CN108747383B - 一种六轴数控钻铣床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种六轴数控钻铣床,包括机架,所述机架包括基座和立柱,所述基座上安装有立柱;所述立柱上安装有Z轴驱动装置,所述Z轴驱动装置包括Z轴工作台,所述Z轴工作台上端安装有第一并联驱动装置,所述Z轴工作台下端安装有加工装置,所述第一并联装置穿过Z轴工作台后与加工装置相连;加工装置下方的所述基座上安装有三轴工作台。本发明所述一种六轴数控钻铣床,其能实现被加工工件沿X轴、Y轴移动和绕Z转动,高速加工头沿Z轴移动和绕X轴、Y轴的转动,从而实现复杂零件的钻、铣削加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种六轴数控钻铣床。
背景技术
在机械加工中,钻铣床广泛用于单件或成批的机械制造,是一种中小型通用切削机床,通过安装不同的刀具既能完成钻床所具备的工件钻孔、扩孔操作,又能完成各种工件的平面、斜面的加工,钻铣床分为立式钻铣床和卧式钻铣床,虽然在立式钻铣床上能实现卧式钻铣床的功能,但加工精度较低,随着社会的发展,技术的日渐成熟,零件结构越来越复杂,对加工设备的要求变得更高,传统的钻铣床大部分采用手动,定位精度较差,现有的数控式钻铣一体机多采用串联结构,机床刚度小,加工精度差,已不能满足高精度复杂零件生产的需求,现急需将钻铣床的结构进行调整来适应加工需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种六轴数控钻铣床,其能实现复杂零件的钻、铣削加工。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是:
一种六轴数控钻铣床,包括机架,所述机架包括基座和立柱,所述基座上安装有立柱;所述立柱上安装有Z轴驱动装置,所述Z轴驱动装置包括Z轴工作台,所述Z轴工作台上端安装有并联装置,所述Z轴工作台下端安装有加工装置,所述并联装置穿过Z轴工作台后与加工装置相连;加工装置下方的所述基座上安装有三轴工作台总成。
所述Z轴驱动装置包括两个Z轴导轨组件、滚珠丝杠组件和Z轴立板,其中两个所述Z轴导轨组件包括Z轴导轨和Z轴滑块,所述立柱上安装有Z轴导轨,所述Z轴导轨上滑动安装有Z轴滑块,所述Z轴滑块与Z轴立板固连,所述Z轴立板与Z轴工作台固连;两个Z轴导轨组件之间的所述立柱上安装有滚珠丝杠组件,所述滚珠丝杠组件包括滚珠丝杠、两个轴承座、联轴器、电机支架和电机,所述立柱上分别安装有电机支架和两个轴承座,其中所述电机支架上安装有电机,两个所述轴承座上安装有滚珠丝杠,所述滚珠丝杠通过联轴器与穿过电机支架的电机输出轴相连。
所述Z轴驱动装置还包括Z轴支撑板,所述Z轴支撑板一端与Z轴工作台的下表面固连,所述Z轴支撑板另一端与Z轴立板固连。
所述并联装置包括第一驱动臂和第二驱动臂,所述第一驱动臂包括第一伺服电机、第一谐波减速器、第一连杆和第二连杆,所述Z轴工作台上安装有第一谐波减速器,所述第一谐波减速器与第一伺服电机的电机轴相连,所述第一谐波减速器与第一连杆相连,所述第一连杆与第二连杆转动副相连;所述第二驱动臂包括第二伺服电机、第二谐波减速器、第三连杆和第四连杆,所述Z轴工作台上安装有第二谐波减速器,所述第二谐波减速器与第二伺服电机的电机轴相连,所述第二谐波减速器与第三连杆相连,所述第三连杆与第四连杆转动副相连;所述第二连杆与第四连杆转动副相连。
