CN112318178A - 智能精密加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能精密加工设备，包括：机体，包括底座和立设于底座上的支撑架；加工主轴，活动安装于支撑架，加工主轴具有用以装配刀具的安装位；换刀组件，位于加工主轴的一侧，换刀组件包括组件壳体和与组件壳体活动连接的换刀臂，换刀臂上设有换刀位；升降机构，设于加工主轴或换刀组件；中控系统，与加工主轴和换刀组件相连；中控系统驱动换刀臂运动至换刀位间隔位于安装位的下方，并驱动升降机构带动换刀位与安装位沿纵向靠近，完成刀具的装配或拆卸。本发明技术方案能够有效避免换刀组件对加工主轴的触碰，有利于提高加工主轴结构的稳固性和提高加工主轴对待加工件加工的精确性。

Description

智能精密加工设备

技术领域

本发明涉及工件加工技术领域，特别涉及一种智能精密加工设备。

背景技术

现待机械制造中加工机械零件的方法有很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压和挤压等，但凡属于精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需要在机床上用切削的方法进行最终加工。

示例性技术提出一种机床，该机床在更换刀具时，需要换刀结构的换刀臂直接与位于加工主轴底端的刀具相触碰，进而将该刀具从加工主轴上拆卸出来，虽然采用上述方式能够实现对刀具的拆卸，但是，长此以往，加工主轴容易在换刀臂的碰撞下变形甚至损坏，影响到机床对工件加工的精确度。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种智能精密加工设备，旨在有效避免换刀组件对加工主轴的触碰，以提高加工主轴结构的稳固性和提高加工主轴对待加工件加工的精确性。

为实现上述目的，本发明提出的智能精密加工设备，包括：

机体，包括底座和立设于所述底座上的支撑架；

加工主轴，活动安装于所述支撑架，所述加工主轴具有用以装配刀具的安装位；

换刀组件，位于所述加工主轴的一侧，所述换刀组件包括组件壳体和与所述组件壳体活动连接的换刀臂，所述换刀臂上设有换刀位；

升降机构，设于所述加工主轴或换刀组件；以及

中控系统，与所述加工主轴和换刀组件相连；所述中控系统驱动所述换刀臂运动至所述换刀位间隔位于所述安装位的下方，并驱动所述升降机构带动所述换刀位与安装位沿纵向靠近，完成所述刀具的装配或拆卸。

可选地，所述换刀臂沿水平方向延伸设置，所述升降机构包括立设于所述换刀臂的传动轴承，所述传动轴承远离所述换刀臂的一端与所述组件壳体转动相连、且所述传动轴承沿纵向方向可上下运动，所述中控系统基于所述传动轴承驱动所述换刀臂水平旋转和上下移动。

可选地，所述换刀位包括分设于所述换刀臂延伸两端的刀具回收部位和刀具装配部位，所述刀具回收部位用以回收所述安装位掉落的刀具，所述刀具装配部位用以将所述刀具装配于所述安装位，所述刀具回收部位和刀具装配部位相对布设于所述传动轴承的转动轴线的两侧。

可选地，所述换刀臂于所述刀具装配部位处设有刀具扣接孔，所述刀具扣接孔贯穿所述换刀臂的上下端面设置，所述刀具扣接孔沿所述换刀臂的侧壁延伸形成有一扣接口，以供刀具自所述扣接口穿入并与所述刀具扣接孔的孔壁相扣紧。

可选地，所述刀具扣接孔的孔壁沿横向凸设有一卡接块，以卡接固定所述刀具。

可选地，所述刀具卡接于所述安装位；或

所述刀具磁性连接于所述安装位；

所述刀具真空吸附于所述安装位。

可选地，所述智能精密加工设备的喷油组件布设于所述加工主轴背离所述换刀组件的一侧、且活动安装于所述加工主轴，以带动所述喷油组件的喷油管远离所述安装位。

可选地，所述喷油组件包括沿横向转动安装于所述加工主轴的旋转气缸、及安装于所述旋转气缸远离所述加工主轴一端的喷油管，所述中控系统与所述旋转气缸相连，以驱动所述旋转气缸旋转至所述喷油管的管口朝向所述底座形成喷油状态，或驱动所述旋转气缸旋转至所述喷油管的管口背向所述底座形成密封状态。

可选地，所述底座包括面向上方设置的工作台，所述智能精密加工设备还包括安装于所述加工主轴一侧的摄像头组件，所述摄像头组件的摄像头本体朝向所述工作台的方向设置，以获取所述工作台的图像信息。

可选地，所述机体包括X轴滑座、Y轴滑座和Z轴滑座，所述X轴滑座沿前后向滑动设于所述底座，所述Y轴滑座沿左右方向滑动设于所述支撑架，所述Z轴滑座沿上下向滑动设于所述Y轴滑座，所述加工主轴活动安装于所述Z轴滑座；其中，

