CN108202229A - 一种数控车床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控车床，包括床身、床身导轨、工件夹持部分和工件加工部分，其中：工件加工部分设置在床身内部，包括溜板架装置和溜板架驱动装置，其中溜板架装置包括有一个或至少二个加工刀具组；工件夹持部分包括轴向夹持装置和径向夹持上料装置；所述溜板架装置上的加工刀具组位于所述轴向夹持装置夹持的工件下方，且加工刀具组通过竖直移动与工件接触、加工。本发明有效地利用了床身内部的空间，并且承力更合理，结构更简单，降低了车床的体积、重量和制造成本，容易移动和维护。本发明可以一机多用，可完成切削、打磨等多种加工，提高了加工效率和精度，降低了人力成本。同时采用自动上料和尾轴支架整体移动，结构更简单，可靠性高。

Description

一种数控车床

技术领域

本发明涉及机械加工设备，特别指一种适用于木工、金属或其他材料工件的加工的数控车床。

背景技术

车床是用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，主要由床身、导轨、主轴部件、溜板、刀架、尾座等部分组成。

现有数控车床比如使用较多的木工车床，均采用水平床身，溜板水平放置于床身导轨之上，刀架竖直放置于溜板上，车刀固定在刀架上并与水平面平行。工作时溜板沿床身导轨移动实现车刀沿工件轴向进给，刀架在溜板上横向移动实现车刀沿工件径向进给。为了保证机床可加工的工件尺寸，溜板需占用较大的横向空间，刀架需要较高的高度；为了保证机床工作时的强度和刚度，刀架、溜板、床身均需要采用较厚的钢结构。这导致机床各部分体积臃肿，结构笨重。

而且车床尾轴多采用回转梅花顶针安装于尾座内，工作时与主轴部件的梅花顶针或卡盘配合夹紧工件。现有数控木工车床均通过尾轴前后移动实现工件的夹持和释放，因此尾轴与尾座间需配置滑动摩擦副，并且尾轴末端需安装气缸或电机等驱动机构，导致尾座体积和重量增加、可靠性降低。

同时，现有车床工件车削完成后需要人工抛光，在非标工件上料定位时还需要人工定心或使用较复杂的多爪卡盘，工作效率较低、精度较差。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种具有新型床身、溜板架、刀架、尾轴部件的数控车床，其具有自动抛光、上料时自动定位的功能，相比于现有技术，降低了设备的体积、重量和制造成本，提高了加工效率、加工精度和可靠性。

本发明的技术方案是构造一种包括床身，设置在床身上的床身导轨、工件夹持部分和工件加工部分的数控车床，其中：

所述的工件加工部分设置在床身内部，包括安装在床身导轨上、且可沿床身导轨轴向移动的溜板架装置，和控制溜板架装置轴向移动的溜板架驱动装置，其中所述溜板架装置包括有一个或至少二个加工刀具组。

所述的工件夹持部分包括轴向夹持装置和径向夹持上料装置，其中所述轴向夹持装置一端固定安装在床身上，另一端安装在床身导轨上且可沿导轨轴向移动；所述的径向夹持上料装置安装在轴向夹持装置上。

所述的溜板架装置上的加工刀具组位于所述轴向夹持装置夹持的工件下方，且加工刀具组通过竖直移动与工件接触、加工。

在其中一个实施例中，所述的溜板架装置包括溜板架和设置在溜板架上的一个或至少二个加工刀具组，其中：所述的溜板架上部两侧与床身导轨对应装配，下部一侧与溜板架驱动装置装配连接；所述的加工刀具组包括固定在溜板架内侧的滑轨，设置在滑轨上且可沿滑轨竖直移动的滑块，设置在滑块上的刀架，和设置在刀架上的传动丝杆，其中所述传动丝杆上设置有电机，该电机驱动传动丝杆正、反旋转带动刀架及滑块在滑轨上上、下移动；所述刀架顶端安装有车刀或抛光轮。

