CN109304482A - 多轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多轴数控机床，包括车床机座、固定支架和多个运动模组；所述的运动模组包括斜向运动模组、平向运动模组、竖向运动模组，其中斜向运动模组的斜向工作台平行安装在斜向导轨座上，斜向导轨座垂直安装在斜向底座上；所述平向运动模组的平向工作台平行安装在平向导轨座上，平向导轨座垂直安装在平向底座上；所述竖向运动模组包括多个环设在车床主轴上方边沿的竖向工作台，竖向工作台的前后两端部分别安装有竖向调节刀架和竖向运动马达；各个运动模组通过上下、左右、前后等方向的运动调整到最佳位置，以便灵活、方便地对零件表面自由加工，本发明具有针对性强，自动程度高、加工质量好的优点，其市场价值巨大。

Description

多轴数控机床

技术领域：

本发明涉及数控机床技术领域，尤其是指一种多轴多面加工的数控机床。

背景技术：

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化加工设备。传统的数控机床只设有一个加工主轴，为了利用一个主轴来实现多面加工的效果，只能在主轴的安装结构上设置分度盘等可旋转的装置，以改变主轴的加工方向。但是这种加工方式使得主轴在切换加工面后的定位过程变得极其复杂，主轴需要先退刀，再旋转，后进刀，而且在移动对刀的过程中产生的误差很大，操作困难，使得零件加工的精度大大降低。

现有市场上也出现了一些带有多个加工主轴的数控机床，但是这种数控机床上的多个加工主轴都是相互平行设置的，只是简单的在机床上增加了主轴的数量，只能进行平面加工而无法进行斜面或其它面的角度加工，并不能利用增设的主轴来同时加工复杂曲线的零件或者多个曲面的零件，无法满足高速高精度的加工要求。

发明内容：

因此，本发明的目的在于提供一种多轴数控机床，通过在车床机座上设置多个不同方向和角度的加工主轴，以满足不同方位和角度的复杂曲线的零件的加工要求，以解决背景技术当中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种多轴数控机床，结构包括一车床机座，以及安装在车床机座上的固定支架和多个运动模组。所述的车床机座在表面开设有废料收集凹槽；所述的固定支架在中部穿置有车床主轴，多个运动模组架设在车床主轴的周沿；所述的运动模组包括斜向运动模组、平向运动模组、竖向运动模组。所述的斜向运动模组的斜向工作台平行安装在斜向导轨座上，斜向导轨座垂直安装在斜向底座上；所述的平向运动模组的平向工作台平行安装在平向导轨座上，平向导轨座垂直安装在平向底座上；所述的竖向运动模组包括多个等距环设在车床主轴上方边沿的竖向工作台，每个竖向工作台在靠近车床主轴的端部均安装有竖向调节刀架，每个竖向工作台在远离车床主轴的端部均安装有控制竖向调节刀架的竖向运动马达。

进一步所采取的措施是：所述的斜向运动模组由斜向工作台、斜向导轨座、斜向底座，以及斜向伺服电机所构成，其中斜向底座固定在车床机座前部的右侧，在斜向工作台和斜向导轨座之间设置有斜向导轨以及斜向导轨丝杆，在斜向导轨座和斜向底座之间设置有斜向底座导轨以及斜向底座丝杆；该斜向导轨座的两侧凸边表面开设有与斜向导轨底部压块相契合的导槽，斜向导轨座的中部凹腔架设有斜向导轨丝杆，斜向工作台通过斜向导轨盖板滑动安装在斜向导轨上；该斜向底座的两侧凸边表面开设有与斜向底座导轨底部压块相契合的导槽，斜向底座的中部凹腔架设有斜向底座丝杆，斜向导轨座的下方通过斜向底座丝杆螺母座滑动嵌装在斜向底座丝杆上，且斜向导轨座沿斜向底座丝杆前后往复运动。