所述中控系统还包括与所述X轴滑座、Y轴滑座和Z轴滑座相连的驱动组件，以通过改变所述X轴滑座、Y轴滑座和Z轴滑座的位置，调控所述加工主轴的刀具与待加工件之间的相对位置。

本发明技术方案于加工主轴或换刀臂上设置安装升降机构，通过中控系统驱动换刀臂的换刀位运动至间隔位于加工主轴安装位的下方，再通过中控系统驱动驱动升降机构带动换刀位与安装位沿纵向靠近，以在刀具的安装和拆卸过程中，实现换刀位和安装位之间的零接触，有利于避免因换刀臂与加工主轴之间的相互触控导致加工主轴结构受损，进而影响到产品对工件的加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明智能精密加工设备一实施例的结构示意图；

图2为图1中智能精密加工设备另一视角的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图。

附图标号说明：

1、机体；11、底座；111、工作台；112、凹槽；12、支撑架；121、支撑臂；122、连接臂；13、X轴滑座；131、条形防滑槽；132、水平置放面；14、Y轴滑座；15、Z轴滑座；2、加工主轴；22、安装位；3、换刀组件；31、组件壳体；32、换刀臂；321、刀具回收部位；322、刀具装配部位；323、刀具扣接孔；324、卡接块；4、升降机构；41、传动轴承；5、喷油组件；51、旋转气缸；6、摄像头组件

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种智能精密加工设备。

在本发明实施例中，如图1至图3所示，该智能精密加工设备包括：

机体1，包括底座11和立设于底座11上的支撑架12；

加工主轴2，活动安装于支撑架12，加工主轴2具有用以装配刀具的安装位22；

换刀组件3，位于加工主轴2的一侧，换刀组件3包括组件壳体31和与组件壳体31活动连接的换刀臂32，换刀臂32上设有换刀位；

升降机构4，设于加工主轴2或换刀组件3；以及

中控系统，与加工主轴2和换刀组件3相连；中控系统驱动换刀臂32运动至换刀位间隔位于安装位22的下方，并驱动升降机构4带动换刀位与安装位22沿纵向靠近，完成刀具的装配或拆卸。

可以理解，本实施例中，底座11凹设有一开口朝上的凹槽112，该凹槽112的槽底壁形成有工件加工的工作台111，如此设置，有利于在工件加工打磨的过程中，对工件上所掉落的碎屑进行收集，避免环境污染等现象，具体的，机体1还包括沿前后向滑动安装在该凹槽112槽底壁上的X轴滑座13，X轴滑座13上端呈板形状设置，以形成有供工件摆放的水平置放面132，为避免当中空系统的驱动组件驱动X轴滑座13滑动时，工件与水平置放面132之间的相对位置关系发生改变，于本实施例中，X轴滑座13的上端设有自上而下凹陷的多个条形防滑槽131，一方面有利于提高水平置放面132的粗糙程度，另一方面，当智能精密加工设备进行喷油工序时，条形防滑槽131也有利于对挥洒至水平置放面132上的油滴进行导流，避免油渍的堆积对设备的加工工艺造成影响。

支撑架12包括立设于在工作台111两侧支撑臂121，和横设于两支撑臂121之间的连接臂122，连接臂122的沿左右方向水平延伸设置，具体的，机体1还包括沿左右方向滑动安装在该连接臂122前侧面的Y轴滑座14，和沿上下向滑动安装在该Y轴滑座14的Z轴滑座15，Z轴滑座15上设有沿上下向延伸的主轴安装孔，用以供加工主轴2活动安装，换刀组件3安装在任一支撑壁上，不难理解，X轴滑座13、Y轴滑座14和Z轴滑座15各自的滑动方向分别对应着空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴，如此设置，以利于驱动组件基于驱动改变X轴滑座13、Y轴滑座14和Z轴滑座15的位置，进而调整加工主轴2的刀具与工作台111之间的相对位置，以便对工件进行精准加工。

可选地，底座11包括面向上方设置的工作台111，智能精密加工设备还包括安装于加工主轴2一侧的摄像头组件6，摄像头组件6的摄像头本体朝向工作台111的方向设置，以获取工作台111的图像信息。可以理解，摄像头本体安装于Z轴滑座15背离连接臂122的一侧，用于获取工作台111的图像信息、并将该图像信息传递至中控系统进行处理分析，基于中控系统建立的坐标系，通过中控系统的识别算法获取工作台111的待加工件于坐标系中的坐标值，再基于该坐标值驱动加工主轴2靠近待加工件进行智能化加工，相较于现有技术需要将待加工件于工作台111和显微镜下频繁转移的方式，本设计在提高工件加工精准度的同时，也通过省略待加工件转移步骤而有效的提高了设备的加工效率。