在其中一个实施例中，所述的加工刀具组包括有粗车车刀组件、精车车刀组件和抛光组件。

在其中一个实施例中，所述的溜板架驱动装置包括有固定设置在床身导轨下方、床身上的溜板架传动丝杆，和设置在溜板架传动丝杆一端驱动其正、反旋转的溜板架电机，其中所述溜板架传动丝杆通过丝杆螺母与溜板架装置连接并驱动溜板架装置轴向移动。

在其中一个实施例中，所述的径向夹持上料装置包括对应设置在轴向夹持装置的固定端和移动端的两个，每个都包括有安装支架，设置在安装支架上的螺母滑轨，设置在螺母滑轨上方且一端固定在安装支架上的夹持丝杆，和设置在夹持丝杆一端驱动丝杆正、反旋转的夹持电机，其中所述的夹持丝杆包括有正牙段和反牙段，且正、反牙段丝杆上均设置有丝杆螺母，两丝杆螺母顶端设置有相对应的夹头。

进一步的，所述的夹头为直角夹头，两丝杆螺母顶端的直角夹头开口端相对的径向夹持工件。

在其中一个实施例中，所述的轴向夹持装置包括固定安装在床身上的主轴固定端和可移动的安装在床身导轨上的尾轴移动端，其中：所述主轴固定端设置有主轴及连接的主轴梅花顶针，所述尾轴移动端设置有对应主轴梅花顶针的尾轴回转梅花顶针；所述的主轴外侧还设置有连接主轴电机的皮带轮及传动皮带，所述主轴电机驱动皮带轮带动主轴及横向夹持工件的主轴梅花顶针与尾轴回转梅花顶针旋转。

进一步的，所述的尾轴移动端包括尾轴固定组件、尾轴移动组件和连接上述两组件的气缸组件，其中：所述尾轴固定组件包括可移动的安装在床身导轨上的尾轴固定架，该固定架通过设置的螺栓与床身导轨锁紧固定；所述的尾轴移动组件包括下部两侧与床身导轨对应装配的尾轴支架，和设置在尾轴支架顶部的尾轴回转梅花顶针；所述的气缸组件包括设置在尾轴支架底部的气缸缸体，和设置在气缸缸体上、且一端连接尾轴固定架的气缸活塞杆。

在其中一个实施例中，所述的床身为型钢焊接的框架式结构，所述床身导轨安装在框架上部。

在其中一个实施例中，所述的床身导轨包括对应设置在床身内部的两条导轨，两导轨之间对应设置有安装溜板架装置的溜板架滑块，和安装轴向夹持装置的尾轴活动滑块。

本发明的优点及有益效果：

1、本发明溜板架装置在床身内竖直放置、车刀及刀架在溜板架内竖直安装，有效地利用了床身内部的空间，并且承力更合理，结构更简单，降低了车床的体积、重量和制造成本，容易移动和维护。

2、本发明溜板架装置中并排安装多个刀架，一次行程即可完成粗车、精车等多道切削工序，提高了加工效率，并且使设备有更好的可维护性和功能扩展性。同时在刀架上安装抛光装置，在工件车削的同时能够自动抛光，提高了加工效率和精度，降低了人力成本。

3、本发明的上料装置能够实现不同尺寸工件的自动高效、高精度定位，与现有的多爪卡盘定位相比，本上料装置在加工时不需要跟随工件旋转，因此降低了结构的复杂程度，提高了设备的可靠性和安全性；定位后夹头停留在工件附近同时能够作为防护部件，降低工件意外飞出时带来的损害。

