CN112775684B - 基于车削中心的自动化数控复合机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车削中心的自动化数控复合机床。本发明包括底座，支撑架，横架，移动机构，液冷机构，夹具，刀具以及刀具夹头部件，支撑架上端固定设有四个平行等长的支撑架，横架固定在支撑架上，移动机构连接在横架上，夹具固定连接移动机构，刀具夹头固定连接在一侧支撑架上，刀具夹头上固定连接若干类型的刀具，液冷机构固定连接支撑架。本发明通过在刀具中设置角度调节机构调节刀具在作业过程中与工件之间的角度，有效的降低刀具在工作中与工件之间的摩擦产生的热量，高效避免了积屑瘤的产生，同时设置角度调节机构与液流控制机构联动，在刀具降温的同时加大液冷机构的排量，进一步的对工件进行降温。

Description

基于车削中心的自动化数控复合机床

技术领域

本发明涉及机床加工技术领域，具体为一种基于车削中心的自动化数控复合机床。

背景技术

车削中心是以车床为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻和镗，以及副主轴的功能，使车件需要二次和三次加工的工序在车削中心上一次完成。车削中心是一种复合式的车削加工机械，能让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。在实际切削过程中，由于金属的挤压变形和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的压力和很高的切削温度。当压力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦阻力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成很薄的一层“滞流层”。当“滞流层”与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤。积屑瘤的存在会影响工件表面粗糙度，积屑瘤碎片可能会粘附在工件已加工表面上，形成硬点和毛刺，增大工件表面粗糙度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于车削中心的自动化数控复合机床，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于车削中心的自动化数控复合机床。该机床包括底座，支撑架，横架，移动机构，液冷机构，夹具，刀具以及刀具夹头部件，所述支撑架上端固定设有四个平行等长的支撑架，所述横架固定在支撑架上，所述移动机构连接在横架上，所述夹具固定连接所述移动机构，所述刀具夹头固定连接在一侧支撑架上，所述刀具夹头上固定连接若干类型的刀具，所述液冷机构固定连接所述支撑架。设置工件在移动机构的控制下移动，刀具固定不动，移动机构能像活动的上下料臂一样拾取工件并在加工后重新放下，即使在加工期间也能应用所有运动过程，这种上下料方式和传统的龙门桁架机械手或者机器人相比具有造价便宜性能可靠的优势，不同的工序合并成为一个持续的、紧凑的流程，节省了大量时间有效的节约了空间，同时在加工过程中，能有效避免铁屑乱飞。

进一步的，所述移动机构包括X轴机构，Y轴机构，Z轴机构，一号移动块以及二号移动块部件，所述X轴机构设在在横架上，所述Y轴机构两端滑动连接X轴机构，所述一号移动块一端滑动连接所述Y轴机构，所述一号移动块上设有一号孔，所述Z轴机构穿过一号孔固定连接一号移动块，所述二号移动块滑动连接所述Z轴机构，所述夹具固定连接所述二号移动块下端。所述X轴机构，Y轴机构，Z轴机构均包括伺服电机，一号同步轮，二号同步轮，同步带以及连接件部件，所述伺服电机固定连接一号同步轮，所述一号同步轮与二号同步轮之间滑动连接所述同步带，所述一号同步轮与二号同步轮均设在X轴机构、Y轴机构、Z轴机构的两端，所述连接件一端固定连接同步带，所述连接件在X轴机构中远离同步带一端固定连接Y轴机构，所述连接件在Y轴机构中远离同步带一端固定连接所述一号移动块，所述连接件在Z轴机构中远离同步带一端固定连接所述二号移动块。通过操控伺服电机即可控制夹具带动工件进行沿X轴、Y轴、Z轴移动，实现工件的全方位位置调节。

进一步的，所述底座上设有集屑槽，所述集屑槽最底端与水平面的夹角为30°，集屑槽为一端高一端低的凹槽，设置集屑槽倾斜角度为30°，能有效将加工中产生的铁屑在重力作用下会富集到集屑槽的一侧，方便后续清理。