所述加工装置包括高速加工头组件、盘形齿轮和球齿轮组件,其中所述盘形齿轮分别与第二连杆和第四连杆相连;所述高速加工头组件包括刀具、高速电主轴和主轴座,所述主轴座上安装有高速电主轴,所述高速电主轴上安装有刀具;所述主轴座通过球齿轮组件与盘形齿轮相连。
所述球齿轮组件包括第一球齿轮架、第一球齿轮、第二球齿轮架、第二球齿轮、第三球齿轮架、第三球齿轮、第四球齿轮架和第四球齿轮,其中所述Z轴工作台上安装有第一球齿轮架,所述第一球齿轮架与第二球齿轮架转动副相连,所述第二球齿轮架内分别安装有第一球齿轮和第二球齿轮,所述第一球齿轮分别与盘形齿轮和第二球齿轮啮合;所述第二球齿轮架与第三球齿轮架转动副相连,所述第三球齿轮架与第四球齿轮架转动副相连,所述第四球齿轮架内分别安装有第三球齿轮和第四球齿轮,所述第三球齿轮分别与第二球齿轮和第四球齿轮啮合,所述第四球齿轮与主轴座相连。
所述三轴工作台总成包括并联驱动装置、Y轴导向平台组件、X轴导向平台组件和三轴工件台组;其中所述Y轴导向平台组件包括Y轴导轨垫块、Y轴导轨、Y轴滑块和Y轴导向平台,所述基座上安装有两个Y轴导轨垫块,所述Y轴导轨垫块上安装有Y轴导轨,所述Y轴导轨上安装有Y轴滑块,所述Y轴滑块上安装有Y轴导向平台;所述X轴导向平台组件包括X轴导轨、X轴滑块和X轴导向平台,所述Y轴导向平台上安装有X轴导轨,所述X轴导轨上安装有X轴滑块,所述X轴滑块上安装有X轴导向平台;所述三轴工件台组包括三轴工作台、推力球轴承、转轴和圆锥滚子轴承,所述X轴导向平台上安装有推力球轴承,所述转轴外套接有推力球轴承,穿过推力球轴承的所述转轴与三轴工作台相连,所述转轴穿过X轴导向平台与并联驱动装置相连,所述转轴与X轴导向平台之间安装有圆锥滚子轴承。
所述并联驱动装置包括第三驱动臂、第四驱动臂、第五驱动臂和三角连接台,所述第三驱动臂包括第三伺服电机、第三谐波减速器、第五连杆和第六连杆,所述机架上安装有第三谐波减速器,所述第三谐波减速器与第三伺服电机的电机轴相连,所述第三谐波减速器与第五连杆相连,所述第五连杆与第六连杆转动副相连,所述第六连杆与三角连接台的一个角转动副相连;所述第四驱动臂包括第四伺服电机、第四谐波减速器、第七连杆和第八连杆,所述机架上安装有第四谐波减速,所述第四谐波减速与第四伺服电机的电机轴器相连,所述第四谐波减速器与第七连杆相连,所述第七连杆与第八连杆转动副相连,所述第八连杆与三角连接台的一个角转动副相连;所述第五驱动臂包括第五伺服电机、第五谐波减速器、第九连杆和第十连杆,所述机架上安装有第五谐波减速器,所述第五谐波减速器与第五伺服电机的电机轴相连,所述第五谐波减速器与第九连杆相连,所述第九连杆与第十连杆转动副相连,所述第十连杆与三角连接台的剩余一个角转动副相连;所述三角连接台与X轴导向平台相连。
本发明的有益效果是:本发明采用并联装置驱动加工装置和工件台,大大增加了机床的刚度,通过六个电机配合使用,实现了六个自由度的运动,提高了机床的灵巧性,实现了复杂零件的加工要求,运用伺服电机和谐波减速器组合,提高了机床的加工精度。
附图说明
图1是本发明六轴数控钻铣床的立体结构示意图;
图2是本发明中Z轴驱动装置的立体结构示意图;
图3是本发明中并联装置的立体结构示意图;
图4是本发明中加工装置的主视结构示意图;
图5是本发明中三轴工作台的立体结构爆炸示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示一种六轴数控钻铣床,包括机架10,所述机架10包括基座11和立柱12,所述基座11上安装有立柱12;所述立柱12上安装有Z轴驱动装置20,所述Z轴驱动装置20包括Z轴工作台23,所述Z轴工作台23上端安装有并联装置30,所述Z轴工作台23下端安装有加工装置40,所述并联装置30穿过Z轴工作台23后与加工装置40相连;加工装置40下方的所述基座11上安装有三轴工作台总成50。