进一步采取的措施是：所述的平向运动模组由平向工作台、平向导轨座、平向底座，以及平向伺服电机所构成，其中平向底座固定在车床机座前部的左侧，在平向工作台和平向导轨座之间设置有平向导轨以及平向导轨丝杆，在平向导轨座和平向底座之间设置有平向底座导轨以及平向底座丝杆，该平向导轨座的两侧凸边表面开设有与平向导轨底部压块相契合的导槽，平向导轨座的中部凹腔架设有平向导轨丝杆，平向工作台滑动安装在平向导轨上；该平向底座的两侧凸边表面开设有与平向底座导轨底部压块相契合的导槽，平向底座的中部凹腔架设有平向底座丝杆，平向导轨座的下方通过平向底座丝杆螺母座滑动嵌装在平向底座丝杆上，且平向导轨座沿平向底座丝杆前后往复运动。

进一步的措施是：所述的竖向运动模组安装在固定支架的前侧壁且朝向斜向运动模组和平向运动模组，竖向运动模组由三个竖向工作台所构成，该竖向工作台的竖向调节刀架由竖向刀架以及刀架固定外壳所构成，其中竖向刀架通过活动内螺杆稳固安装在刀架固定外壳的上方，竖向刀架在前侧顶面开设有容纳竖向车刀放置的刀槽，竖向车刀通过车刀机米螺丝上紧固定在刀槽内，竖向刀架在后侧开设有刀架调节通孔，所述的刀架固定外壳在中部插置有刀架中心调节螺杆，该刀架中心调节螺杆的底端套设有调节固定块，该刀架中心调节螺杆的顶端贯穿刀架固定外壳并延伸插接在刀架调节通孔内，刀架固定外壳在底部的前端插置有带固定垫圈的调节螺杆，该调节螺杆的顶端插接在活动内螺杆的底部，所述的竖向调节刀架通过调节固定块与竖向运动马达的联轴器转动连接，竖向刀架沿竖向工作台上下往复运动。

进一步的是：所述的车床主轴在贯穿固定支架的后侧由内向外依次安装有同步带和油压缸，车床主轴通过同步带与变频器啮合传动连接；所述的车床主轴在前侧套设有内设夹头的夹头套。

进一步的：所述的斜向导轨盖板下方左右两侧滑动安装在对应的斜向导轨上，斜向导轨盖板的下方中部通过斜向导轨丝杆螺母座滑动嵌装在斜向导轨丝杆上，斜向工作台沿斜向导轨丝杆上下往复运动。

具体地：所述的斜向伺服电机数量为两个，其中一个为通过联轴器转动连接在斜向导轨丝杆后端的斜向导轨电机；另外一个为通过联轴器转动连接在斜向底座丝杆后端的斜向底座电机。

具体地：所述的平向工作台下方左右两侧滑动安装在对应的平向导轨上，平向工作台的下方中部通过平向导轨丝杆螺母座滑动嵌装在平向导轨丝杆上，平向工作台沿平向导轨丝杆左右往复运动，所述的平向工作台在顶部表面还安装有平向刀架，该平向刀架上向外延设的平向车刀的端面靠近车床主轴的端面。

具体地：所述的平向伺服电机数量为两个，其中一个为通过联轴器转动连接在平向导轨丝杆后端的平向导轨电机；另外一个为通过联轴器转动连接在平向底座丝杆后端的平向底座电机。

优选地：所述的废料收集凹槽开设于车床主轴的正下方，且废料收集凹槽在底部还设置有滤网挡板。

优选地：所述的固定支架安装在斜向运动模组和平向运动模组的后侧，固定支架整体呈扇形结构。

优选地：所述的车床机座在底部四个边角还安装有垫脚脚杯。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明创新性的在车床机座的顶面设置多个运动模组，其中斜向运动模组和平向运动模组位于固定支架的前侧，竖向运动模组位于固定支架的车床主轴周沿，形成立体多角度的方位设计。所述的斜向运动模组能够沿车床主轴前后、上下的往复运动；所述的平向运动模组能够沿车床主轴前后、左右的往复运动；所述的竖向运动模组能够沿车床主轴上下的往复运动，能够更加自由、灵活、方便地对零件表面自由加工，非常适合进行复杂空间曲面的数控加工。

