CN108907754A

CN108907754A - 一种七轴五联动加工装置

Info

Publication number: CN108907754A
Application number: CN201810858238.6A
Authority: CN
Inventors: 鲁素勤; 王云清
Original assignee: SICHUAN QINGCHENG MACHINE CO Ltd
Current assignee: SICHUAN QINGCHENG MACHINE CO Ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2018-11-30

Abstract

本发明公开了一种七轴五联动加工装置，包括底座、立柱、横梁、Z轴滑座、滑枕和加工单元，横梁通过立柱与底座相连，横梁上设置有可沿其作往复直线运动的Z轴滑座、Z轴滑座上设置有可沿其作上下往复直线运动的滑枕，滑枕下端连接有加工单元，加工单元下方设置有可沿横梁垂直方向作往复直线运动的工作台，加工单元实现刀具B轴和C轴旋转，本发明实现了五联动加工，增加了装置的适用范围。

Description

一种七轴五联动加工装置

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种七轴五联动加工装置。

背景技术

五联动机床对一个国家的航空、航天、军事、精密器械等行业有举足轻重的影响力。国际上，五联动数控技术作为一个国家工业化水平的重要标志。五联动机床能加工需多次装夹才能完成或一般三轴、四轴机床不能加工的工件，如异形桌椅结构件、汽轮机叶片等。现有的三轴、四轴加工中心需要对零件设计专用夹具，并且在多次装夹的过程中，零件的尺寸精度不易保证，影响产品的加工精度。如公开号为CN108161455 A的中国专利，公开了一种五联动双台面机床，只能实现X、Y、Z和W方向的四联动，对于一些特殊零件，不能实现一次装夹就完成零件的加工。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种七轴五联动加工装置。

具体的，一种七轴五联动加工装置，其特征在于，包括底座、立柱、横梁、Z轴滑座、滑枕和加工单元，横梁通过立柱与底座相连，横梁上设置有可沿其作往复直线运动的Z轴滑座、Z轴滑座上设置有可沿其作上下往复直线运动的滑枕，滑枕下端连接有加工单元，加工单元下方设置有可沿横梁垂直方向作往复直线运动的工作台；

所述的加工单元包括主壳体、C轴旋转机构和B轴旋转机构，C轴旋转机构的输出轴与主客体连接，使主壳体绕C轴水平旋转，且C轴旋转结构与滑枕连接；B轴旋转机构安装在主壳体下部，B轴旋转机构的输出轴连接有加工主轴，使加工主轴绕B轴竖直旋转。

进一步地，所述的横梁固定连接有第一导轨和第一齿条，Z轴滑座通过第一导轨与横梁滑动连接，Z轴滑座上设置有Y轴滑座，Y轴滑座上设置有第一伺服电机，第一伺服电机连接有第一减速机，第一减速机的输出轴连接有第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合。

进一步地，所述的Z轴滑座上设置有第二导轨，第二导轨竖直设置，滑枕通过第二导轨与Z轴滑座滑动连接，Z轴滑座上固定连接有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴连接有滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的螺母与滑枕连接。

进一步地，所述的加工单元下方设置有工作台基座，工作台基座上固定连接有第三导轨和第三齿条，工作台通过第三导轨与工作台基座滑动连接，工作台固定连接有减速机安装座，减速机安装座上安装有第三减速机，第三减速机的输入端连接有第三伺服电机，第三减速机的输出端连接有第三齿轮，第三齿轮与第三齿条啮合。

进一步地，所述的工作台并排设有两个。

进一步地，所述的C轴旋转机构包括C轴伺服电机和C轴减速机，C轴伺服电机固定在滑枕上，C轴伺服电机的输出轴与C轴减速机连接，C轴减速机的输出端与主壳体连接。

进一步地，所述的B轴旋转机构包括B轴伺服电机和B轴减速机，B轴伺服电机固定在主壳体上，B轴伺服电机的输出轴与B轴减速机连接，B轴减速机的输出端与加工主轴连接。

进一步地，所述的立柱上设置有盘式自动换刀刀库。

本发明的有益效果在于：通过可在Y轴、Z轴方向作往复运动的滑枕上设置有加工单元，加工单元的加工主轴可绕Y轴方向旋转，也可绕Z轴方向旋转，且加工单元下方设置可在X轴方向作往复运动的工作台。从而实现加工装置X、Y、Z、B、C的五联动。可通过一次装夹完成异形零件的加工。通过齿轮齿条传动使装置可靠性高，精度得到保证。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2是本发明中正视图；