如图2所示,所述Z轴驱动装置20还包括两个Z轴导轨组件21、滚珠丝杠组件24和Z轴立板25,其中两个所述Z轴导轨组件21包括Z轴导轨211和Z轴滑块212,所述立柱12上安装有Z轴导轨211,所述Z轴导轨211上滑动安装有Z轴滑块212,所述Z轴滑块212与Z轴立板25固连,所述Z轴立板25与Z轴工作台23固连;两个Z轴导轨组件21之间的所述立柱12上安装有滚珠丝杠组件24,所述滚珠丝杠组件24包括滚珠丝杠241、两个轴承座242、联轴器243、电机支架244和电机245,所述立柱12上分别安装有电机支架244和两个轴承座242,其中所述电机支架244上安装有电机245,两个所述轴承座242上安装有滚珠丝杠241,所述滚珠丝杠241通过联轴器243与穿过电机支架244的电机245输出轴相连。Z轴驱动装置20的设置限制Z轴立板25只能作上下移动。
所述Z轴驱动装置20还包括Z轴支撑板22,所述Z轴支撑板22一端与Z轴工作台23的下表面固连,所述Z轴支撑板22另一端与Z轴立板25固连。所述Z轴支撑板22的设置起支撑Z轴立板25的作用。
如图3所示,所述并联装置30包括第一驱动臂31和第二驱动臂32,所述第一驱动臂31包括第一伺服电机311、第一谐波减速器312、第一连杆313和第二连杆314,所述Z轴工作台23上安装有第一谐波减速器312第,所述第一谐波减速器312与第一伺服电机311的电机轴相连,所述第一谐波减速器312与第一连杆313相连,所述第一连杆313与第二连杆314转动副相连;所述第二驱动臂32包括第二伺服电机321、第二谐波减速器322、第三连杆323和第四连杆324,所述Z轴工作台23上安装有第二谐波减速器322,所述第二谐波减速器322与第二伺服电机321的电机轴相连,所述第二谐波减速器322与第三连杆323相连,所述第三连杆323与第四连杆324转动副相连;所述第二连杆314与第四连杆324转动副相连。
第一伺服电机311通过第一谐波减速器312减速后驱动第一连杆313,第一连杆313与第二连杆314通过转动副相连;同时,第二伺服电机321通过第二谐波减速器322减速后驱动第三连杆323,第三连杆323与第四连杆324通过转动副相连;由于第二连杆314与第四连杆324转动副相连且与加工装置40相连,从而实现加工装置40沿X和Y方向移动。
如图4所示,所述加工装置40包括高速加工头组件41、盘形齿轮43和球齿轮组件44,其中所述盘形齿轮43分别与第二连杆314和第四连杆324相连;所述高速加工头组件41包括刀具411、高速电主轴412和主轴座413,所述主轴座413上安装有高速电主轴412,所述高速电主轴412上安装有刀具411;所述主轴座413通过球齿轮组件44与盘形齿轮43相连。
所述球齿轮组件44包括第一球齿轮架42、第一球齿轮441、第二球齿轮架442、第二球齿轮443、第三球齿轮架444、第三球齿轮445、第四球齿轮架446和第四球齿轮447,其中所述Z轴工作台23上安装有第一球齿轮架42,所述第一球齿轮架42与第二球齿轮架442转动副相连,所述第二球齿轮架442内分别安装有第一球齿轮441和第二球齿轮443,所述第一球齿轮441分别与盘形齿轮43和第二球齿轮443啮合;所述第二球齿轮架442与第三球齿轮架444转动副相连,所述第三球齿轮架444与第四球齿轮架446转动副相连,所述第四球齿轮架446内分别安装有第三球齿轮445和第四球齿轮447,所述第三球齿轮445分别与第二球齿轮443和第四球齿轮447啮合,所述第四球齿轮447与主轴座413相连。