4、本发明工件夹持部分的尾轴移动端包括固定组件和移动组件，用气缸连接并移动，不需要额外设置摩擦副，结构简单，可靠性高。

附图说明

图1是本发明主视立体结构示意图。

图2是本发明后视立体结构示意图。

图3是本发明床身与尾部移动端装配结构示意图。

图4是本发明溜板架装置与溜板架驱动装置装配结构示意图。

图5是本发明加工刀具组主视立体结构示意图。

图6是本发明加工刀具组后视立体结构示意图。

图7是本发明径向夹持上料装置结构示意图。

图8是本发明径向夹持上料装置夹持状态示意图。

附图序号：1、工件，2、床身，3、床身导轨，4、主轴固定端，5、主轴电机，6、皮带轮及传动皮带，7、溜板架，8、溜板架电机，9、溜板架传动丝杆，10、粗车车刀刀架，11、精车车刀刀架，12、抛光装置刀架，13、尾轴支架，14、主轴端径向夹持上料装置，15、尾轴端径向夹持上料装置，16、溜板架滑块，17、尾轴活动滑块，18、主轴，19、主轴梅花顶针，20、粗车车刀电机，21、精车车刀电机，22、抛光装置电机，23、粗车车刀传动丝杆，24、精车车刀传动丝杆，25、抛光装置传动丝杆，26、粗车车刀，27、精车车刀，28、抛光装置，29、粗车车刀滑轨，30、精车车刀滑轨，31、抛光装置滑轨，32、粗车车刀滑块，33、精车车刀滑块，34、抛光装置滑块，35、尾轴固定架，36、气缸缸体，37、气缸活塞杆，38、尾轴移动组件，39、尾轴回转梅花顶针，40、上料装置丝杆正牙段，41、上料装置丝杆反牙段，42、上料装置正牙段丝杆螺母，43、上料装置反牙段丝杆螺母，44、上料装置螺母滑轨，45、直角夹头一，46、直角夹头二，47、夹持电机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被认为是“设置”或“连接”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在于限制本发明。

实施例：

如图1、2所示，本数控车床包括有床身2，床身导轨3，由主轴固定端4和尾轴移动端组成的轴向夹持装置，由主轴端径向夹持上料装置14和尾轴端径向夹持上料装置15组成的径向夹持上料装置，由溜板架7和三个加工刀具组组成的溜板架装置，由溜板架传动丝杆9和溜板架电机8组成的溜板架驱动装置。其中主轴固定端4包括有主轴18、主轴梅花顶针19、皮带轮及传动皮带6、主轴电机5。尾轴移动端由包括有尾轴固定架35的尾轴固定组件、包括有尾轴支架13、尾轴回转梅花顶针39的尾轴移动组件38，及包括有气缸缸体36、气缸活塞杆37的气缸组件组成。主轴端径向夹持上料装置14与尾轴端径向夹持上料装置15径向夹持工件1上料至轴向夹持装置。主轴梅花顶针19与尾轴回转梅花顶针39轴向夹持工件1，并在主轴电机7及轴带动下旋转工件1。尾轴移动组件38在气缸活塞杆37的伸缩运动下相对尾轴固定架35在床身导轨3上轴向移动夹紧工件。溜板架7及其刀具组安装在工件1加工位置下方，通过溜板架传动丝杆9带动在床身导轨3上轴向移动加工工件。

如图3所示，床身2为型钢焊接形成的框架结构，床身框架内部两侧设床身导轨3，导轨上有用于安装溜板架7的溜板架滑块16和用于安装尾轴支架13的尾轴活动滑块17。

如图1所示，主轴固定端4固定于床身2头部，包括主轴电机5、皮带轮及传动皮带6、主轴18、主轴梅花顶针19。其中主轴电机5设置在床身2下部，主轴电机5驱动皮带轮及传动皮带6带动主轴18及主轴梅花顶针19与尾轴回转梅花顶针39旋转。

如图1、2所示，溜板架7通过溜板架滑块16竖直安装在床身导轨3上，由溜板架电机8通过溜板架传动丝杆9驱动在床身导轨3上滑动。

如图4至6所示，溜板架7内并排安装三个刀架：粗车车刀刀架10、精车车刀刀架11、抛光装置刀架12。分别通过粗车车刀滑块32、精车车刀滑块33、抛光装置滑块34安装在粗车车刀滑轨29、精车车刀滑轨30、抛光装置滑轨31上，分别可由粗车车刀电机20、精车车刀电机21、抛光装置电机22通过粗车车刀传动丝杆23、精车车刀传动丝杆24、抛光装置传动丝杆25驱动在滑轨上滑动。三个刀架上分别固定有粗车车刀26、精车车刀27、抛光装置28。其中抛光装置还包括抛光轮和抛光电机。每个刀架通过滑块安装在固定于溜板架的竖直滑轨上，可由刀架电机通过刀架传动丝杆驱动沿竖直方向滑动，每个刀架上竖直固定一把车刀或抛光装置。

