CN110480354B - 一种四轴义齿数控加工中心结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轴义齿数控加工中心结构及其使用方法，包括底板、工件机构和加工机构，底板上设有多个固定板，工件机构和加工机构设置在固定板上，加工机构包括齿轮箱、刀盘和主轴，齿轮箱上设有通孔，主轴贯穿通孔设置，齿轮箱内设有齿轮套圈，齿轮套圈上设有旋转轴，主轴固定在齿轮套圈中心，刀盘安装在主轴的一端，刀盘上设有多个夹头、刀具，刀具通过夹具固定在刀盘上，齿轮箱另一侧设有两个电机，旋转轴上连接有电机，滚珠丝杠连接有电机，滚珠丝杠固定在齿轮箱上，工件机构上设有卡盘，卡盘与刀具端部垂直设置。本发明提供精度高体积小的加工中心，加工的义齿精度高，安装贴合性好，材料选用范围广，避免了微生物滋长导致的口腔疾病。

Description

一种四轴义齿数控加工中心结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及口腔修复行业义齿加工技术领域，具体为一种四轴义齿数控加工中心结构及其使用方法。

背景技术

牙齿的缺失或破损是牙科最为多发而且最为常见的疾病，中国人的牙科疾病发病率极高。目前我国的牙医最常用的治疗方法是镶嵌固定义齿，而义齿的加工生产是整个治疗过程中最为关键的环节。虽然传统义齿生产技术含量低，但过程极为繁琐，生产周期还长，会占用医生患者大量的时间，而且一次治疗还无法达到目标，患者需要反复去诊所进行保养修复才行。

目前我国的义齿加工技术较为落后，通常采用通用数控机床进行义齿数字化加工，主要是通过铸造的方法制造毛坯，之后通过手工进行加工，但是铸造和手工加工的义齿精度较低，和患者牙床匹配性较差，需要反复调整，费时费力，且容易引起牙龈炎等口腔疾病。除此之外，铸造在毛坯的材料上有较大的局限性，例如氧化锆陶瓷等非金属材料就无法进行铸造加工。所使用的加工机床体积过大且只能装夹一把刀具，在加工时义齿加工精度过低。

为了解决义齿加工精度过低，材料选用局限性过大的问题，精密机械加工的方法已经渐渐取代了传统的手工义齿制作，因此机加工生产的义齿正逐步取代传统手工制作的义齿，成为众牙医的首选。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种四轴义齿数控加工中心结构及其使用方法，提供精度高体积小的的加工中心，加工出的义齿精度高，安装贴合性好，材料选用范围广，避免了微生物滋长导致的口腔疾病。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种四轴义齿数控加工中心结构，包括底板、工件机构和加工机构，所述底板上设有固定板，所述固定板设有多个，所述工件机构和加工机构分别设置在固定板上，所述加工机构包括齿轮箱、刀盘和主轴，所述齿轮箱上设有通孔，所述主轴贯穿通孔设置在齿轮箱内，所述齿轮箱内设有齿轮套圈，所述齿轮套圈内设有旋转轴，所述主轴固定在齿轮套圈的中心，所述刀盘安装在主轴的一端，所述刀盘上设有夹头和刀具，所述夹头和刀具设有多个，所述刀具通过夹头固定在刀盘上，所述齿轮箱未设有刀盘的一侧设有两个电机，其中一个电机连接在旋转轴上，另一个电机上连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠固定在齿轮箱上，所述工件机构上设有齿轮箱、卡盘和主轴，所述主轴固定在齿轮箱内，所述卡盘固定在主轴端部，所述卡盘与刀具端部垂直设置。

优选的，所述固定板垂直设置在底板上，所述固定板与底板一体设置，所述底板下方设有多个支撑脚，多个支撑脚均匀设置，每个支撑脚可单独调整高度，以适应不同的放置需求，支撑脚脚下加装橡胶防滑垫，以防止加工出现的震动导致机床移动。