进一步的，所述刀具中设有角度调节机构，所述角度调节机构包括转板，气室，一号套筒，一号弹簧，一号连杆，一号滑块，一号螺杆，二号螺杆，二号滑块以及二号连杆部件，所述刀具远离刀具夹头一端设有可调角度的转板，所述转板一端活动连接刀具内侧壁，所述刀具内部设有气室，所述气室一端设有开口，所述一号套筒在所述开口处固定连接气室外壁，所述一号连杆一端在一号套筒内与一号套筒内壁滑动连接，所述一号连杆一端固定连接一号弹簧，所述一号弹簧远离一号连杆一端固定连接所述一号套筒底端，所述一号连杆远离一号套筒一端固定连接一号滑块，所述一号滑块上设有二号孔，所述二号孔内设有内螺纹，所述一号螺杆穿过二号孔与一号滑块滑动螺纹连接，所述一号螺杆一端转动连接气室外壁，所述一号螺杆远离气室一端固定连接二号螺杆，所述二号螺杆与一号螺杆上螺纹旋转方向相反，所述二号滑块上设有三号孔，所述三号孔内设有内螺纹，所述二号螺杆穿过三号孔与二号滑块螺纹连接，所述二号连杆一端固定连接所述二号滑块，所述二号连杆远离二号滑块一端滑动连接所述转板。刀具在实际工作中，与工件摩擦产生大量热量，当这个热量达到一定数值时，被刀具切削下来的铁屑会被高温熔化，最终以“冷焊”的方式附着在刀具刀口部位形成积屑瘤，在刀具中设置角度调节机构，当刀具上的热量传递到刀具中时，角度调节机构控制刀具上的转板转动，增大了转板到工件的距离，进而刀具的散热效果得到提升。

进一步的，所述转板靠近二号连杆一端设有滑槽，所述二号连杆在滑槽内滑动连接所述转板。二号杆通过在转板内滑动带动转板移动以达到转板移动的目的。

进一步的，述液冷机构包括储液箱，一号管道，二号管道，增压阀门，液流控制机构以及喷嘴部件，所述储液箱固定连接所述支撑架，所述储液箱下端固定连接一号管道，所述一号管道远离储液箱一端固定连接增压阀门入口，所述增压阀门出口固定连接二号管道一端，所述二号管道远离增压阀门一端固定连接所述喷嘴，所述喷嘴靠近刀具夹头，所述液流控制机构位于二号管道内靠近喷嘴处。液冷机构在刀具实际工作中时喷洒冷却液，对工件表面进行有效降温，避免因为温度过高使得刀具上产生积屑瘤。

进一步的，所述液流控制机构包括一号磁铁，二号磁铁，二号套筒，三号连杆，二号弹簧以及弹簧片部件，所述一号磁铁固定连接所述转板靠近二号连杆一侧，所述二号磁铁固定连接三号连杆一端，所述二号套筒固定连接二号管道内壁，所述二号磁铁在二号套筒内与二号套筒内壁滑动连接，所述二号弹簧一端固定连接所述二号磁铁，所述二号弹簧远离二号磁铁一端固定连接所述二号套筒内侧底部，所述弹簧片一端固定连接二号管道内壁，所述三号连杆远离二号套筒一端与弹簧片最高处相接触。在二号管道中设置液流控制机构与角度调节机构联动，当刀具在调节角度降温的同时会联动带动液流控制机构发生改变，使得液流控制机构控制液流流量加大进一步对工件以及刀具进行降温。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过在刀具中设置角度调节机构调节刀具在作业过程中与工件之间的角度，有效的降低刀具在工作中与工件之间的摩擦产生的热量，高效避免了积屑瘤的产生，同时设置角度调节机构与液流控制机构联动，在刀具降温的同时加大液冷机构的排量，进一步的对工件进行降温。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的角度调节机构结构示意图；

图4是本发明的移动机构的驱动部件结构示意图；

图5是本发明的液流控制机构结构示意图；

图6是本发明的二号连杆与滑槽位置关系机构示意图；

图7是本发明的液流控制机构与刀具位置关系机构示意图。

图中：1-底座；2-支撑架；3-横架；4-移动机构；41-X轴机构；42-Y轴机构；43-Z轴机构；44-一号移动块；45-二号移动块；5-液冷机构；51-储液箱；52-一号管道；53-二号管道；54-增压阀门；55-液流控制机构；551-一号磁铁；552-二号磁铁；553-二号套筒；554-三号连杆；555-二号弹簧；556-弹簧片；56-喷嘴；6-夹具；7-刀具；71-角度调节机构；711-转板；7111-滑槽；712-气室；713-一号套筒；714-一号弹簧；715-一号连杆；716-一号滑块；717-一号螺杆；718-二号螺杆；719-二号滑块；720-二号连杆；8-刀具夹头；9-伺服电机；10-一号同步轮；11-二号同步轮；12-同步带；13-连接件；14-集屑槽。