如图5所示,所述三轴工作台总成50包括并联驱动装置51、Y轴导向平台组件52、X轴导向平台组件53和三轴工件台组54。
其中所述Y轴导向平台组件52包括Y轴导轨垫块521、Y轴导轨522、Y轴滑块523和Y轴导向平台524,所述基座11上安装有两个Y轴导轨垫块521,所述Y轴导轨垫块521上安装有Y轴导轨522,所述Y轴导轨522上安装有Y轴滑块523,所述Y轴滑块523上安装有Y轴导向平台524。Y轴导向平台组件52起到限制三轴工件台组54只能沿Y轴方向的导向作用。
所述X轴导向平台组件53包括X轴导轨531、X轴滑块532和X轴导向平台533,所述Y轴导向平台524上安装有X轴导轨531,所述X轴导轨531上安装有X轴滑块532,所述X轴滑块532上安装有X轴导向平台533。所述X轴导向平台组件53起到限制三轴工件台组54只能沿X轴方向的导向作用。
所述三轴工件台组54包括三轴工作台541、推力球轴承542、转轴543和圆锥滚子轴承544,所述X轴导向平台533上卡位安装有推力球轴承542,所述转轴543外套接有推力球轴承542,穿过推力球轴承542的所述转轴543与三轴工作台541相连,所述转轴543穿过X轴导向平台533与并联驱动装置51相连,所述转轴543与X轴导向平台533之间安装有圆锥滚子轴承544。X轴导向平台533起到支撑所述三轴工件台541的作用。
所述并联驱动装置51包括第三驱动臂55、第四驱动臂56、第五驱动臂57和三角连接台58,所述第三驱动臂55包括第三伺服电机551、第三谐波减速器552、第五连杆553和第六连杆554,所述机架10上安装有第三谐波减速器552,所述第三谐波减速器552与第三伺服电机551的电机轴相连,所述第三谐波减速器552与第五连杆553相连,所述第五连杆553与第六连杆554转动副相连,所述第六连杆554与三角连接台58的一个角转动副相连;所述第四驱动臂56包括第四伺服电机561、第四谐波减速器562、第七连杆563和第八连杆564,所述机架10上安装有第四谐波减速器562,所述第四谐波减速器562与第四伺服电机561的电机轴相连,所述第四谐波减速器562与第七连杆563相连,所述第七连杆563与第八连杆564转动副相连,所述第八连杆564与三角连接台58的一个角转动副相连;所述第五驱动臂57包括第五伺服电机571、第五谐波减速器572、第九连杆573和第十连杆574,所述机架10上安装有第五谐波减速器572,所述第五谐波减速器572与第五伺服电机571的电机轴相连,所述第五谐波减速器572与第九连杆573相连,所述第九连杆573与第十连杆574转动副相连,所述第十连杆574与三角连接台58的剩余一个角转动副相连;所述三角连接台58与X轴导向平台533相连。
本实施例所述的一种六轴数控钻铣床在使用时,工件固定在三轴工件台541上,并联驱动装置51的驱动下,实现工件可实现沿X轴与Y轴的平移和绕Z轴的转动。Z轴驱动装置20的电机245驱动滚珠丝杠组件24实现加工装置40沿Z轴的上下移动。通过并联装置30的驱动实现加工装置40中的高速加工头组件41可绕X轴和Y轴方向转动。
本实施例的一种六轴数控钻铣床,其能实现复杂零件的钻、铣削加工。
Claims (6)
1.一种六轴数控钻铣床,其特征在于:包括机架(10),所述机架(10)包括基座(11)和立柱(12),所述基座(11)上安装有立柱(12);所述立柱(12)上安装有Z轴驱动装置(20),所述Z轴驱动装置(20)包括Z轴工作台(23),所述Z轴工作台(23)上端安装有并联装置(30),所述Z轴工作台(23)下端安装有加工装置(40),所述并联装置(30)穿过Z轴工作台(23)后与加工装置(40)相连;加工装置(40)下方的所述基座(11)上安装有三轴工作台总成(50);
