CN110561120A - 一种双工位五轴加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双工位五轴加工设备，其包括：床身；设置于床身上的桁架，桁架上设有X轴移动组件和Z轴移动组件；主轴组件，包括用于水平翻转的第一驱动电机、用于垂直翻转的第二驱动电机以及主轴；第一驱动电机的数目、第二驱动电机的数目、主轴的数目均为2个；Y轴移动组件，Y轴移动组件包括多个滑移装置，滑移装置包括导轨和滑块；导轨固定于床身上；工装台，工装台固定于滑块上；工装台的数目为2个，2个工装台可拆装式连接。本发明设置直线电机、有两个工装台可拆装式以及可全方面加工的双主轴，加工精度高，大大提高加工效率。

Description

一种双工位五轴加工设备

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种双工位五轴加工设备。

背景技术

五轴联动加工中心也叫五轴加工中心，是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的加工中心，这种加工中心系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。

市面现有五轴加工中心再针对某些产品上未能达到用户需求：尺寸小，对于1.5至3米的大型桁架产品不能达到一次加工完成。长轴采用伺服电机以及滚珠丝杆的驱动方式，最高速度受限，对较长产品端头加工效率提升有限。

另外，现有的五轴加工中心的移动组件大部分采用滚珠丝杆的机械结构及之后的运行磨损，有效寿命短，难以长久保证产品加工精度及高光效果。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种双工位五轴加工设备，其具有双头加工，工装台可拆装为2个，具有适用范围广、加工精度高、加工效率高的特点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双工位五轴加工设备，包括：

床身；

设置于所述床身上的桁架，所述桁架上设有X轴移动组件和Z轴移动组件；

主轴组件，包括用于水平翻转的第一驱动电机、用于垂直翻转的第二驱动电机以及主轴；所述第一驱动电机的数目、所述第二驱动电机的数目、所述主轴的数目均为2个；

Y轴移动组件，所述Y轴移动组件包括多个滑移装置，所述滑移装置包括导轨和滑块；所述导轨固定于所述床身上；

工装台，所述工装台固定于所述滑块上；所述工装台的数目为2个，2个所述工装台可拆装式连接，2个工装台为一体时，可同时对工件双头加工，省去换刀时间进一步提升加工效率。分开时可作为2台独立5轴加工中心使用，大大提高加工效率。

本发明设置有2个工装台以及2个可全方位翻转的主轴，通过工装台可拆装式连接。

根据本发明另一具体实施方式，所述滑移装置的数目为4个，每2个所述滑移装置对应一个所述工装台。

根据本发明另一具体实施方式，所述导轨下设有导轨垫脚和导轨挡板；对应1个所述导轨，所述滑块的数目为3个。

根据本发明另一具体实施方式，所述工装台下方设有Y轴撞块和Y轴限位块；所述Y轴限位块上固定有防撞胶；所述Y轴撞块的数目为4个。

根据本发明另一具体实施方式，所述工装台的下方设有光栅装置，所述光栅装置包括标尺光栅、用于固定所述标尺光栅的光栅固定座、光栅读数头、用于固定所述光栅读数头的光栅读数头固定座；所述光栅固定座固定于所述床身上；所述光栅读数头固定于所述工装台下方。

根据本发明另一具体实施方式，所述加工设备还包括冷却装置，所述冷却装置包括精密冷却器、初级部件、多个次级部件、次级部件垫板；次级部件垫板固定于所述床身上；次级部件固定于所述次级部件垫板上；精密冷却器固定于所述工装台的下方，所述工装台上设有若干个固定孔。

根据本发明另一具体实施方式，所述床身上设有2个刀库，所述刀库均通过支架固定于所述床身的顶面。

根据本发明另一具体实施方式，所述X轴移动组件、所述Y轴移动组件和所述Z轴移动组件的驱动装置均为直线电机。

根据本发明另一具体实施方式，所述X轴移动组件包括X轴导轨、若干个定子、和2个动子、对应所述动子的动子垫板、对应所述动子X轴拖板；所述X轴拖板与所述动子垫板固定连接；若干个所述定子通过定子垫板固定于X轴横梁上；所述X轴移动组件还包括光栅装置，标尺光栅和光栅读数头，光栅读数头通过光栅读数头固定座固定于X轴拖板上；X轴横梁的上方设有防护上导轨，所述光栅头固定座固定于所述防护上导轨上；所述X轴横梁的两端设有保护端头，所述保护端头呈斜槽设置，所述保护端头跨过所述横梁的防护上导轨。