图3是本发明中Z轴滑座的结构示意图；

图4是本发明中工作台的结构示意图；

图中1-底座、2-立柱、3-横梁、4-Z轴滑座、5-滑枕、6-主壳体、7-加工主轴、8-第一导轨、9-第一齿条、10-Y轴滑座、11-第一伺服电机、12-第一减速机、13-第一齿轮、14-第二导轨、15-滚珠丝杠副、16-工作台、17-第三导轨、18-第三齿条、19-减速机安装座、20-第三减速机、21-第三伺服电机、22-第三齿轮、23-盘式自动换刀刀库、24-工作台基座、25-第二伺服电机、26-安全防护装置、27-手动换刀主轴、28-自动换刀主轴、29-真空发生装置。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种七轴五联动加工装置，包括底座1、立柱2、横梁3、Z轴滑座4、滑枕5和加工单元，两个立柱2通过螺栓固定在底座1上，横梁3放置在立柱2上，并通过螺栓与立柱2连接。

如图1、3所示，横梁3上设置有可沿其作往复直线运动的Z轴滑座4，具体的，所述的横梁3侧面固定连接有“工”字形的第一导轨8，优选地，第一导轨8设有两条。横梁3的顶部固定连接有第一齿条9，Z轴滑座4通过第一导轨8与横梁3滑动连接，Z轴滑座4上设置有Y轴滑座10，Y轴滑座10上设置有第一伺服电机11，第一伺服电机11连接有第一减速机12，第一减速机12的输出轴连接有第一齿轮13，第一齿轮13与第一齿条9啮合。第一伺服电机11通过第一减速机12带动第一齿轮13转动，在第一齿条9对第一齿轮13在反作用力下，第一齿轮13沿第一齿条9作直线运动。

如图1-3所示，所述的Z轴滑座4上设置有可沿其作上下往复直线运动的滑枕5，具体的，所述的Z轴滑座4上设置有“工”字形的第二导轨14，第二导轨14竖直设置，优选地，第二导轨14设有两条；滑枕5通过第二导轨14与Z轴滑座4滑动连接，Z轴滑座4上固定连接有第二伺服电机25，第二伺服电机25的输出轴连接有滚珠丝杠副15，滚珠丝杠副15的螺母与滑枕5连接。第二伺服电机25的输出轴转动时，带动滚珠丝杠副15中的滚珠丝杆转动，由于滚珠丝杠副15的螺母与滑枕5固定连接，滑枕5与Z轴滑座4滑动连接，滚珠丝杠转动时，驱动滚珠丝杠螺母带动滑枕5沿第二导轨14在垂直方向作往复直线运动。

如图1-3所示，滑枕5下端设置有加工单元，所述的加工单元包括主壳体6、C轴旋转机构和B轴旋转机构，C轴旋转机构与滑枕5连接，C轴旋转机构的输出轴与主壳体6连接，使主壳体6绕C轴水平旋转，从而使加工主轴7绕Z轴方向作旋转运动。B轴旋转机构安装在主壳体6下部，B轴旋转机构的输出轴连接有加工主轴7，使加工主轴7绕Y轴作旋转运动。所述的加工主轴7包括手动换刀主轴27和自动换刀主轴28，自动换刀主轴28可在数控程序控制自动从刀库中安装所需要的刀具。手动换刀主轴3可采用双轴电机，双轴电机的两个输出轴分别设置有铣削、钻孔等刀具固定座，双轴电机的其中一个输出轴还设置有切割刀具固定座，使同一输出轴上能连接有两种刀具，使手动换刀主轴3能够安装三把刀具，加工单元可同时装四把刀具，减少了换刀次数。

具体的，所述的C轴旋转机构包括C轴伺服电机和C轴减速机，C轴伺服电机固定在滑枕5上，C轴伺服电机的输出轴与C轴减速机连接，C轴减速机的输出端与主壳体6连接。优选地，C轴减速机具有中空结构，可采用机器人关节减速机。C轴减速机的中空结构处穿设有C轴过线管，C轴过线管的一端与主壳体6固定连接，主壳体在C轴方向转动时，带动C轴过线管一起转动。

所述的B轴旋转机构包括B轴伺服电机和B轴减速机，B轴伺服电机固定在主壳体6上，B轴伺服电机的输出轴与B轴减速机连接，B轴减速机的输出端与手动换刀主轴27连接，自动换刀主轴28固定在手动换刀主轴27上。优选地，B轴减速机具有中空结构，可采用机器人关节减速机。B轴减速机的输出端连接有输出法兰，B轴减速机内穿设有B轴过线管，B轴过线管一端与输出法兰固定连接，输出法兰与手动换刀主轴27连接，B轴伺服电机通过减速机带动输出法兰转动，B轴过线管随输出法兰一起转动。B轴过线管的另一端设置有气电滑环，气电滑环的转子与B轴过线管连接，加工主轴7的电缆和气管从B轴过线管穿过，与气电滑环的转子端连接，从气电滑环定子端引出的电缆和气管分别连接电源和气源，从而实现加工主轴7绕B轴的自由旋转。

