CN110712252A - 一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双工位可移动式真空吸附工作台组件的五轴联动加工中心，包括机架（1）、主轴组件（2）、伺服刀库（4）、多个真空吸附工作台组件（3）和数控主机，所述多个真空吸附工作台组件（3）均设置于机架（1）下方，所述机架（1）的横梁上端面设置有齿条（101），所述机架（1）的一个侧面上设置有多条Y轴导轨（102），所述主轴组件（2）可滑动地与Y轴导轨（102）连接，所述伺服刀库（4）设置于机架（1）的支撑柱上，所述数控主机与主轴组件（2）和伺服刀库（4）电连接。本发明通过真空吸附的方式对木料进行固定，简单快捷，同时多个真空吸附工作台组件（3）可以实现交替加工，提高加工效率，而真空吸附平台（302）的两种固定方式，增加了木料固定方式的灵活性。

Description

一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心

技术领域

本发明涉及木材加工设备技术领域，特别是一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心。

背景技术

五轴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，五联动数控技术是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。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种通过真空吸附进行快速固定木料、可以交替加工的五轴联动加工中心。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，包括机架、主轴组件、伺服刀库、多个真空吸附工作台组件和数控主机，所述多个真空吸附工作台组件均设置于机架下方，可以实现主轴组件进行交替加工，当主轴组件加工一个真空吸附工作台组件上的木料时，其余的真空吸附工作台组件可以进行上料和下料，所述机架的横梁上端面设置有齿条，所述机架的一个侧面上设置有多条Y轴导轨，所述主轴组件可滑动地与Y轴导轨连接，所述伺服刀库设置于机架的支撑柱上，所述数控主机与主轴组件和伺服刀库电连接。

所述主轴组件包括Y轴滑座、Y轴滑块、Y轴电机、Z轴电机、Z轴滑块、Z轴滚珠丝杠螺母副、主轴滑座和五轴主轴头，以Y轴滑座连接主轴滑座的一面为正面，Y轴滑座连接机架横梁的一面为背面，所述背面上设置有Y轴电机和多个Y轴滑块， 所述Y轴电机的输出轴上连接有减速机，减速机的输出轴上设置有齿轮，所述齿轮与齿条相配合，所述减速机固定于Y轴滑座上，所述Y轴滑块与Y轴导轨相配合；所述Y轴滑座的正面上设置有Z轴滚珠丝杠螺母副和多条Z轴导轨，所述Z轴滚珠丝杠螺母副的丝杠两端分别与Y轴滑座可旋转地连接，所述丝杠的轴向方向为上下方向，所述Y轴滑座上方设置有Z轴电机，所述Z轴电机的输出轴与丝杠连接，所述Z轴滚珠丝杠螺母副的螺母固定于主轴滑座，所述主轴滑座上设置有多个Z轴滑块，所述Z轴滑块与Z轴导轨配合，所述主轴滑座下方设置有五轴主轴头。

所述减速机上设置有黄油嘴，用于对齿轮齿条进行润滑，减小齿轮齿条的磨损。

所述伺服刀库固定于机架的支撑柱上，所述支撑柱上还设置有刀库护罩，所述伺服刀库位于刀库护罩内。主轴组件在需要换刀的时候移动到伺服刀库处进行换刀，刀库护罩可以防止工作人员靠近伺服刀库，防止主轴组件换刀时对工作人员造成伤害，还可以防止其余材料运输时对伺服刀库造成伤害。

所述真空吸附工作台组件包括多个真空吸附平台、多个工作台支座、工作台滑座、工作台底座、多个第一滑块和多个第二滑块，所述工作台滑座上设置有第一导轨，第一滑块与第一导轨相配合，所述工作台底座上设置有第二导轨，第二滑块与第二导轨相配合，所述真空吸附平台与多个工作台支座连接，所述工作台支座底部设置有多个第一滑块，所述工作台滑座底部设置有多个第二滑块，所述工作台底座上设置有X轴电机和X轴滚珠丝杠螺母副，所述X轴电机的输出轴与X轴滚珠丝杠螺母副的丝杠连接，所述X轴滚珠丝杠螺母副的丝杠两端分别可旋转地与工作台底座连接，所述X轴滚珠丝杠螺母副的螺母固定于工作台滑座的底部，所述工作台支座底部还设置有导轨刹车，所述真空吸附片平台与真空泵通过真空管连接，所述真空吸附片平台的侧面上设置有刻度尺。