优选的，所述固定板上固定有导轨，所述齿轮箱与底板平行的下表面上固定有滑块，所述齿轮箱通过滑块设置在导轨中固定在固定板上。

优选的，所述刀具设有四个，四个刀具采用粗铣刀、精铣刀、粗钻头以及精钻头，所述刀盘内设有马达，所述马达设有四个，所述马达分别与刀具对应连接。

优选的，还包括电线，所述主轴上设有通槽，所述电线连接在电源上，所述电线另一端分别穿设过主轴与马达进行连接。

优选的，所述齿轮套圈包括游轮大齿轮、固定大齿轮和小齿轮，所述游轮大齿轮通过吊环与固定大齿轮进行固定，所述小齿轮贯穿旋转轴设置，所述小齿轮与固定大齿轮相互啮合设置。

优选的，所述工件机构还包括电机和滚珠丝杠，所述电机设有两个，所述滚珠丝杠固定在齿轮箱上，所述滚珠丝杠上连接有电机，另一个电机与旋转轴连接固定。

优选的，所述电机采用伺服电机。

一种所述的四轴义齿数控加工中心结构的使用方法，包括以下步骤：步骤1.将毛坯固定在卡盘中，调节支撑脚使整个机床处于水平状态，驱动连接在工件机构上滚珠丝杠的伺服电机，工件机构上的齿轮箱沿导轨前后移动，驱动连接在加工机构上滚珠丝杠的伺服电机，加工机构上的齿轮箱沿导轨前后移动，调节至刀盘上的四把刀具与毛坯上的对刀槽对齐；

步骤2.启动伺服电机，对牙冠部分进行加工，伺服电机通过控制旋转轴带动小齿轮转动，小齿轮带动固定大齿轮与游动大齿轮进行旋转，再带动主轴进行旋转，主轴的旋转转化为刀盘的旋转，选择刀盘上粗铣刀或者精铣刀对准加工部分；

步骤3.控制齿轮箱中小齿轮连接的伺服电机抱闸不动，通过控制工件机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，控制加工机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，以及加工机构中小齿轮所连接的伺服电机配合转动，通过刀盘内的马达驱动刀具的自转来进行加工；

步骤4.对牙根部分进行加工，驱动加工机构上连接旋转轴的伺服电机，带动刀盘的旋转，选择刀盘上粗钻头或者精钻头对准加工部分；

步骤5.转动抱闸的伺服电机将毛坯旋转180度，通过控制工件机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，控制加工机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，以及加工机构中小齿轮所连接的伺服电机配合转动，通过刀盘内的马达驱动刀具的自转来进行加工。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的四轴义齿数控加工中心结构，具有如下有益效果：

一、采用本发明的四轴义齿数控加工中心结构，工件机构和加工机构上设有多个电机，使得刀具与工件在加工时共有四个自由度，通过刀具的转动轴以及在刀架上加装的偏距，满足义齿的多角度精确加工；

二、通过在刀盘上安装多个刀具，在加工的过程中，能够不停机来更换不同的型号刀具来进行加工，提高了生产效率，并且小体积的刀盘缩小了机床的整体体积。

附图说明

图1为本发明四轴义齿数控加工中心结构实施例的结构示意图；

图2为本实施例中齿轮箱的结构示意图；

图3为本实施例中四轴义齿数控加工中心结构的加工示意图。

附图标记：1、底板；2、滚珠丝杠；3、导轨；4、支撑脚；5、工件机构；6、电机；7、卡盘；8、毛坯；9、刀具；10、夹头；11、刀盘；12、加工机构；14、小齿轮；15、吊环；16、主轴；17、游轮大齿轮；18、固定大齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示为四轴义齿数控加工中心结构的结构示意图，包括底板1、工件机构5和加工机构12，底板1上设有多个固定板，在本实施例，固定板设有四个。工件机构5和加工机构12分别设置在固定板上。加工机构12包括齿轮箱、刀盘11和主轴16，齿轮箱上设有通孔，主轴16贯穿通孔设置在齿轮箱内，齿轮箱内设有齿轮套圈，齿轮套圈内设有旋转轴，主轴16固定在齿轮套圈的中心，刀盘11安装在主轴16的一端，刀盘11上设有夹头10和刀具9，夹头10和刀具9设有多个，刀具9通过夹头10固定在刀盘11上。刀具9设有四个，四个刀具9分别采用粗铣刀、精铣刀、粗钻头以及精钻头，刀盘11内设有马达，马达设有四个，马达分别与刀具9对应连接。