如图1、4所示，加工单元下方设置有可沿横梁3垂直方向作往复直线运动的工作台16，且工作台16并排设有两个。具体的，加工单元下方设置有工作台基座24，工作台基座24上固定连接有第三导轨17和第三齿条18，工作台16通过第三导轨17与工作台基座24滑动连接，工作台16固定连接有减速机安装座19，减速机安装座19上安装有第三减速机20，第三减速机20的输入端连接有第三伺服电机21，第三减速机20的输出端连接有第三齿轮22，第三齿轮22与第三齿条18啮合。第三伺服电机21通过第三减速机20带动第三齿轮22转动，在第三齿条18的反作用力下，第三齿轮22沿第三齿条18作直线运动，从而使工作台16在工作台基座24上纵向往复直线运动。工作台16为真空吸附工作台，所述真空吸附工作台与真空发生装置29连接，真空发生装置29可为真空泵。

因为工作台16设有两个，因此，工作模式可以分为两种，单工位模式和双工位模式。在单工位模式下，两个工作台执行相同的动作，运动步调一致；双工位模式下，两个工作台分别执行单独的动作。

如图1所示，所述的立柱2上设置有盘式自动换刀刀库23。具体的，盘式自动换刀刀库23由第四伺服电机、旋转盘和刀具固定架组成，第四伺服通过连接架与立柱2连接，第四伺服电机竖直设置，第四伺服电机的输出轴与转动盘连接，转动盘边缘设置有呈圆形阵列分布的刀具固定架。自动换刀主轴28可由数控程序控制自动从盘式自动换刀刀库23抓取或放下程序中规定使用的刀具。所述的盘式自动换刀刀库23和底座1的外侧均设置有安全防护装置26，安全防护装置26可采用防护栏。

该装置七轴为七个伺服轴：X轴（右工作台纵向），Y轴（横梁方向），Z轴（Z轴滑座竖直方向），U轴（左工作台纵向），B轴（加工单元沿Y轴方向的旋转方向），C轴（加工单元沿Z轴方向的旋转方向），Q轴（刀库沿Z轴方向的旋转方向）。五联动为X(U)/XU、Y、Z、B、C的联动。七个轴的运动全部由数控程序控制。

Claims

1.一种七轴五联动加工装置，其特征在于，包括底座（1）、立柱（2）、横梁（3）、Z轴滑座（4）、滑枕（5）和加工单元，横梁（3）通过立柱（2）与底座（1）相连，横梁（3）上设置有可沿其作往复直线运动的Z轴滑座（4）、Z轴滑座（4）上设置有可沿其作上下往复直线运动的滑枕（5），滑枕（5）下端连接有加工单元，加工单元下方设置有可沿横梁（3）垂直方向作往复直线运动的工作台（16）；

所述的加工单元包括主壳体（6）、C轴旋转机构和B轴旋转机构，C轴旋转机构的输出轴与主壳体（6）连接，使主壳体（6）绕C轴水平旋转，且C轴旋转机构与滑枕（5）连接；B轴旋转机构安装在主壳体（6）下部，B轴旋转机构的输出轴连接有加工主轴（7），使加工主轴（7）绕B轴竖直旋转。

2.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的横梁（3）固定连接有第一导轨（8）和第一齿条（9），Z轴滑座（4）通过第一导轨（8）与横梁（3）滑动连接，Z轴滑座（4）上设置有Y轴滑座（10），Y轴滑座（10）上设置有第一伺服电机（11），第一伺服电机（11）连接有第一减速机（12），第一减速机（12）的输出轴连接有第一齿轮（13），第一齿轮（13）与第一齿条（9）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的Z轴滑座（4）上设置有第二导轨（14），第二导轨（14）竖直设置，滑枕（5）通过第二导轨（14）与Z轴滑座（4）滑动连接，Z轴滑座（4）上固定连接有第二伺服电机（25），第二伺服电机（25）的输出轴连接有滚珠丝杠副（15），滚珠丝杠副（15）的螺母与滑枕（5）连接。

4.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的加工单元下方设置有工作台基座（24），工作台基座（24）上固定连接有第三导轨（17）和第三齿条（18），工作台（16）通过第三导轨（17）与工作台基座（24）滑动连接，工作台（16）固定连接有减速机安装座（19），减速机安装座（19）上安装有第三减速机（20），第三减速机（20）的输入端连接有第三伺服电机（21），第三减速机（20）的输出端连接有第三齿轮（22），第三齿轮（22）与第三齿条（18）啮合。

5.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的工作台（16）并排设有两个。

6.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的C轴旋转机构包括C轴伺服电机和C轴减速机，C轴伺服电机固定在滑枕（5）上，C轴伺服电机的输出轴与C轴减速机连接，C轴减速机的输出端与主壳体（6）连接。

7.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的B轴旋转机构包括B轴伺服电机和B轴减速机，B轴伺服电机固定在主壳体（6）上，B轴伺服电机的输出轴与B轴减速机连接，B轴减速机的输出端与加工主轴（7）连接。

8.根据权利要求1所述的一种七轴五联动加工装置，其特征在于，所述的立柱（2）上设置有盘式自动换刀刀库（23）。