根据本发明另一具体实施方式，所述Z轴移动组件包括滑块、导轨、次级部件、初级部件、Z轴拖板；所述滑块、次级部件固定于所述X轴拖板上；所述Z轴拖板为筒状，所述Z轴拖板内设有刹车装置，所述刹车装置包括刹车盘、刹车轴、刹车轴套；

所述刹车轴套嵌于所述刹车盘上，所述刹车轴安装于所述第一驱动电机内，所述刹车轴穿过所述第一驱动电机的顶部与所述刹车轴套固定连接；

所述第一驱动电机的动力输出端固定有联接座，所述第二驱动电机嵌于所述联接座上且通过主轴固定座与所述主轴固定连接。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

1.本发明采用双头5轴结构，也就是2个工装台锁在一起时，双头10轴联动，省去换刀时间进一步提升生产效率；分开时可作为2台独立5轴加工中心使用。

2.X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件均采用直线电机驱动，直线电机高速无间隙的运动方式，从而保证高精度加工，再加上第一驱动电机、第二驱动电机以及主轴实现5轴全方位和高速主轴加工配置，保证一次加工的高光效果，从根本上省去了局部面后抛光的工序和成本。

3.加工范围大，针对大尺寸产品多面一次性加工有优势。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的双工位五轴加工设备的结构示意图；

图2是实施例1的工装台与Y轴移动组件的结构示意图；

图3是实施例1的工装台与Y轴移动组件的另一结构示意图；

图4是实施例1的的工装台与Y轴移动组件的局部主视结构示意图；

图5是实施例1的X轴移动组件的局部结构示意图；

图6是实施例1的Z轴移动组件的局部俯视结构示意图；

图7是实施例1的主轴组件的结构示意图；

图8是实施例2的双工位五轴加工设备的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种双工位五轴加工设备，如图1-7所示，其包括一种双工位五轴加工设备，包括：床身1；设置于床身1上的桁架2，桁架2上设有X轴移动组件3和Z轴移动组件4；主轴组件12，包括用于水平翻转的第一驱动电机121、用于垂直翻转的第二驱动电机122以及主轴123；第一驱动电机121的数目、第二驱动电机122的数目、主轴123的数目均为2个；Y轴移动组件5，Y轴移动组件5包括多个滑移装置51，滑移装置51包括导轨511和滑块512；导轨511固定于床身1上；工装台6，工装台6固定于滑块512上；工装台6的数目为2个，2个工装台6可拆装式连接。滑移装置51的数目为4个，每2个滑移装置51对应一个工装台6。导轨511下设有导轨垫脚5111和导轨挡板5112；对应1个导轨511，滑块512的数目为3个。工装台6下方设有Y轴撞块61和Y轴限位块62；Y轴限位块62上固定有防撞胶；Y轴撞块61的数目为4个。工装台6的下方设有光栅装置7，光栅装置7包括标尺光栅71、用于固定标尺光栅71的光栅固定座72、光栅读数头73、用于固定光栅读数头73的光栅读数头固定座74；标尺光栅71固定座固定于床身1上；光栅读数头73固定于工装台6下方。加工设备还包括冷却装置8，冷却装置8包括精密冷却器81、初级部件82、多个次级部件83、次级部件垫板84；次级部件垫板84固定于床身1上；次级部件固定于次级部件垫板84上；精密冷却器81固定于工装台6的下方。床身1上设有2个刀库9，刀库9均通过支架固定于床身1的顶面。X轴移动组件3、Y轴移动组件5和Z轴移动组件4的驱动装置均为直线电机。工装台6上设有若干个固定孔。X轴移动组件3包括X轴导轨31、若干个定子33、和2个动子34、对应动子34的动子垫板35、对应动子34的X轴拖板32；X轴拖板32与动子垫板35固定连接；若干个定子33通过定子垫板36固定于X轴横梁上；X轴移动组件3还包括光栅装置7，标尺光栅71和光栅读数头73，光栅读数头73通过光栅读数头固定座74固定于X轴拖板32上；X轴横梁的上方设有防护上导轨10，光栅读数头73固定座固定于防护上导轨10上。X轴横梁的两端设有保护端头11，保护端头11呈斜槽设置，保护端头11跨过横梁的防护上导轨10。Z轴移动组件4包括滑块512、导轨511、次级部件83、初级部件82、Z轴拖板41；滑块512、次级部件83固定于X轴拖板32上；Z轴拖板41为筒状，Z轴拖板41内设有刹车装置42，刹车装置42包括刹车盘421、刹车轴422、刹车轴套423；刹车轴套423嵌于刹车盘421上，刹车轴422安装于第一驱动电机121内，所述刹车轴422穿过第一驱动电机121的顶部与刹车轴套423固定连接；第一驱动电机121的动力输出端固定有联接座，第二驱动电机122嵌于联接座上且通过主轴固定座与主轴123固定连接。