如图1至3所示，尾轴固定架35能够通过螺栓锁定于床身导轨3上任一位置。尾轴移动组件38通过尾轴活动滑块17安装在床身导轨3上。尾轴固定架35和尾轴移动组件38之间通过气缸联接。气缸缸体36固定在尾轴移动组件38底部，气缸活塞杆37固定在尾轴固定架35底部。在尾轴固定架35锁定后，尾轴移动组件38可由气缸驱动在车身导轨3上移动。尾轴移动组件38端部安装有尾轴回转梅花顶针39，尾轴回转梅花顶针39随尾轴移动组件38向前移动时能够与主轴梅花顶针19配合夹紧工件1。

如图1、2、7、8所示，尾轴端径向夹持上料装置15由对称安装于正反牙丝杆上的一对直角夹头构成。直角夹头一45通过上料装置正牙段丝杆螺母42安装在上料装置丝杆正牙段40上，直角夹头二46通过上料装置反牙段丝杆螺母43安装在上料装置丝杆反牙段41上。两丝杆螺母外侧底部紧贴上料装置螺母滑轨44。夹持电机47带动正反牙丝杆旋转时驱动两螺母同时以相同速度向相反的方向滑动，直角夹头一45、直角夹头二46跟随两螺母移向中心或远离中心。直角夹头一45、直角夹头二46同时移向中心时，能够自动将位于两者之间的工件1定位于中心上。主轴端径向夹持上料装置14与尾轴端径向夹持上料装置15结构相同，省略。

本发明的工作过程：

1、上料：根据要加工的工件长度，调整尾轴固定架35到合适位置并锁定；气缸活塞杆37收缩，使尾轴移动组件38后退。将工件1放置在直角夹头一45和直角夹头二46之间，夹持电机47驱动正反牙丝杆旋转带动直角夹头一45、直角夹头二46同时移向中心，直至两个夹头略微夹紧工件1，夹持电机47内的传感器测量到夹持力合适时停止旋转，此时工件1中心轴与主轴中心轴重合。气缸活塞杆37伸出，驱动尾轴移动组件38前移，使主轴梅花顶针19和尾轴回转梅花顶针39夹紧工件1。夹持电机47驱动正反牙丝杆旋转带动两直角夹头同时远离中心，停留在工件1附近不影响工件1旋转的位置，此时完成了工件的定位和夹持。

2、车削、抛光：启动主轴电机5，主轴电机5通过皮带轮及传动皮带6驱动主轴梅花顶针19旋转，主轴梅花顶针19带动工件1旋转。溜板架7由溜板架电机8通过溜板架传动丝杆9驱动在床身导轨3上移动，实现车刀沿工件1轴向的进给、加工。溜板架7中的粗车车刀刀架10、精车车刀刀架11分别由粗车车刀电机20、精车车刀电机21驱动在竖直方向移动，实现粗车车刀26、精车车刀27沿工件1径向的进给，对工件1进行切削加工。溜板架7中抛光装置28的抛光装置刀架12由抛光装置电机22驱动在竖直方向移动，对工件1进行抛光。

3、卸料：车削、抛光结束后，气缸活塞杆37收缩，使尾轴移动组件38后退，工件1可从主轴梅花顶针19和尾轴回转梅花顶针39之间卸下。

本实施例能够加工的工件最大长度为1500mm，最大直径300mm，同等水平的现有车床外形尺寸大约为2850mm*900mm*1200mm，重量大约为1800kg，而本发明车床外形尺寸2500mm*500mm*950mm，重量为350kg，与现有技术相比有明显优势。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种数控车床，包括床身，设置在床身上的床身导轨、工件夹持部分和工件加工部分，其特征在于：

所述的工件加工部分设置在床身内部，包括安装在床身导轨上、且可沿床身导轨轴向移动的溜板架装置，和控制溜板架装置轴向移动的溜板架驱动装置，其中所述溜板架装置包括有一个或至少二个加工刀具组；