本实施例中，当设备进行刀具拆卸时，中控系统驱动换刀臂32运动至换刀位间隔位于安装位22的下方，此时换刀位用以承接从安装位22上脱落的刀具，当设备进行刀具安装时，中控系统驱动装配有刀具的换刀臂32运动至换刀位间隔位于安装位22的下方，再驱动加工主轴2下移或换刀臂32上移，直至刀具从换刀位转移并装配至安装位22上，完成对刀具的安装，如此，在刀具的装配或拆卸的过程，实现加工主轴2与换刀臂32之间的零接触，避免了由于加工主轴2结构的变形或损坏，而导致加工主轴2的刀具对工件加工的精准度减低的现象。

本发明技术方案于加工主轴2或换刀臂32上设置安装升降机构4，通过中控系统驱动换刀臂32的换刀位运动至间隔位于加工主轴2安装位22的下方，再通过中控系统驱动驱动升降机构4带动换刀位与安装位22沿纵向靠近，以在刀具的安装和拆卸过程中，实现换刀位和安装位22之间的零接触，有利于避免因换刀臂32与加工主轴2之间的相互触控导致加工主轴2结构受损，进而影响到产品对工件的加工精度。

可选地，换刀臂32沿水平方向延伸设置，升降机构4包括立设于换刀臂32的传动轴承41，传动轴承41远离换刀臂32的一端与组件壳体31转动相连、且传动轴承41沿纵向方向可上下运动，中控系统基于传动轴承41驱动换刀臂32水平旋转和上下移动。可以理解，本实施例中，传动轴承41沿纵向方向（上下方向）延伸，底端立设于换刀臂32上，顶端以纵向方向为转动轴转动安装在组件壳体31上，此外，传动轴承41在纵向方向上，可在驱动结构的驱动下，可沿上下移动，如此，便简单的通过旋转气缸51的旋转及上下移动，来改变换刀位相对安装位22的位置。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，也可以具体为其他结构设计实现对换刀臂32的位置操控。

可选地，换刀位包括分设于换刀臂32延伸两端的刀具回收部位321和刀具装配部位322，刀具回收部位321用以回收安装位22掉落的刀具，刀具装配部位322用以将刀具装配于安装位22，刀具回收部位321和刀具装配部位322相对布设于传动轴承41的转动轴线的两侧。可以理解，基于刀具拆卸和装配时，换刀位所起到的作用和功能不一的特点、及换刀位采用旋转位移的方式，本实施例对换刀位进行区域划分，并以相对布设在传动轴承41的转动轴两侧的结构方式，避免了在不同使用状态下，换刀位的两个功能区域相干扰的现象，有利于提高设备运行的可靠性。当然，本设计不限于此，于其他实施例中，刀具回收部位321和刀具装配部位322也可以布设于传动轴承41的转动轴线的同一侧，或换刀位也可以仅设置一块功能区域实现对刀具的回收和刀具的装配，对此均不作限制。

可选地，换刀臂32于刀具装配部位322处设有刀具扣接孔323，刀具扣接孔323贯穿换刀臂32的上下端面设置，刀具扣接孔323沿换刀臂32的侧壁延伸形成有一扣接口，以供刀具自扣接口穿入并与刀具扣接孔323的孔壁相扣紧。刀具沿上下向延伸扣设于刀具扣接孔323处，以当刀具装配部位322移动至安装位22的下方时，刀具能垂直安装在安装位22上，可以理解，刀具与刀具扣接孔323的孔壁相扣紧的连接方式是现有技术中广泛使用的一种可拆卸连接方式，具有结构简单，安装简易等优点。需要说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，刀具也可以以磁性连接的方式与换刀臂32相连。具体的，为避免安装到位时，刀具在换刀臂32移动的过程中从刀具扣接孔323中脱落，本实施例中，刀具扣接孔323的孔壁沿横向凸设有一卡接块324，以卡接固定刀具。

可选地，刀具卡接于安装位22；或刀具磁性连接于安装位22；刀具真空吸附于安装位22。可以理解，刀具与加工主轴2之间的卡接、磁性连接或真空吸附均是现有技术中广泛使用的可拆卸连接方式，具有安装简便，连接可靠等优点，应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，刀具也可以过盈插接于加工主轴2上，对此不作限制。