所述三轴工作台总成(50)包括并联驱动装置(51)、Y轴导向平台组件(52)、X轴导向平台组件(53)和三轴工件台组(54);其中所述Y轴导向平台组件(52)包括Y轴导轨垫块(521)、Y轴导轨(522)、Y轴滑块(523)和Y轴导向平台(524),所述基座(11)上安装有两个Y轴导轨垫块(521),所述Y轴导轨垫块(521)上安装有Y轴导轨(522),所述Y轴导轨(522)上安装有Y轴滑块(523),所述Y轴滑块(523)上安装有Y轴导向平台(524);所述X轴导向平台组件(53)包括X轴导轨(531)、X轴滑块(532)和X轴导向平台(533),所述Y轴导向平台(524)上安装有X轴导轨(531),所述X轴导轨(531)上安装有X轴滑块(532),所述X轴滑块(532)上安装有X轴导向平台(533);所述三轴工件台组(54)包括三轴工作台(541)、推力球轴承(542)、转轴(543)和圆锥滚子轴承(544),所述X轴导向平台(533)上卡位安装有推力球轴承(542),所述转轴(543)外套接有推力球轴承(542),穿过推力球轴承(542)的所述转轴(543)与三轴工作台(541)相连,所述转轴(543)穿过X轴导向平台(533)与并联驱动装置(51)相连,所述转轴(543)与X轴导向平台(533)之间安装有圆锥滚子轴承(544);
所述并联驱动装置(51)包括第三驱动臂(55)、第四驱动臂(56)、第五驱动臂(57)和三角连接台(58),所述第三驱动臂(55)包括第三伺服电机(551)、第三谐波减速器(552)、第五连杆(553)和第六连杆(554),所述机架(10)上安装有第三谐波减速器(552),所述第三谐波减速器(552)与第三伺服电机(551)电机轴相连,所述第三谐波减速器(552)与第五连杆(553)相连,所述第五连杆(553)与第六连杆(554)转动副相连,所述第六连杆(554)与三角连接台(58)的一个角转动副相连;所述第四驱动臂(56)包括第四伺服电机(561)、第四谐波减速器(562)、第七连杆(563)和第八连杆(564),所述机架(10)上安装有第四谐波减速器(562),所述第四谐波减速器(562)与第四伺服电机(561)电机轴相连,所述第四谐波减速器(562)与第七连杆(563)相连,所述第七连杆(563)与第八连杆(564)转动副相连,所述第八连杆(564)与三角连接台(58)的一个角转动副相连;所述第五驱动臂(57)包括第五伺服电机(571)、第五谐波减速器(572)、第九连杆(573)和第十连杆(574),所述机架(10)上安装有第五谐波减速器(572),所述第五谐波减速器(572)与第五伺服电机(571)电机轴相连,所述第五谐波减速器(572)与第九连杆(573)相连,所述第九连杆(573)与第十连杆(574)转动副相连,所述第十连杆(574)与三角连接台(58)的剩余一个角转动副相连;所述三角连接台(58)与X轴导向平台(533)相连。