所述的工件夹持部分包括轴向夹持装置和径向夹持上料装置，其中所述轴向夹持装置一端固定安装在床身上，另一端安装在床身导轨上且可沿导轨轴向移动；所述的径向夹持上料装置安装在轴向夹持装置上；

所述的溜板架装置上的加工刀具组位于所述轴向夹持装置夹持的工件下方，且加工刀具组通过竖直移动与工件接触、加工。

2.根据权利要求1所述的一种数控车床，其特征在于所述的溜板架装置包括溜板架和设置在溜板架上的一个或至少二个加工刀具组，其中：

所述的溜板架上部两侧与床身导轨对应装配，下部一侧与溜板架驱动装置装配连接；

所述的加工刀具组包括固定在溜板架内侧的滑轨，设置在滑轨上且可沿滑轨竖直移动的滑块，设置在滑块上的刀架，和设置在刀架上的传动丝杆，其中所述传动丝杆上设置有电机，该电机驱动传动丝杆正、反旋转带动刀架及滑块在滑轨上上、下移动；所述刀架顶端安装有车刀或抛光轮。

3.根据权利要求1或2所述的一种数控车床，其特征在于所述的加工刀具组包括有粗车车刀组件、精车车刀组件和抛光组件。

4.根据权利要求1或2所述的一种数控车床，其特征在于所述的溜板架驱动装置包括有固定设置在床身导轨下方、床身上的溜板架传动丝杆，和设置在溜板架传动丝杆一端驱动其正、反旋转的溜板架电机，其中所述溜板架传动丝杆通过丝杆螺母与溜板架装置连接并驱动溜板架装置轴向移动。

5.根据权利要求1所述的一种数控车床，其特征在于所述的径向夹持上料装置包括对应设置在轴向夹持装置的固定端和移动端的两个，每个都包括有安装支架，设置在安装支架上的螺母滑轨，设置在螺母滑轨上方且一端固定在安装支架上的夹持丝杆，和设置在夹持丝杆一端驱动丝杆正、反旋转的夹持电机，其中所述的夹持丝杆包括有正牙段和反牙段，且正、反牙段丝杆上均设置有丝杆螺母，两丝杆螺母顶端设置有相对应的夹头。

6.根据权利要求5所述的一种数控车床，其特征在于所述的夹头为直角夹头，两丝杆螺母顶端的直角夹头开口端相对的径向夹持工件。

7.根据权利要求1所述的一种数控车床，其特征在于所述的轴向夹持装置包括固定安装在床身上的主轴固定端和可移动的安装在床身导轨上的尾轴移动端，其中：

所述主轴固定端设置有主轴及连接的主轴梅花顶针，所述尾轴移动端设置有对应主轴梅花顶针的尾轴回转梅花顶针；

所述的主轴外侧还设置有连接主轴电机的皮带轮及传动皮带，所述主轴电机驱动皮带轮带动主轴及横向夹持工件的主轴梅花顶针与尾轴回转梅花顶针旋转。

8.根据权利要求7所述的一种数控车床，其特征在于所述的尾轴移动端包括尾轴固定组件、尾轴移动组件和连接上述两组件的气缸组件，其中：

所述尾轴固定组件包括可移动的安装在床身导轨上的尾轴固定架，该固定架通过设置的螺栓与床身导轨锁紧固定；

所述的尾轴移动组件包括下部两侧与床身导轨对应装配的尾轴支架，和设置在尾轴支架顶部的尾轴回转梅花顶针；所述的气缸组件包括设置在尾轴支架底部的气缸缸体，和设置在气缸缸体上、且一端连接尾轴固定架的气缸活塞杆。

9.根据权利要求1所述的一种数控车床，其特征在于所述的床身为型钢焊接的框架式结构，所述床身导轨安装在框架上部。

10.根据权利要求1所述的一种数控车床，其特征在于所述的床身导轨包括对应设置在床身内部的两条导轨，两导轨之间对应设置有安装溜板架装置的溜板架滑块，和安装轴向夹持装置的尾轴活动滑块。