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做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。

请参阅图1-7，本发明提供技术方案：该机床包括底座1，支撑架2，横架3，移动机构4，液冷机构5，夹具6，刀具7以及刀具夹头8部件，所述支撑架2上端固定设有四个平行等长的支撑架2，所述横架3固定在支撑架2上，所述移动机构4连接在横架3上，所述夹具6固定连接所述移动机构4，所述刀具夹头8固定连接在一侧支撑架2上，所述刀具夹头8上固定连接若干类型的刀具7，所述液冷机构5固定连接所述支撑架2。设置工件在移动机构4的控制下移动，刀具7固定不动，移动机构4能像活动的上下料臂一样拾取工件并在加工后重新放下，即使在加工期间也能应用所有运动过程，这种上下料方式和传统的龙门桁架机械手或者机器人相比具有造价便宜性能可靠的优势，不同的工序合并成为一个持续的、紧凑的流程，节省了大量时间有效的节约了空间，同时在加工过程中，能有效避免铁屑乱飞。所述移动机构4包括X轴机构41，Y轴机构42，Z轴机构43，一号移动块44以及二号移动块45部件，所述X轴机构41设在在横架3上，所述Y轴机构42两端滑动连接X轴机构41，所述一号移动块44一端滑动连接所述Y轴机构42，所述一号移动块44上设有一号孔，所述Z轴机构43穿过一号孔固定连接一号移动块44，所述二号移动块45滑动连接所述Z轴机构43，所述夹具6固定连接所述二号移动块45下端。所述X轴机构41，Y轴机构42，Z轴机构43均包括伺服电机9，一号同步轮10，二号同步轮11，同步带12以及连接件13部件，所述伺服电机9固定连接一号同步轮10，所述一号同步轮10与二号同步轮11之间滑动连接所述同步带12，所述一号同步轮10与二号同步轮11均设在X轴机构41、Y轴机构42、Z轴机构43的两端，所述连接件13一端固定连接同步带12，所述连接件13在X轴机构41中远离同步带12一端固定连接Y轴机构42，所述连接件13在Y轴机构42中远离同步带12一端固定连接所述一号移动块44，所述连接件13在Z轴机构43中远离同步带12一端固定连接所述二号移动块45。伺服电机9带动一号同步轮10转动，一号同步轮10与二号同步轮11上套设有同步带12，同步带12上设有连接块13，故而伺服电机9可以带动连接块13移动到指定的位置，由于连接件13在X轴机构41中远离同步带12一端固定连接Y轴机构42，所述连接件13在Y轴机构42中远离同步带12一端固定连接所述一号移动块44，所述连接件13在Z轴机构43中远离同步带12一端固定连接所述二号移动块45，因此伺服电机9可以带动夹具6沿X、Y、Z轴移动到具体位置。所述底座1上设有集屑槽14，所述集屑槽14最底端与水平面的夹角为30°。集屑槽14为一端高一端低的凹槽，设置集屑槽14倾斜角度为30°，能有效将加工中产生的铁屑在重力作用下会富集到集屑槽14的一侧，方便后续清理。所述刀具7中设有角度调节机构71，所述角度调节机构71包括转板711，气室712，一号套筒713，一号弹簧714，一号连杆715，一号滑块716，一号螺杆717，二号螺杆718，二号滑块719以及二号连杆720部件，所述刀具7远离刀具夹头8一端设有可调角度的转板711，所述转板711一端活动连接刀具7内侧壁，所述刀具7内部设有气室712，所述气室712一端设有开口，所述一号套筒713在所述开口处固定连接气室712外壁，所述一号连杆715一端在一号套筒713内与一号套筒713内壁滑动连接，所述一号连杆715一端固定连接一号弹簧714，所述一号弹簧714远离一号连杆715一端固定连接所述一号套筒713底端，所述一号连杆715远离一号套筒713一端固定连接一号滑块716，所述一号滑块716上设有二号孔，所述二号孔内设有内螺纹，所述一号螺杆717穿过二号孔与一号滑块716滑动螺纹连接，所述一号螺杆717一端转动连接气室712外壁，所述一号螺杆717远离气室712一端固定连接二号螺杆718，所述二号螺杆718与一号螺杆717上螺纹旋转方向相反，所述二号滑块719上设有三号孔，所述三号孔内设有内螺纹，所述二号螺杆718穿过三号孔与二号滑块719螺纹连接，所述二号连杆720一端固定连接所述二号滑块719，所述二号连杆720远离二号滑块719一端滑动连接所述转板711。