CN108655761A - 一种新型全自动模块化卧式数控机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型全自动模块化卧式数控机床，属于数控机床技术领域。所述床身的左侧设置有X轴导轨，X轴导轨为三根在空间中呈三角形布局的纵向水平导轨，X轴导轨上安装有能沿其纵向移动的X轴滑鞍，X轴滑鞍上安装有主轴部件单元，机床导轨的安装采用空间立体布局，X轴和Z轴滑鞍均采用重心驱动原理，运动时不易产生扭震，工件实际切削加工的位置，距离床身导轨面较近，机床的运动刚性好，采用以上这些方案可以有效提高机床的加工精度；机床根据不同加工方案可配置多种加工模块，柔性化较高，机床内部设置有工件检测装置，保证工件加工的质量稳定性，同时机床内部设置有自动上下料系统，提高了机床的自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型全自动模块化卧式数控机床，属于数控机床技术领域。
背景技术
随着制造业的稳定发展，对数控机床的自动化要求越来越高。在过去，传统的数控机床由于其本身具有一定的功能柔性，在改变加工工件的种类时，只要变更相应的数控加工程序就能实现生产，而机床操作人员实际的工作内容大多只是对加工工件进行上下料的搬运，这种传统的手工上下料的工作模式，需要机床操作人员进行持续的高强度劳作，且工作内容单调乏味，通常由于工作紧张一个人的精力有限也只能操作一台机床。
现如今也有不少企业对现有的普通数控机床进行自动化改造，但是这需要额外配置专用的上下料机械手，而且对于工厂机床的摆放位置有较高要求，这类来自机床外部的自动化改造由于稳定性不足，对于企业生产效率的提高以及人工成本的降低并不能起到显著地作用。
此外，目前常规的卧式数控机床都采用主轴固定，刀架运动的方式，这种方式导致刀架的横向和纵向两个方向的运动误差叠加，运动部件的变形也互相影响和累积，导致机床的精度和稳定性下降，且目前的机床均为双导轨设计，床身也采用普通的铸铁材料，机床刚度和稳定性不足。
鉴于上述的缺陷，以期创一种新型全自动模块化卧式数控机床，使其具有更好的实际使用表现。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种新型全自动模块化卧式数控机床，本发明的具有高精度、高稳定性、高自动化等优点。
本发明的全自动模块化卧式数控机床，它包含床身，所述床身的左侧设置有X轴导轨，X轴导轨为三根在空间中呈三角形布局的纵向水平导轨，X轴导轨上安装有能沿其纵向移动的X轴滑鞍，X轴滑鞍上安装有主轴部件单元，所述主轴单元包括主轴4、工件夹紧装置和回转护罩，主轴前端安装有工件夹紧装置，主轴单元外围设置有回转护罩，床身的前侧设置有Z轴导轨，Z轴导轨为三根在空间中呈三角形布局的横向水平导轨，Z轴导轨上安装有能沿其横向移动的Z轴滑鞍，Z轴导轨一侧设置有固定的工件检测装置；床身后侧设置有自动上下料系统，所述自动上下料系统包括上下料机械臂和排料收料系统，且上下料机械臂位于排料收料系统一侧。
作为优选，所述床身为整体式床身，X轴导轨和Z轴导轨分置且可做相互插补运动。
作为优选，所述X轴滑鞍驱动丝杆副的安装位置与其重心近似重合，符合重心驱动原理；所述Z轴滑鞍驱动丝杆副的安装位置与其重心近似重合，符合重心驱动原理。
作为优选，所述回转护罩为一种大行程弹性膜片式主轴防护机构，回转护罩使用多组弹簧进行拉紧。
作为优选，所述Z轴滑鞍上固定安装有刀架，且刀架上固定安装有数个刀具。
作为优选，所述工件检测装置可在机床完成工件的加工时对工件尺寸进行在线测量和反馈。
作为优选，所述上下料机械臂为多轴机械臂。
本发明的有益效果：它的结构简单，设计合理，床身为整体式床身，X轴和Z轴分置且可做相互插补运动；机床导轨的安装采用空间立体布局，X轴和Z轴滑鞍均采用重心驱动原理，运动时不易产生扭震，工件实际切削加工的位置，距离床身导轨面较近，机床的运动刚性好，采用以上这些方案可以有效提高机床的加工精度；机床根据不同加工方案可配置多种加工模块，柔性化较高，机床内部设置有工件检测装置，保证工件加工的质量稳定性，同时机床内部设置有自动上下料系统，提高了机床的自动化水平。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的装配示意图；