加工机构12上的齿轮箱19未设有刀盘11的一面固定有两个电机6，其中一个电机6连接在旋转轴上，另一个电机6上连接有滚珠丝杠2，滚珠丝杠2固定在齿轮箱上。还包括电线，主轴16上设有通槽，电线连接在电源上，电线另一端穿设过主轴16与马达进行连接，刀盘11在使用中，刀盘11转动不会超过180度，四个马达上分别连接的电线不会出现缠绕的危险。

工件机构5上设有齿轮箱、卡盘7和主轴16，主轴16固定在齿轮箱内，卡盘7固定在主轴16端部，卡盘7与刀具9端部垂直设置，在本实施例，卡盘7采用三爪卡盘7。工件机构5还包括电机6和滚珠丝杠2，电机6设有两个，滚珠丝杠2固定在齿轮箱上，滚珠丝杠2上连接有电机6，另一个电机6与旋转轴连接固定。

固定板设有多个，固定板垂直设置在底板1上，固定板与底板1一体设置，底板1下方设有多个支撑脚4，多个支撑脚4均匀设置，每个支撑脚4可单独调整高度，以适应不同的放置需求，支撑脚4脚下加装橡胶防滑垫，以防止加工出现的震动导致机床移动。固定板上固定有导轨3，齿轮箱与底板1平行的下表面上固定有滑块，齿轮箱通过滑块设置在导轨3中固定在固定板上。

如图2所示为齿轮箱的结构示意图，齿轮套圈包括游轮大齿轮17、固定大齿轮18和小齿轮14，游轮大齿轮17通过吊环15与固定大齿轮18进行固定，小齿轮14贯穿旋转轴设置，小齿轮14与固定大齿轮18相互啮合设置。

如图3所示为四轴义齿数控加工中心结构的加工示意图，四轴义齿数控加工中心结构的使用方法包括以下步骤：步骤1.将毛坯8固定在卡盘7中，调节支撑脚4使整个机床处于水平状态，驱动连接在工件机构5上滚珠丝杠2的伺服电机6作为工件的平动轴，工件机构5上的齿轮箱沿导轨3前后移动，驱动连接在加工机构12上滚珠丝杠2的伺服电机6作为刀具9的平动轴，加工机构12上的齿轮箱沿导轨3前后移动，调节至刀盘11上的四把刀具9与毛坯8上的对刀槽对齐；

步骤2.启动伺服电机6，对牙冠部分进行加工，即图3中虚线右侧部分。伺服电机6通过控制旋转轴带动小齿轮14转动，小齿轮14带动固定大齿轮18与游动大齿轮进行旋转，再带动主轴16进行旋转，主轴16的旋转转化为刀盘11的旋转作为刀具9的转动轴，选择刀盘11上粗铣刀或者精铣刀对准加工部分。

步骤3.控制齿轮箱中小齿轮14连接的伺服电机6抱闸不动，通过控制工件机构5上滚动丝杠所连接的伺服电机6，控制加工机构12上滚动丝杠所连接的伺服电机6，以及加工机构12中小齿轮14所连接的伺服电机6配合转动，通过刀盘11内的马达驱动刀具9的自转来进行加工，顺着图3中所标注的M点沿箭头方向往N点进行加工。

步骤4.对牙根部分进行加工，即图3中虚线左侧部分。驱动加工机构12上连接旋转轴的伺服电机6作为工件的转动轴，带动刀盘11的旋转，选择刀盘11上粗钻头或者精钻头对准加工部分，用于需要与牙床种植型钢钉配合的义齿的加工；步骤5.转动抱闸的伺服电机6将毛坯8旋转180度，通过控制工件机构5上滚动丝杠所连接的伺服电机6，控制加工机构12上滚动丝杠所连接的伺服电机6，以及加工机构12中小齿轮14所连接的伺服电机6配合转动，通过刀盘11内的马达驱动刀具9的自转来进行加工，顺着图3中所标注的N点沿箭头方向往M点进行加工。