床身1以及桁架2采用大理石制成，确保整台加工中心使用时的稳定性；该大理石具有不易变形，不生锈、易保养、耐酸碱、硬度高，耐磨，防磁等特点，进一步保证加工设备的加工精度。设备采用2台五轴加工中心并在一起的双头五轴结构，双头沿X轴移动共用X轴导轨31上的若干个定子33，每个动子34设置于相应的X轴拖板32上，每个动子34相当于一个初级部件，若干个定子为次级部件，每个动子34与若干个定子33为一个直线电机，定子33均为强磁铁，动子垫板35用于动子34与相应的X轴拖板32固定，定子垫板36用于定子33固定于X轴导轨31内的凹槽内，因此2个X拖板均由直线电机驱动，共用1个X轴导轨31。2个工装台6的底部均固定有相应的滑块512，如图2-图4所示，因此工装台6通过床身1上的导轨511前后滑动，精密冷却器81用于固定直线电机的初级部件82、多个次级部件83通过次级部件垫板84固定在床身1顶面，精密冷却器81为1FN3精密冷却器，精密冷却器81可有效散热以及用于安装初级部件82，刀库9设置有多个车刀以及铣刀，便于主轴123夹持。两个加工1.6米以下产品可拆成2台加工中心单独同时使用，加工长为1.6-3.2m产品时，宽最长为1m，只需将2个Y轴工装台6锁紧作为双头5轴加工中心使用；X轴移动组件3、Y轴移动组件5、Z轴移动组件4均采用直线电机驱动，线速度可达80米/min,加速度保证2G以上；加上第一驱动电机121、第二驱动电机122均为DD马达做到全方位加工并配以高速主轴保证高光效果。第一电机121带动联接座上的第二驱动电机122实现绕C轴旋转，第二驱动电机122通过主轴固定座带动主轴实现绕A轴旋转。当需要对2个工件分开同时加工时，将2个工装台6拆开，2个主轴组件12分别对相应的工装台6进行同时加工，大大提高效率，单个工装台6可对不大于长1.6m、宽1.0m范围的工件加工，2个工装台6分别可同时不大于长1.6m、宽1.0m范围的工件加工，此外，2个工装台6有对应的直线电机，因此2个工装台6可分别单独前后移动。X轴拖板32上的光栅读数头73沿着X轴滑动，如图6所示。X轴移动组件3、Y轴移动组件5上对应的标尺光栅71用于测量X轴拖板32、工装台6的位移，可从光栅读数头73获取X轴拖板32、工装台6的精准位置。Y轴限位块62上用于对工装台6进行限位，2个Y轴限位块62可对工装台6的顶部固定的Y轴撞块61卡挡，避免工装台6滑出导轨511固定有防撞胶，防撞胶可选取橡胶材料制成，该材料弹性好，耐磨性好，成本低。导轨511两侧均规定有导轨挡板5112，用于对导轨511的限位，避免导轨511向两侧偏移，保证导轨511的直线滑动。第一驱动电机121的顶部、刹车盘41均嵌于Z轴拖板41内，刹车盘41位于第一驱动电机121的上方，刹车装置42为气动钳夹装置，刹车轴422安装于第一驱动电机121上，刹车轴422的上端由刹车轴套423对刹车轴422进行夹紧，从而避免第一驱动电机121的震动产生偏差以及后摇等状况，进一步提高加工的精度。主轴123夹持有可拆卸的刀柄，刀库9设有多个刀具，便于更换刀具。X轴横梁的两端设有保护端头11用于进一步防止X轴拖板32飞出，同时有效保护X轴导轨31，避免外装碰撞使得X轴导轨31以及X轴拖板32损毁，倾斜设置结构更为稳固。