(2)本发明在车床机座上还开设有废料收集凹槽，用于收集夹置在车床主轴上的零件加工后产生的碎屑，并通过滤网挡板予以清理，防止碎屑飞扬而影响到零件加工的精度，同时也保持了车床机座的整洁度，体现其人性化设计。

(3)本发明结构紧凑，在传统机床的基础上即可实现多轴的联动加工，而且整体采用模块化结构，组装方便，占地面积小，操作简易，调整灵活，加工精度和成型质量非常高，显著提升了生产效率。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是斜向运动模组的结构分解图；

图3是斜向运动模组的结构总装图；

图4是平向运动模组的结构分解图；

图5是平向运动模组的结构总装图；

图6是竖向运动模组的结构分解图；

图7是竖向运动模组的结构后视图；

图8是竖向调节刀架的结构分解图。

图中，1、车床机座，101、废料收集凹槽，102、滤网挡板，103、垫脚脚杯，2、固定支架，3、车床主轴，301、同步带，302、油压缸，303、变频器，304、夹头套，305、夹头，4、斜向运动模组，401、斜向工作台，402、斜向导轨座，403、斜向底座，404、斜向导轨，405、斜向导轨丝杆，4051、斜向导轨丝杆螺母座，406、斜向底座导轨，407、斜向底座丝杆，4071、斜向底座丝杆螺母座，408、斜向导轨盖板，409、斜向导轨电机，410、斜向底座电机，5、平向运动模组，501、平向工作台，502、平向导轨座，503、平向底座，504、平向导轨，505、平向导轨丝杆，5051、平向导轨丝杆螺母座，506、平向底座导轨，507、平向底座丝杆，5071、平向底座丝杆螺母座，508、平向刀架，509、平向车刀，510、平向导轨电机，511、平向底座电机，6、竖向运动模组，601、竖向工作台，602、竖向调节刀架，603、竖向运动马达，604、竖向刀架，6041、刀槽，6042、刀架调节通孔，605、刀架固定外壳，6051、调节螺杆，6052、固定垫圈，606、活动内螺杆，607、竖向车刀，608、车刀机米螺丝，609、刀架中心调节螺杆，6091、调节固定块。

具体实施例：

请参阅图1所示，本发明的结构包括车床机座1，该车床机座1在顶部表面开设有废料收集凹槽101，固定支架2和多个运动模组分设在废料收集凹槽101的旁侧，且废料收集凹槽101的开口正设于车床主轴3的下方，废料收集凹槽101在底部还设置有用于承载碎屑的滤网挡板102。所述的运动模组包括斜向运动模组4、平向运动模组5、竖向运动模组6；所述的车床机座1在底部的四个边角还安装有垫脚脚杯103，垫脚脚杯103具有防滑消震的作用。

所述的固定支架2安装在斜向运动模组4和平向运动模组5的后侧，固定支架2整体呈扇形结构，固定支架2在中部穿置有车床主轴3，竖向运动模组6架设在车床主轴3的周沿。

请参阅图1、图2、图3所示，本发明的斜向运动模组4由斜向工作台401、斜向导轨座102、斜向底座403，以及斜向伺服电机所构成，其中斜向底座403固定在车床机座1前部的右侧，斜向工作台401平行安装在斜向导轨座402上，斜向导轨座402垂直安装在斜向底座403上。在斜向工作台401和斜向导轨座402之间设置有斜向导轨404以及斜向导轨丝杆405，在斜向导轨座402和斜向底座403之间设置有斜向底座导轨406以及斜向底座丝杆407；斜向导轨座402的两侧凸边表面开设有与斜向导轨404底部压块相契合的导槽，斜向导轨座402的中部凹腔架设有斜向导轨丝杆405，斜向工作台401通过斜向导轨盖板408滑动安装在斜向导轨404上；斜向底座403的两侧凸边表面开设有与斜向底座导轨406底部压块相契合的导槽，斜向底座403的中部凹腔架设有斜向底座丝杆407，斜向导轨座402的下方通过斜向底座丝杆螺母座4071滑动嵌装在斜向底座丝杆407上，且斜向导轨座402沿斜向底座丝杆407前后往复运动。