所述多个真空吸附平台与多个工作台支座有两种连接方式，一种连接方式为一个真空吸附平台与一个工作台支座固定连接，使多个真空吸附平台可以调节间距，真空吸附平台可以单独在工作台滑座上移动，另一种连接方式为一个真空吸附平台同时与两个工作台支座连接，两个真空吸附平台与两个工作台支座形成固定的框架结构，所述框架结构可以在工作台滑座上整体移动。

所述工作台滑座底部设置有U型连接桥，所述U型连接桥一端与工作台滑座固定连接，另一端与第二滑块固定连接，所述工作台底座上设置有端盖板和顶盖板，所述顶盖板包括水平顶板和倾斜侧板，所述倾斜侧板插入U型连接桥内侧，所述工作台滑座底部还设置有毛刷，所述毛刷与顶盖板接触，所述工作台滑座顶部还设置有对刀仪，工作台滑座侧面上还设置有用于检测和控制真空管的数显压力开关。

在放置木料时，在真空吸附平台的左右方向上通过一个靠板对木料进行定位，在前后方向上通过刻度尺对木料进行定位，从而完成对木料的整体定位。

所述机架上设置有扶梯，所述机架为多个板件焊接而成的整体结构，所述多个板件之间焊接有多个加强筋板，所述横梁上设置有用于吊装的吊装孔，所述机架的两个支撑柱底部通过底板连接，所述底板上设置有用于固定真空吸附工作台组件的固定孔。

所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机均为伺服电机。

所述横梁上设置有多个用于测主轴组件位置的测距传感器，所述Y轴滑座的正面上设置有多个用于测主轴滑座的测距传感器。

本发明具有以下优点：

1、 真空吸附平台可以快速对木料进行固定，相比固定夹具而言，真空吸附的固定方式更加简单快捷，固定夹具容易使木料表面染上油污，而真空吸附更加清洁，不会污染木料表面，相比固定夹具的机械式固定方法，真空吸附的固定方式不会使木料表面变形和损坏；

2、 多个真空吸附工作台组件可以实现对木料的交替加工，提高加工效率；

3、 真空吸附平台与工作台支座的两种连接方式，可以满足对各种型号的木料的固定，固定方式灵活可变。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为主轴组件的结构示意图；

图3 为主轴组件的后视图；

图4 为无盖板的真空吸附工作台组件结构示意图；

图5 为有盖板的真空吸附工作台组件结构示意图；

图中：1-机架，2-主轴组件，3-真空吸附工作台组件，4-伺服刀库，5-刀库护罩，101-齿条，102-Y轴导轨，103-扶梯，201-Y轴滑座，202-Y轴滑块，203-Y轴电机，204- Z轴滚珠丝杠螺母副，205-主轴滑座，206-五轴主轴头，207-Z轴滑块，208-Z轴电机，209-Z轴导轨，210-齿轮， 301-真空泵，302-真空吸附平台，303-工作台支座，304-工作台滑座，305-工作台底座，306-第一滑块，307-第一导轨，308-第二滑块，309-第二导轨，310-X轴电机，311-数显压力开关，312-X轴滚珠丝杠螺母副，313-端盖板，314-顶盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，包括机架1、主轴组件2、伺服刀库4、多个真空吸附工作台组件3和数控主机，所述多个真空吸附工作台组件3均设置于机架1下方，可以实现主轴组件2进行交替加工，当主轴组件2加工一个真空吸附工作台组件3上的木料时，其余的真空吸附工作台组件3可以进行上料和下料，所述机架1的横梁上端面设置有齿条101，所述机架1的一个侧面上设置有多条Y轴导轨102，所述主轴组件2可滑动地与Y轴导轨102连接，所述伺服刀库4设置于机架1的支撑柱上，所述数控主机与主轴组件2和伺服刀库4电连接。