2.根据权利要求1所述的一种六轴数控钻铣床,其特征在于:所述Z轴驱动装置(20)还包括两个Z轴导轨组件(21)、滚珠丝杠组件(24)和Z轴立板(25),其中两个所述Z轴导轨组件(21)包括Z轴导轨(211)和Z轴滑块(212),所述立柱(12)上安装有Z轴导轨(211),所述Z轴导轨(211)上滑动安装有Z轴滑块(212),所述Z轴滑块(212)与Z轴立板(25)固连,所述Z轴立板(25)与Z轴工作台(23)固连;两个Z轴导轨组件(21)之间的所述立柱(12)上安装有滚珠丝杠组件(24),所述滚珠丝杠组件(24)包括滚珠丝杠(241)、两个轴承座(242)、联轴器(243)、电机支架(244)和电机(245),所述立柱(12)上分别安装有电机支架(244)和两个轴承座(242),其中所述电机支架(244)上安装有电机(245),两个所述轴承座(242)上安装有滚珠丝杠(241),所述滚珠丝杠(241)通过联轴器(243)与穿过电机支架(244)的电机(245)输出轴相连。
3.根据权利要求2所述的一种六轴数控钻铣床,其特征在于:所述Z轴驱动装置(20)还包括Z轴支撑板(22),所述Z轴支撑板(22)一端与Z轴工作台(23)的下表面固连,所述Z轴支撑板(22)另一端与Z轴立板(25)固连。
4.根据权利要求1所述的一种六轴数控钻铣床,其特征在于:所述并联装置(30)包括第一驱动臂(31)和第二驱动臂(32),所述第一驱动臂(31)包括第一伺服电机(311)、第一谐波减速器(312)、第一连杆(313)和第二连杆(314),所述Z轴工作台(23)上安装有第一谐波减速器(312),所述第一谐波减速器(312)与第一伺服电机(311)的电机轴相连,所述第一谐波减速器(312)与第一连杆(313)相连,所述第一连杆(313)与第二连杆(314)转动副相连;所述第二驱动臂(32)包括第二伺服电机(321)、第二谐波减速器(322)、第三连杆(323)和第四连杆(324),所述Z轴工作台(23)上安装有第二谐波减速器(322),所述第二谐波减速器(322)与第二伺服电机(321)的电机轴相连,所述第二谐波减速器(322)与第三连杆(323)相连,所述第三连杆(323)与第四连杆(324)转动副相连;所述第二连杆(314)与第四连杆(324)转动副相连。
5.根据权利要求1所述的一种六轴数控钻铣床,其特征在于:所述加工装置(40)包括高速加工头组件(41)、盘形齿轮(43)和球齿轮组件(44),其中所述盘形齿轮(43)分别与第二连杆(314)和第四连杆(324)相连;所述高速加工头组件(41)包括刀具(411)、高速电主轴(412)和主轴座(413),所述主轴座(413)上安装有高速电主轴(412),所述高速电主轴(412)上安装有刀具(411);所述主轴座(413)通过球齿轮组件(44)与盘形齿轮(43)相连。
6.根据权利要求5所述的一种六轴数控钻铣床,其特征在于:所述球齿轮组件(44)包括第一球齿轮架(42)、第一球齿轮(441)、第二球齿轮架(442)、第二球齿轮(443)、第三球齿轮架(444)、第三球齿轮(445)、第四球齿轮架(446)和第四球齿轮(447),其中所述Z轴工作台(23)上安装有第一球齿轮架(42),所述第一球齿轮架(42)与第二球齿轮架(442)转动副相连,所述第二球齿轮架(442)内分别安装有第一球齿轮(441)和第二球齿轮(443),所述第一球齿轮(441)分别与盘形齿轮(43)和第二球齿轮(443)啮合;所述第二球齿轮架(442)与第三球齿轮架(444)转动副相连,所述第三球齿轮架(444)与第四球齿轮架(446)转动副相连,所述第四球齿轮架(446)内分别安装有第三球齿轮(445)和第四球齿轮(447),所述第三球齿轮(445)分别与第二球齿轮(443)和第四球齿轮(447)啮合,所述第四球齿轮(447)与主轴座(413)相连。
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