所述基座、尾座体安装在所述底板上，所述数控分度盘的回转轴线为水平方向设置，所述可回转圆盘的回转轴线与数控分度盘的回转轴线同轴；在所述数控分度盘与可回转圆盘之间连接有用于装夹加工零件的桥板式工作台，所述底板、基座、尾座体上沿外壁向内均设有一层恒温腔，所述恒温腔通过管路与温控型水冷机相连通，并在所述恒温腔与温控型水冷机之间形成冷却回路；所述数控分度盘上设有回转支座，所述桥板式工作台与数控分度盘连接的一端设有支撑轴，所述支撑轴可转动地安装在所述回转支座中；所述可回转圆盘上安装有L形板，所述L形板的下端设有支撑用的圆弧头，所述桥板式工作台与可回转圆盘连接的一端的下端面支撑在所述圆弧头上；所述L形板的上端设有用于顶住桥板式工作台上端面的顶压杆；所述可回转圆盘上还设有升降装置，所述L形板与所述升降装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，其特征在于，还包括控制器，在所述底板、基座、尾座体上均设有测温传感器，所述控制器分别连接测温传感器、温控型水冷机。

3.根据权利要求1所述的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，其特征在于，所述顶压杆为液压缸。

4.根据权利要求1所述的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，其特征在于，所述升降装置包括升降拖板、设置在可回转圆盘的导轨、伺服减速电机、丝杠、丝杠螺母，所述升降拖板安装在所述导轨上，所述伺服减速电机安装在可回转圆盘上，且所述伺服减速电机通过丝杠、丝杠螺母与所述升降拖板相连接，所述伺服减速电机连接控制器。

5.根据权利要求1所述的一种三轴数控机床的高精度第四轴回转工作台，其特征在于，还包括角度显示装置、安装在所述数控分度盘与桥板式工作台之间并用于测量桥板式工作台倾角的角度传感器，所述角度传感器连接角度显示装置。