进一步的：所述的斜向导轨盖板408下方左右两侧滑动安装在对应的斜向导轨404上，斜向导轨盖板408的下方中部通过斜向导轨丝杆螺母座4051滑动嵌装在斜向导轨丝杆405上，斜向工作台401沿斜向导轨丝杆405上下往复运动。

进一步的：所述的斜向伺服电机数量为两个，其中一个为通过联轴器转动连接在斜向导轨丝杆405后端的斜向导轨电机409；另外一个为通过联轴器转动连接在斜向底座丝杆407后端的斜向底座电机410。

请参阅图1、图4、图5所示，本发明的平向运动模组5由平向工作台501、平向导轨座502、平向底座503，以及平向伺服电机所构成，其中平向底座503固定在车床机座1前部的左侧，平向工作台501平行安装在平向导轨座502上，平向导轨座502垂直安装在平向底座503上。在平向工作台501和平向导轨座502之间设置有平向导轨504以及平向导轨丝杆505，在平向导轨座502和平向底座503之间设置有平向底座导轨506以及平向底座丝杆507，该平向导轨座502的两侧凸边表面开设有与平向导轨504底部压块相契合的导槽，平向导轨座502的中部凹腔架设有平向导轨丝杆505，平向工作台501滑动安装在平向导轨504上；该平向底座503的两侧凸边表面开设有与平向底座导轨506底部压块相契合的导槽，平向底座503的中部凹腔架设有平向底座丝杆505，平向导轨座502的下方通过平向底座丝杆螺母座5071滑动嵌装在平向底座丝杆507上，且平向导轨座502沿平向底座丝杆507前后往复运动。

进一步的：所述的平向工作台501下方左右两侧滑动安装在对应的平向导轨504上，平向工作台501的下方中部通过平向导轨丝杆螺母座5051滑动嵌装在平向导轨丝杆505上，平向工作台501沿平向导轨丝杆505左右往复运动，所述的平向工作台501在顶部表面还安装有平向刀架508，该平向刀架508上向外延设的平向车刀509的端面靠近车床主轴3的端面。

进一步的：所述的平向伺服电机数量为两个，其中一个为通过联轴器转动连接在平向导轨丝杆505后端的平向导轨电机510；另外一个为通过联轴器转动连接在平向底座丝杆507后端的平向底座电机511。

请参阅图6、图7、图8所示，本发明的竖向运动模组6安装在固定支架2的前侧壁且朝向斜向运动模组4和平向运动模组5，竖向运动模组6由三个等距环设在车床主轴3上方边沿的竖向工作台601所构成，每个竖向工作台601在靠近车床主轴3的端部均安装有竖向调节刀架602，每个竖向工作台601在远离车床主轴3的端部均安装有控制竖向调节刀架602的竖向运动马达603。

进一步的：所述的竖向调节刀架602由竖向刀架604以及刀架固定外壳605所构成，其中竖向刀架604通过活动内螺杆606稳固安装在刀架固定外壳605的上方，竖向刀架604在前侧顶面开设有容纳竖向车刀607放置的刀槽6041，竖向车刀607通过车刀机米螺丝608上紧固定在刀槽6041内，竖向刀架604在后侧开设有刀架调节通孔6042，所述的刀架固定外壳605在中部插置有刀架中心调节螺杆609，该刀架中心调节螺杆609的底端套设有调节固定块6091，该刀架中心调节螺杆609的顶端贯穿刀架固定外壳605并延伸插接在刀架调节通孔6042内，刀架固定外壳605在底部的前端插置有带固定垫圈6052的调节螺杆6051，该调节螺杆6051的顶端插接在活动内螺杆606的底部，所述的竖向调节刀架602通过调节固定块6091与竖向运动马达603的联轴器转动连接，竖向刀架604沿竖向工作台601上下往复运动。