所述主轴组件2包括Y轴滑座201、Y轴滑块202、Y轴电机203、Z轴电机208、Z轴滑块207、Z轴滚珠丝杠螺母副204、主轴滑座205和五轴主轴头206，以Y轴滑座201连接主轴滑座205的一面为正面，Y轴滑座201连接机架1横梁的一面为背面，所述背面上设置有Y轴电机203和多个Y轴滑块202， 所述Y轴电机203的输出轴上连接有减速机，减速机的输出轴上设置有齿轮210，所述齿轮210与齿条101相配合，所述减速机固定于Y轴滑座201上，所述Y轴滑块202与Y轴导轨102相配合；所述Y轴滑座201的正面上设置有Z轴滚珠丝杠螺母副204和多条Z轴导轨209，所述Z轴滚珠丝杠螺母副204的丝杠两端分别与Y轴滑座201可旋转地连接，所述丝杠的轴向方向为上下方向，所述Y轴滑座201上方设置有Z轴电机208，所述Z轴电机208的输出轴与丝杠连接，所述Z轴滚珠丝杠螺母副204的螺母固定于主轴滑座205，所述主轴滑座205上设置有多个Z轴滑块207，所述Z轴滑块207与Z轴导轨209配合，所述主轴滑座205下方设置有五轴主轴头206。

所述减速机上设置有黄油嘴，用于对齿轮210齿条101进行润滑，减小齿轮210齿条101的磨损。

所述伺服刀库4固定于机架1的支撑柱上，所述支撑柱上还设置有刀库护罩5，所述伺服刀库4位于刀库护罩5内。主轴组件2在需要换刀的时候移动到伺服刀库4处进行换刀，刀库护罩5可以防止工作人员靠近伺服刀库4，防止主轴组件2换刀时对工作人员造成伤害，还可以防止其余材料运输时对伺服刀库4造成伤害。

所述真空吸附工作台组件3包括多个真空吸附平台302、多个工作台支座303、工作台滑座304、工作台底座305、多个第一滑块306和多个第二滑块308，所述工作台滑座304上设置有第一导轨307，第一滑块306与第一导轨307相配合，所述工作台底座305上设置有第二导轨309，第二滑块308与第二导轨309相配合，所述真空吸附平台302与多个工作台支座303连接，所述工作台支座303底部设置有多个第一滑块306，所述工作台滑座304底部设置有多个第二滑块308，所述工作台底座305上设置有X轴电机310和X轴滚珠丝杠螺母副312，所述X轴电机310的输出轴与X轴滚珠丝杠螺母副312的丝杠连接，所述X轴滚珠丝杠螺母副312的丝杠两端分别可旋转地与工作台底座305连接，所述X轴滚珠丝杠螺母副312的螺母固定于工作台滑座304的底部，所述工作台支座303底部还设置有导轨刹车，所述真空吸附片平台与真空泵301通过真空管连接，所述真空吸附片平台的侧面上设置有刻度尺。所述导轨刹车包括手动刹车和电动刹车。

所述多个真空吸附平台302与多个工作台支座303有两种连接方式，一种连接方式为一个真空吸附平台302与一个工作台支座303固定连接，使多个真空吸附平台302可以调节间距，真空吸附平台302可以单独在工作台滑座304上移动，另一种连接方式为一个真空吸附平台302同时与两个工作台支座303连接，两个真空吸附平台302与两个工作台支座303形成固定的框架结构，所述框架结构可以在工作台滑座304上整体移动。

所述工作台滑座304底部设置有U型连接桥，所述U型连接桥一端与工作台滑座304固定连接，另一端与第二滑块308固定连接，所述工作台底座305上设置有端盖板313和顶盖板314，所述顶盖板314包括水平顶板和倾斜侧板，所述倾斜侧板插入U型连接桥内侧，所述工作台滑座304底部还设置有毛刷，所述毛刷与顶盖板314接触，所述工作台滑座304顶部还设置有对刀仪，工作台滑座304侧面上还设置有用于检测和控制真空管的数显压力开关311。单独的数显压力开关311实现对多个真空吸附工作台组件3的单独控制。