以上是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种四轴义齿数控加工中心结构，其特征在于：包括底板、工件机构和加工机构，所述底板上设有固定板，所述固定板设有多个，所述工件机构和加工机构分别设置在固定板上，所述加工机构包括齿轮箱、刀盘和主轴，所述齿轮箱上设有通孔，所述主轴贯穿通孔设置在齿轮箱内，所述齿轮箱内设有齿轮套圈，所述齿轮套圈内设有旋转轴，所述主轴固定在齿轮套圈的中心，所述刀盘安装在主轴的一端，所述刀盘上设有夹头和刀具，所述夹头和刀具设有多个，所述刀具通过夹头固定在刀盘上，所述齿轮箱未设有刀盘的一侧设有两个电机，其中一个电机连接在旋转轴上，另一个电机上连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠固定在齿轮箱上，所述工件机构上设有齿轮箱、卡盘和主轴，所述主轴固定在齿轮箱内，所述卡盘固定在主轴端部，所述卡盘与刀具端部垂直设置；

所述固定板垂直设置在底板上，所述固定板与底板一体设置，所述底板下方设有多个支撑脚，多个支撑脚均匀设置；

所述固定板上固定有导轨，所述齿轮箱与底板平行的下表面上固定有滑块，所述齿轮箱通过滑块设置在导轨中固定在固定板上；

所述刀具设有四个，四个刀具采用粗铣刀、精铣刀、粗钻头以及精钻头，所述刀盘内设有马达，所述马达设有四个，所述马达分别与刀具对应连接。

2.根据权利要求1所述的四轴义齿数控加工中心结构，其特征在于：还包括电线，所述主轴上设有通槽，所述电线连接在电源上，所述电线另一端分别穿设过主轴与马达进行连接。

3.根据权利要求1所述的四轴义齿数控加工中心结构，其特征在于：所述齿轮套圈包括游轮大齿轮、固定大齿轮和小齿轮，所述游轮大齿轮通过吊环与固定大齿轮进行固定，所述小齿轮贯穿旋转轴设置，所述小齿轮与固定大齿轮相互啮合设置。

4.根据权利要求1所述的四轴义齿数控加工中心结构，其特征在于：所述工件机构还包括电机和滚珠丝杠，所述电机设有两个，所述滚珠丝杠固定在齿轮箱上，所述滚珠丝杠上连接有电机，另一个电机与旋转轴连接固定。

5.根据权利要求1所述的四轴义齿数控加工中心结构，其特征在于：所述电机采用伺服电机。

6.一种根据权利要求1所述的四轴义齿数控加工中心结构的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.将毛坯固定在卡盘中，调节支撑脚使整个机床处于水平状态，驱动连接在工件机构上滚珠丝杠的伺服电机，工件机构上的齿轮箱沿导轨前后移动，驱动连接在加工机构上滚珠丝杠的伺服电机，加工机构上的齿轮箱沿导轨前后移动，调节至刀盘上的四把刀具与毛坯上的对刀槽对齐；

步骤2.启动伺服电机，对牙冠部分进行加工，伺服电机通过控制旋转轴带动小齿轮转动，小齿轮带动固定大齿轮与游动大齿轮进行旋转，再带动主轴进行旋转，主轴的旋转转化为刀盘的旋转，选择刀盘上粗铣刀或者精铣刀对准加工部分；

步骤3.控制齿轮箱中小齿轮连接的伺服电机抱闸不动，通过控制工件机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，控制加工机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，以及加工机构中小齿轮所连接的伺服电机配合转动，通过刀盘内的马达驱动刀具的自转来进行加工；

步骤4.对牙根部分进行加工，驱动加工机构上连接旋转轴的伺服电机，带动刀盘的旋转，选择刀盘上粗钻头或者精钻头对准加工部分；

步骤5.转动抱闸的伺服电机将毛坯旋转180度，通过控制工件机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，控制加工机构上滚动丝杠所连接的伺服电机，以及加工机构中小齿轮所连接的伺服电机配合转动，通过刀盘内的马达驱动刀具的自转来进行加工。

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