请参阅图1、图6、图7所示，本发明的车床主轴3在贯穿固定支架2的后侧壁之后由内向外依次安装有同步带301和油压缸302，车床主轴3通过同步带301与变频器303啮合传动连接，为使整体结构紧凑，变频器303设置在固定支架2后侧壁的顶部；所述的车床主轴3在前侧套设有内设夹头305的夹头套304。

工作时，油压缸302用于调整车床主轴3的夹持压力，待加工零件通过夹头305予以固定夹持在夹头套304当中，变频器303通过同步带301调整车床主轴3的转速；根据待加工零件在车床主轴3上的位置及其加工形态，按照数控系统的参数内容，三个竖向工作台601分别通过各自对应的竖向运动马达603上下往复运动并调整竖向调节刀架602与待加工零件的端面接触距离，使得竖向车刀607上下调整对位并接触在待加工零件的端部表面；另外，斜向导轨丝杆405在斜向导轨电机409的驱动下，斜向工作台401沿着斜向导轨丝杆405作上下往复运动，同时斜向底座丝杆407在斜向底座电机410的驱动下，斜向导轨座402带动斜向工作台401沿着斜向底座丝杆407作前后往复运动，使得斜向工作台401调整至离待加工零件最合适的位置；还有，平向导轨丝杆505在平向导轨电机510的驱动下，平向工作台501沿着平向导轨丝杆505作左右往复运动，同时平向底座丝杆507在平向底座电机511的驱动下，平向导轨座502带动平向工作台501沿着平向底座丝杆507作前后往复运动，使得平向工作台501调整至离待加工零件最合适的位置。

本发明基于待加工零件的方向，按照一定的倾斜角度设置斜向运动模组4，并且结合水平角度和垂直角度分别设置对应的平向运动模组5和竖向运动模组6，能够对待加工零件进行多角度和位置的灵活调整，车床主轴3的转速可调，运动模组的位置可调，能够消除因工序位置之间的来回切换所造成的误差，无需多次装夹待加工零件，本发明具有加工效率快，精准度好的优点，使得待加工零件的最终成型质量高。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (12)

1.一种多轴数控机床，包括一车床机座，以及安装在该车床机座上的固定支架和多个运动模组，其特征在于：所述的车床机座在表面开设有废料收集凹槽；所述的固定支架在中部穿置有车床主轴，多个运动模组架设在车床主轴的周沿；所述的运动模组包括斜向运动模组、平向运动模组、竖向运动模组。所述的斜向运动模组的斜向工作台平行安装在斜向导轨座上，斜向导轨座垂直安装在斜向底座上；所述的平向运动模组的平向工作台平行安装在平向导轨座上，平向导轨座垂直安装在平向底座上；所述的竖向运动模组包括多个等距环设在车床主轴上方边沿的竖向工作台，每个竖向工作台在靠近车床主轴的端部均安装有竖向调节刀架，每个竖向工作台在远离车床主轴的端部均安装有控制竖向调节刀架的竖向运动马达。

2.根据权利要求1所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的斜向运动模组由斜向工作台、斜向导轨座、斜向底座，以及斜向伺服电机所构成，其中斜向底座固定在车床机座前部的右侧，在斜向工作台和斜向导轨座之间设置有斜向导轨以及斜向导轨丝杆，在斜向导轨座和斜向底座之间设置有斜向底座导轨以及斜向底座丝杆；该斜向导轨座的两侧凸边表面开设有与斜向导轨底部压块相契合的导槽，斜向导轨座的中部凹腔架设有斜向导轨丝杆，斜向工作台通过斜向导轨盖板滑动安装在斜向导轨上；该斜向底座的两侧凸边表面开设有与斜向底座导轨底部压块相契合的导槽，斜向底座的中部凹腔架设有斜向底座丝杆，斜向导轨座的下方通过斜向底座丝杆螺母座滑动嵌装在斜向底座丝杆上，且斜向导轨座沿斜向底座丝杆前后往复运动。