在放置木料时，在真空吸附平台302的左右方向上通过一个靠板对木料进行定位，在前后方向上通过刻度尺对木料进行定位，从而完成对木料的整体定位。

所述机架1上设置有扶梯103，所述机架1为多个板件焊接而成的整体结构，所述多个板件之间焊接有多个加强筋板，所述横梁上设置有用于吊装的吊装孔，所述机架1的两个支撑柱底部通过底板连接，所述底板上设置有用于固定真空吸附工作台组件3的固定孔。

所述X轴电机310、Y轴电机203和Z轴电机208均为伺服电机。

所述横梁上设置有多个用于测主轴组件2位置的测距传感器，所述Y轴滑座201的正面上设置有多个用于测主轴滑座205的测距传感器。

作为一种优选的实施方式，测距传感器为红外线传感器。所述测距传感器和对刀仪的信号输出端均与数控主机电连接，数控主机的信号输出端与主轴组件2和伺服刀库4电连接。通过多个测距传感器和对刀仪的输出信号，可以对主轴组件2的坐标进行设定和设计主轴油组件的运行路径，对伺服刀库4的开关和刀具坐标进行设定和设计刀具的移动路径，从而完成主轴组件2对木料的加工和换刀操作。

本发明的工作过程如下：首先根据木料的尺寸调整真空吸附平台302与工作台支座303的连接方式，若是一个真空吸附平台302与一个工作台支座303固定连接，还可以调整多个真空吸附平台302之间的间距，然后通过导轨刹车将真空吸附平台302固定于工作台滑座304上，将多个真空吸附工作台组件3的工位调整到同一位置上，然后移动主轴组件2进行对刀，设定一个点为坐标原点，再分别记录其余的真空吸附工作台组件3上同一位置的坐标，根据坐标进行设计主轴组件2的加工路径。下一步对木料进行固定，将木料放置于真空吸附平台302上，在真空吸附平台302的左右方向上通过一个靠模板进行定位，使木料的侧面与真空吸附平台302的侧面在同一平面内，在真空吸附平台302的前后方向上通过刻度尺进行定位，之后通过通过真空吸附的方式对木料进行吸附固定，数显压力开关311可以实时显示真空管内的压力情况。接下来主轴组件2按设计路线对木料进行加工，加工完成后移动到下一个真空吸附工作台组件3对另一个木料进行加工，已加工的木料可以在主轴组件2移走后取下并重新固定新的木料，从而实现木料的交替加工。

Claims (9)

1.一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：包括机架（1）、主轴组件（2）、伺服刀库（4）、多个真空吸附工作台组件（3）和数控主机，所述多个真空吸附工作台组件（3）均设置于机架（1）下方，所述机架（1）的横梁上端面设置有齿条（101），所述机架（1）的一个侧面上设置有多条Y轴导轨（102），所述主轴组件（2）可滑动地与Y轴导轨（102）连接，所述伺服刀库（4）设置于机架（1）的支撑柱上，所述数控主机与主轴组件（2）和伺服刀库（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述主轴组件（2）包括Y轴滑座（201）、Y轴滑块（202）、Y轴电机（203）、Z轴电机（208）、Z轴滑块（207）、Z轴滚珠丝杠螺母副（204）、主轴滑座（205）和五轴主轴头（206），以Y轴滑座（201）连接主轴滑座（205）的一面为正面，Y轴滑座（201）连接机架（1）横梁的一面为背面，所述背面上设置有Y轴电机（203）和多个Y轴滑块（202）， 所述Y轴电机（203）的输出轴上连接有减速机，减速机的输出轴上设置有齿轮（210），所述齿轮（210）与齿条（101）相配合，所述减速机固定于Y轴滑座（201）上，所述Y轴滑块（202）与Y轴导轨（102）相配合；所述Y轴滑座（201）的正面上设置有Z轴滚珠丝杠螺母副（204）和多条Z轴导轨（209），所述Z轴滚珠丝杠螺母副（204）的丝杠两端分别与Y轴滑座（201）可旋转地连接，所述丝杠的轴向方向为上下方向，所述Y轴滑座（201）上方设置有Z轴电机（208），所述Z轴电机（208）的输出轴与丝杠连接，所述Z轴滚珠丝杠螺母副（204）的螺母固定于主轴滑座（205），所述主轴滑座（205）上设置有多个Z轴滑块（207），所述Z轴滑块（207）与Z轴导轨（209）配合，所述主轴滑座（205）下方设置有五轴主轴头（206）。