可选地，智能精密加工设备的喷油组件5布设于加工主轴2背离换刀组件3的一侧、且活动安装于加工主轴2，以带动喷油组件5的喷油管远离安装位22。可以理解，喷油组件5设于Z轴滑座15背离换刀组件3的一侧上，以及当设备进行换刀工序时，带动喷油组件5的喷油管远离安装位22方式，均能有效避免喷油管对换刀臂32的移动路径造成干涉，有利于保证换刀过程的有序进行，当然，本设计不限于此，于其他实施例中，喷油组件5也可以设于Z轴滑座15的其他部位，对此不作限制。具体的，喷油组件5包括转动安装于加工主轴2的旋转气缸51、及安装于旋转气缸51远离加工主轴2一端的喷油管，中控系统与旋转气缸51相连，以驱动旋转气缸51旋转至喷油管的管口朝向底座11形成喷油状态，或驱动旋转气缸51旋转至喷油管的管口背向底座11形成密封状态。可以理解，本实施例中，旋转气缸51包括沿水平方向转动安装于Z轴滑座15外侧面的旋转部，和设于Z轴滑座15内侧面的驱动部，喷油管安装在旋转部的外侧，换言之，旋转部可绕驱动部作竖直旋转，如此设置，当旋转部转动时，便能够带动喷油管同样作竖直旋转，实现喷油管的上下移动。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，喷油组件5也可以沿上下向滑动安装于Z轴滑座15上，对此不作限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能精密加工设备，其特征在于，包括：

机体，包括底座和立设于所述底座上的支撑架；

加工主轴，活动安装于所述支撑架，所述加工主轴具有用以装配刀具的安装位；

换刀组件，位于所述加工主轴的一侧，所述换刀组件包括组件壳体和与所述组件壳体活动连接的换刀臂，所述换刀臂上设有换刀位；

升降机构，设于所述加工主轴或换刀组件；以及

中控系统，与所述加工主轴和换刀组件相连；所述中控系统驱动所述换刀臂运动至所述换刀位间隔位于所述安装位的下方，并驱动所述升降机构带动所述换刀位与安装位沿纵向靠近，完成所述刀具的装配或拆卸。

2.如权利要求1所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述换刀臂沿水平方向延伸设置，所述升降机构包括立设于所述换刀臂的传动轴承，所述传动轴承远离所述换刀臂的一端与所述组件壳体转动相连、且所述传动轴承沿纵向方向可上下运动，所述中控系统基于所述传动轴承驱动所述换刀臂水平旋转和上下移动。

3.如权利要求2所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述换刀位包括分设于所述换刀臂延伸两端的刀具回收部位和刀具装配部位，所述刀具回收部位用以回收所述安装位掉落的刀具，所述刀具装配部位用以将所述刀具装配于所述安装位，所述刀具回收部位和刀具装配部位相对布设于所述传动轴承的转动轴线的两侧。

4.如权利要求3所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述换刀臂于所述刀具装配部位处设有刀具扣接孔，所述刀具扣接孔贯穿所述换刀臂的上下端面设置，所述刀具扣接孔沿所述换刀臂的侧壁延伸形成有一扣接口，以供刀具自所述扣接口穿入并与所述刀具扣接孔的孔壁相扣紧。

5.如权利要求4所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述刀具扣接孔的孔壁沿横向凸设有一卡接块，以卡接固定所述刀具。

6.如权利要求1所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述刀具卡接于所述安装位；或

所述刀具磁性连接于所述安装位；

所述刀具真空吸附于所述安装位。

7.如权利要求1所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述智能精密加工设备的喷油组件布设于所述加工主轴背离所述换刀组件的一侧、且活动安装于所述加工主轴，以带动所述喷油组件的喷油管远离所述安装位。

8.如权利要求7所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述喷油组件包括沿横向转动安装于所述加工主轴的旋转气缸、及安装于所述旋转气缸远离所述加工主轴一端的喷油管，所述中控系统与所述旋转气缸相连，以驱动所述旋转气缸旋转至所述喷油管的管口朝向所述底座形成喷油状态，或驱动所述旋转气缸旋转至所述喷油管的管口背向所述底座形成密封状态。

9.如权利要求1所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述底座包括面向上方设置的工作台，所述智能精密加工设备还包括安装于所述加工主轴一侧的摄像头组件，所述摄像头组件的摄像头本体朝向所述工作台的方向设置，以获取所述工作台的图像信息。

10.如权利要求1至9所述的智能精密加工设备，其特征在于，所述机体包括X轴滑座、Y轴滑座和Z轴滑座，所述X轴滑座沿前后向滑动设于所述底座，所述Y轴滑座沿左右方向滑动设于所述支撑架，所述Z轴滑座沿上下向滑动设于所述Y轴滑座，所述加工主轴活动安装于所述Z轴滑座；其中，

所述中控系统还包括与所述X轴滑座、Y轴滑座和Z轴滑座相连的驱动组件，以通过改变所述X轴滑座、Y轴滑座和Z轴滑座的位置，调控所述加工主轴的刀具与待加工件之间的相对位置。

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