3.根据权利要求1所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的平向运动模组由平向工作台、平向导轨座、平向底座，以及平向伺服电机所构成，其中平向底座固定在车床机座前部的左侧，在平向工作台和平向导轨座之间设置有平向导轨以及平向导轨丝杆，在平向导轨座和平向底座之间设置有平向底座导轨以及平向底座丝杆，该平向导轨座的两侧凸边表面开设有与平向导轨底部压块相契合的导槽，平向导轨座的中部凹腔架设有平向导轨丝杆，平向工作台滑动安装在平向导轨上；该平向底座的两侧凸边表面开设有与平向底座导轨底部压块相契合的导槽，平向底座的中部凹腔架设有平向底座丝杆，平向导轨座的下方通过平向底座丝杆螺母座滑动嵌装在平向底座丝杆上，且平向导轨座沿平向底座丝杆前后往复运动。

4.根据权利要求1所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的竖向运动模组安装在固定支架的前侧壁且朝向斜向运动模组和平向运动模组，竖向运动模组由三个竖向工作台所构成，该竖向工作台的竖向调节刀架由竖向刀架以及刀架固定外壳所构成，其中竖向刀架通过活动内螺杆稳固安装在刀架固定外壳的上方，竖向刀架在前侧顶面开设有容纳竖向车刀放置的刀槽，竖向车刀通过车刀机米螺丝上紧固定在刀槽内，竖向刀架在后侧开设有刀架调节通孔，所述的刀架固定外壳在中部插置有刀架中心调节螺杆，该刀架中心调节螺杆的底端套设有调节固定块，该刀架中心调节螺杆的顶端贯穿刀架固定外壳并延伸插接在刀架调节通孔内，刀架固定外壳在底部的前端插置有带固定垫圈的调节螺杆，该调节螺杆的顶端插接在活动内螺杆的底部，所述的竖向调节刀架通过调节固定块与竖向运动马达的联轴器转动连接，竖向刀架沿竖向工作台上下往复运动。

5.根据权利要求1所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的车床主轴在贯穿固定支架的后侧由内向外依次安装有同步带和油压缸，车床主轴通过同步带与变频器啮合传动连接；所述的车床主轴在前侧套设有内设夹头的夹头套。

6.根据权利要求2所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的斜向导轨盖板下方左右两侧滑动安装在对应的斜向导轨上，斜向导轨盖板的下方中部通过斜向导轨丝杆螺母座滑动嵌装在斜向导轨丝杆上，斜向工作台沿斜向导轨丝杆上下往复运动。

7.根据权利要求2所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的斜向伺服电机数量为两个，其中一个为通过联轴器转动连接在斜向导轨丝杆后端的斜向导轨电机；另外一个为通过联轴器转动连接在斜向底座丝杆后端的斜向底座电机。

8.根据权利要求3所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的平向工作台下方左右两侧滑动安装在对应的平向导轨上，平向工作台的下方中部通过平向导轨丝杆螺母座滑动嵌装在平向导轨丝杆上，平向工作台沿平向导轨丝杆左右往复运动，所述的平向工作台在顶部表面还安装有平向刀架，该平向刀架上向外延设的平向车刀的端面靠近车床主轴的端面。

9.根据权利要求3所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的平向伺服电机数量为两个，其中一个为通过联轴器转动连接在平向导轨丝杆后端的平向导轨电机；另外一个为通过联轴器转动连接在平向底座丝杆后端的平向底座电机。

10.根据权利要求1所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的废料收集凹槽开设于车床主轴的正下方，且废料收集凹槽在底部还设置有滤网挡板。

11.根据权利要求5所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的固定支架安装在斜向运动模组和平向运动模组的后侧，固定支架整体呈扇形结构。

12.根据权利要求1所述的多轴数控机床，其特征在于：所述的车床机座在底部四个边角还安装有垫脚脚杯。