实施例2

在上述实施例1的基础上，本实施例2还采用了以下优选的结构：

如图8所示，Z轴移动组件4的驱动装置可采用气缸43驱动，气缸43的数量为4个，每2个对应1个Z轴拖板41的左右两侧，气缸43固定于X轴拖板32的前端面上，2个气缸43的伸缩轴分别通过呈L状的连接架与Z轴拖板41顶部固定连接，从而气缸43的伸缩轴可带动Z轴拖板41沿着对应的导轨511上下滑动，2个气缸43关于Z轴拖板41对称设置，Z轴拖板41顶部两端的牵引力平衡，气缸43气为SMC平衡气缸，选取平衡气缸可有效平衡Z轴拖板41以及Z轴拖板41上部件重力，使得气缸43的伸缩位移更加精准，大大减少重力惯性产生的误差，从而提高气缸驱动的加工精度。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种双工位五轴加工设备，其特征在于，所述加工设备包括：

床身；

设置于所述床身上的桁架，所述桁架上设有X轴移动组件和Z轴移动组件；

主轴组件，包括用于水平翻转的第一驱动电机、用于垂直翻转的第二驱动电机以及主轴；所述第一驱动电机的数目、所述第二驱动电机的数目、所述主轴的数目均为2个；

Y轴移动组件，所述Y轴移动组件包括多个滑移装置，所述滑移装置包括导轨和滑块；所述导轨固定于所述床身上；

工装台，所述工装台固定于所述滑块上；所述工装台的数目为2个，2个所述工装台可拆装式连接。

2.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述滑移装置的数目为4个，每2个所述滑移装置对应一个所述工装台。

3.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述导轨下设有导轨垫脚和导轨挡板；

对应1个所述导轨，所述滑块的数目为3个。

4.如权利要求3所述的加工设备，其特征在于，所述工装台下方设有Y轴撞块和Y轴限位块；所述Y轴限位块上固定有防撞胶；所述Y轴撞块的数目为4个。

5.如权利要求3所述的加工设备，其特征在于，所述工装台的下方设有光栅装置，所述光栅装置包括标尺光栅、用于固定所述标尺光栅的光栅固定座、光栅读数头、用于固定所述光栅读数头的光栅读数头固定座；所述光栅固定座固定于所述床身上；所述光栅读数头固定于所述工装台下方。

6.如权利要求3所述的加工设备，其特征在于，所述加工设备还包括冷却装置，所述冷却装置包括精密冷却器、初级部件、多个次级部件、次级部件垫板；次级部件垫板固定于所述床身上；次级部件固定于所述次级部件垫板上；精密冷却器固定于所述工装台的下方，所述工装台上设有若干个固定孔。

7.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述床身上设有2个刀库，所述刀库均通过支架固定于所述床身的顶面。

8.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述X轴移动组件、所述Y轴移动组件和所述Z轴移动组件的驱动装置均为直线电机。

9.如权利要求8所述的加工设备，其特征在于，所述X轴移动组件包括X轴导轨、若干个定子、和2个动子、对应所述动子的动子垫板、对应所述动子的X轴拖板；所述X轴拖板与所述动子垫板固定连接；若干个所述定子通过定子垫板固定于X轴横梁上；

所述X轴移动组件还包括光栅装置，标尺光栅和光栅读数头，光栅读数头通过光栅读数头固定座固定于X轴拖板上；

X轴横梁的上方设有防护上导轨，所述光栅头固定座跨过所述防护上导轨

所述X轴横梁的两端设有保护端头，所述保护端头呈斜槽设置，所述保护端头固定于所述横梁的防护上导轨。

10.如权利要求8所述的加工设备，其特征在于，所述Z轴移动组件包括滑块、导轨、次级部件、初级部件、Z轴拖板；所述滑块、次级部件固定于所述X轴拖板上；

所述Z轴拖板为筒状，所述Z轴拖板内设有刹车装置，所述刹车装置包括刹车盘、刹车轴、刹车轴套；

所述刹车轴套嵌于所述刹车盘上，所述刹车轴安装于所述第一驱动电机内，所述刹车轴穿过所述第一驱动电机的顶部与所述刹车轴套固定连接；

所述第一驱动电机的动力输出端固定有联接座，所述第二驱动电机嵌于所述联接座上且通过主轴固定座与所述主轴固定连接。