3.根据权利要求2所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述伺服刀库（4）固定于机架（1）的支撑柱上，所述支撑柱上还设置有刀库护罩（5），所述伺服刀库（4）位于刀库护罩（5）内。

4.根据权利要求1所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述真空吸附工作台组件（3）包括多个真空吸附平台（302）、多个工作台支座（303）、工作台滑座（304）、工作台底座（305）、多个第一滑块（306）和多个第二滑块（308），所述工作台滑座（304）上设置有第一导轨（307），第一滑块（306）与第一导轨（307）相配合，所述工作台底座（305）上设置有第二导轨（309），第二滑块（308）与第二导轨（309）相配合，所述真空吸附平台（302）与多个工作台支座（303）连接，所述工作台支座（303）底部设置有多个第一滑块（306），所述工作台滑座（304）底部设置有多个第二滑块（308），所述工作台底座（305）上设置有X轴电机（310）和X轴滚珠丝杠螺母副（312），所述X轴电机（310）的输出轴与X轴滚珠丝杠螺母副（312）的丝杠连接，所述X轴滚珠丝杠螺母副（312）的丝杠两端分别可旋转地与工作台底座（305）连接，所述X轴滚珠丝杠螺母副（312）的螺母固定于工作台滑座（304）的底部，所述工作台支座（303）底部还设置有导轨刹车，所述真空吸附片平台与真空泵（301）通过真空管连接，所述真空吸附片平台的侧面上设置有刻度尺。

5.根据权利要求4所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述工作台滑座（304）底部设置有U型连接桥，所述U型连接桥一端与工作台滑座（304）固定连接，另一端与第二滑块（308）固定连接，所述工作台底座（305）上设置有端盖板（313）和顶盖板（314），所述顶盖板（314）包括水平顶板和倾斜侧板，所述倾斜侧板插入U型连接桥内侧，所述工作台滑座（304）底部还设置有毛刷，所述毛刷与顶盖板（314）接触，所述工作台滑座（304）顶部还设置有对刀仪，工作台滑座（304）侧面上还设置有用于检测和控制真空管的数显压力开关（311）。

6.根据权利要求4所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述多个真空吸附平台（302）与多个工作台支座（303）有两种连接方式，一种连接方式为一个真空吸附平台（302）与一个工作台支座（303）固定连接，使多个真空吸附平台（302）可以调节间距，真空吸附平台（302）可以单独在工作台滑座（304）上移动，另一种连接方式为一个真空吸附平台（302）同时与两个工作台支座（303）连接，两个真空吸附平台（302）与两个工作台支座（303）形成固定的框架结构，所述框架结构可以在工作台滑座（304）上整体移动。

7.根据权利要求1所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述机架（1）上设置有扶梯（103），所述机架（1）为多个板件焊接而成的整体结构，所述多个板件之间焊接有多个加强筋板，所述横梁上设置有用于吊装的吊装孔，所述机架（1）的两个支撑柱底部通过底板连接，所述底板上设置有用于固定真空吸附工作台组件（3）的固定孔。

8.根据权利要求1所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述X轴电机（310）、Y轴电机（203）和Z轴电机（208）均为伺服电机。

9.根据权利要求1所述的一种双工位可移动式真空吸附工作台的五轴联动加工中心，其特征在于：所述横梁上设置有多个用于测Y轴滑座（201）位置的测距传感器，所述Y轴滑座（201）的正面上设置有多个用于测主轴滑座（205）的测距传感器。

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