图2为本发明的导轨安装示意图；
图3为本发明的主轴单元局部示意图；
图4为本发明的具体实施方式一刀架与刀具设置安装示意图；
图5为本发明的具体实施方式二刀架与精磨加工装置安装结构示意图；
图6为本发明的具体实施方式三中精磨加工装置与粗磨加工装置安装结构示意图。
附图标记：1-床身；2-X轴导轨；3-X轴滑鞍；4-主轴单元；401-主轴；402-工件夹紧装置；403-回转护罩；5-Z轴导轨；6-Z轴滑鞍；7-刀架；701-刀具；702-精磨加工装置；703-粗磨加工装置；8-工件检测装置；9-上下料机械臂；10-排料收料系统。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-图4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种新型全自动模块化卧式数控机床包含床身1、X轴导轨2、X轴滑鞍3、主轴单元4、主轴401、工件夹紧装置402、回转护罩403、Z轴导轨5、Z轴滑鞍6、刀架7、刀具701、精磨加工装置702、粗磨加工装置703、工件检测装置8、上下料机械臂9和排料收料系统10，所述床身1的左侧设置有X轴导轨2，X轴导轨2为三根在空间中呈三角形布局的纵向水平导轨，X轴导轨2上安装有能沿其纵向移动的X轴滑鞍3，X轴滑鞍3上安装有主轴部件单元4，所述主轴单元4包括主轴401、工件夹紧装置402和回转护罩403，主轴401前端安装有工件夹紧装置402，主轴单元4外围设置有回转护罩403，床身1的前侧设置有Z轴导轨5，Z轴导轨5为三根在空间中呈三角形布局的横向水平导轨，Z轴导轨5上安装有能沿其横向移动的Z轴滑鞍6，Z轴导轨5一侧设置有固定的工件检测装置8；床身1后侧设置有自动上下料系统，所述自动上下料系统包括上下料机械臂9和排料收料系统10，且上下料机械臂9位于排料收料系统10一侧。
所述床身1为整体式床身，X轴导轨2和Z轴导轨5分置且可做相互插补运动。
所述X轴滑鞍3驱动丝杆副的安装位置与其重心近似重合，符合重心驱动原理，X轴滑鞍3运动时不易产生扭震；所述Z轴滑鞍6驱动丝杆副的安装位置与其重心近似重合，符合重心驱动原理，Z轴滑鞍6运动时不易产生扭震。
所述回转护罩403为一种大行程弹性膜片式主轴防护机构，回转护罩403使用多组弹簧进行拉紧，X轴滑鞍3承载主轴单元4沿着X轴导轨2运动时，该回转护罩403随着主轴单元4的移动绕转筒转动，回转护罩403可以防止铁屑和切削液进入X轴导轨2所在的运动部件安装区域，保证机床的稳定性和安全性。
所述Z轴滑鞍6上固定安装有刀架7，且刀架7上固定安装有数个的刀具701，该模块配置用于车削加工。
所述工件检测装置8可在机床完成工件的加工时对工件尺寸进行在线测量和反馈。
所述上下料机械臂9为多轴机械臂，根据所加工工件的种类不同，通常为4-6轴机械臂。
本具体实施方式的工作原理为：将待加工工件整齐地放置在排料收料系统10上，X轴滑鞍3承载主轴单元4沿着纵向安装的X轴导轨2移动到上下料机械臂9处，上下料机械臂9将待加工工件毛胚送入工件夹紧装置402，工件夹紧装置402将工件夹紧后，X轴滑鞍3承载主轴单元4快速移动至加工区域；Z轴滑鞍6承载刀架7沿着横向安装的Z轴导轨5移动到加工区域；此时，主轴401带动装夹着工件的工件夹紧装置402做高速旋转，刀架7上的刀具沿着横向进行直线进给，对工件进行切削。
加工完成后，主轴401停止转动，Z轴滑鞍6承载刀架7沿着横向安装的Z轴导轨5向远离加工区域方向运动，X轴滑鞍3承载主轴单元4移动至检测区域，由工件检测装置8对已完成加工的工件进行检测。检测完成后，X轴滑鞍3承载主轴单元4移动到到上下料机械臂9处，工件夹紧装置402松开工件，上下料机械臂9将工件从工件夹紧装置402上取下并放置在排料收料系统10上。至此，完成了整个工件的自动上料、自动装夹、自动切削、自动检测、自动下料的加工循环。
本具体实施方式二：如图5所示，本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：所述刀架7上的数个的刀具701替换成一个的刀具701，刀具701下方设置有精磨加工装置702，该精磨加工装置702用于车磨复合加工。
本具体实施方式三，如图6所示，本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：所述刀架7上的数个的刀具701替换为粗磨加工装置703以及精磨加工装置702，且粗磨加工装置703以及精磨加工装置702并列设置在刀架7的上方，该粗磨加工装置703以及精磨加工装置702用于磨削加工。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种新型全自动模块化卧式数控机床，其特征在于：它包含床身(1)，所述床身(1)的左侧设置有X轴导轨(2)，X轴导轨(2)为三根在空间中呈三角形布局的纵向水平导轨，X轴导轨(2)上安装有能沿其纵向移动的X轴滑鞍(3)，X轴滑鞍(3)上安装有主轴部件单元(4)，所述主轴单元(4)包括主轴(401)、工件夹紧装置(402)和回转护罩(403)，主轴(401)前端安装有工件夹紧装置(402)，主轴单元(4)外围设置有回转护罩(403)，床身(1)的前侧设置有Z轴导轨(5)，Z轴导轨(5)为三根在空间中呈三角形布局的横向水平导轨，Z轴导轨(5)上安装有能沿其横向移动的Z轴滑鞍(6)，Z轴导轨(5)一侧设置有固定的工件检测装置(8)；床身(1)后侧设置有自动上下料系统，所述自动上下料系统包括上下料机械臂(9)和排料收料系统(10)，且上下料机械臂(9)位于排料收料系统(10)一侧，所述床身(1)为整体式床身，X轴导轨(2)和Z轴导轨(5)分置且可做相互插补运动，所述回转护罩(403)为一种大行程弹性膜片式主轴防护机构，回转护罩(403)使用多组弹簧进行拉紧，所述Z轴滑鞍(6)上固定安装有刀架(7)，且刀架(7)上固定安装有数个刀具(701)，所述上下料机械臂(9)为多轴机械臂。
2.根据权利要求1所述的一种新型全自动模块化卧式数控机床，其特征在于：所述刀架(7)上的数个的刀具(701)替换成一个的刀具(701)，刀具(701)下方设置有精磨加工装置(702)，该精磨加工装置(702)用于车磨复合加工。
3.根据权利要求1所述的一种新型全自动模块化卧式数控机床，其特征在于：所述刀架(7)上的数个的刀具(701)替换为粗磨加工装置(703)以及精磨加工装置(702)，且粗磨加工装置(703)以及精磨加工装置(702)并列设置在刀架(7)的上方，该粗磨加工装置(703)以及精磨加工装置(702)用于磨削加工。
4.根据权利要求1所述的一种新型全自动模块化卧式数控机床，其特征在于：所述的数控机床的工作原理为：将待加工工件整齐地放置在排料收料系统(10)上，X轴滑鞍(3)承载主轴单元(4)沿着纵向安装的X轴导轨(2)移动到上下料机械臂(9)处，上下料机械臂(9)将待加工工件毛胚送入工件夹紧装置(402)，工件夹紧装置(402)将工件夹紧后，X轴滑鞍(3)承载主轴单元(4)快速移动至加工区域；Z轴滑鞍(6)承载刀架(7)沿着横向安装的Z轴导轨(5)移动到加工区域；此时，主轴(401)带动装夹着工件的工件夹紧装置(402)做高速旋转，刀架(7)上的刀具沿着横向进行直线进给，对工件进行切削；
加工完成后，主轴(401)停止转动，Z轴滑鞍(6)承载刀架(7)沿着横向安装的Z轴导轨(5)向远离加工区域方向运动，X轴滑鞍(3)承载主轴单元(4)移动至检测区域，由工件检测装置(8)对已完成加工的工件进行检测，检测完成后，X轴滑鞍(3)承载主轴单元(4)移动到到上下料机械臂(9)处，工件夹紧装置(402)松开工件，上下料机械臂(9)将工件从工件夹紧装置(402)上取下并放置在排料收料系统(10)上，至此，完成了整个工件的自动上料、自动装夹、自动切削、自动检测、自动下料的加工循环。
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