当刀具7受热，气室712内的气体遇热膨胀，进而在一号套筒713内对一号连杆715挤压，推动一号连杆715向远离气室712的方向移动，一号连杆715带动一号滑块716向远离气室712方向移动，一号螺杆717与一号滑块716螺纹连接，故而一号螺杆717在一号滑块716的带动下转动，一号螺杆717与二号螺杆718固定连接，故而二号螺杆718与一号螺杆717一起转动，二号螺杆718上螺纹连接二号滑块719，由于一号螺杆717与二号螺杆718螺纹旋转方向相反，故而二号螺杆718旋转时，二号滑块719会向靠近气室712的方向移动，二号滑块719带动二号连杆720移动，所述转板711靠近二号连杆720一端设有滑槽7111，所述二号连杆720在滑槽7111内滑动连接所述转板711，进而二号连杆720移动的过程中带动转板711移动，转板711一端与刀具7内壁活动连接，故而转板711一端会向气室712方向转动，进而刀具7与工件之间的距离变大，达到了对刀具7的降温效果。所述液冷机构5包括储液箱51，一号管道52，二号管道53，增压阀门54，液流控制机构55以及喷嘴56部件，所述储液箱51固定连接所述支撑架2，所述储液箱51下端固定连接一号管道52，所述一号管道52远离储液箱51一端固定连接增压阀门54入口，所述增压阀门54出口固定连接二号管道53一端，所述二号管道53远离增压阀门54一端固定连接所述喷嘴56，所述喷嘴56靠近刀具夹头8，所述液流控制机构55位于二号管道53内靠近喷嘴56处。所述液流控制机构55包括一号磁铁551，二号磁铁552，二号套筒553，三号连杆554，二号弹簧555以及弹簧片556部件，所述一号磁铁551固定连接所述转板711靠近二号连杆720一侧，所述二号磁铁552固定连接三号连杆554一端，所述二号套筒553固定连接二号管道53内壁，所述二号磁铁552在二号套筒553内与二号套筒553内壁滑动连接，所述二号弹簧555一端固定连接所述二号磁铁552，所述二号弹簧555远离二号磁铁552一端固定连接所述二号套筒553内侧底部，所述弹簧片556一端固定连接二号管道53内壁，所述三号连杆554远离二号套筒553一端与弹簧片556最高处相接触。 转板711靠近气室712的一端设有了一号磁铁551，二号磁铁552设置在二号管道53内，当刀具7温度较高，刀具7中一号磁铁551在转板711的带动下靠近二号磁铁552，二号磁铁552与一号磁铁551磁极相反，故而当一号磁铁551靠近时，二号磁铁552会向远离一号磁铁551的方向移动，二号磁铁552推动三号连杆554前进，进而三号连杆554压缩弹簧片556，故而使得液流控制系统55的液流排量增大，达到进一步对工件降温的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于车削中心的自动化数控复合机床，其特征在于：该机床包括底座(1)，支撑架(2)，横架(3)，移动机构，液冷机构，夹具(6)，刀具(7)以及刀具夹头(8)部件，所述支撑架(2)上端固定设有四个平行等长的支撑架(2)，所述横架(3)固定在支撑架(2)上，所述移动机构连接在横架(3)上，所述夹具(6)固定连接所述移动机构，所述刀具夹头(8)固定连接在一侧支撑架(2)上，所述刀具夹头(8)上固定连接若干类型的刀具(7)，所述液冷机构固定连接所述支撑架(2)；

所述移动机构包括X轴机构(41)，Y轴机构(42)，Z轴机构(43)，一号移动块(44)以及二号移动块(45)部件，所述X轴机构(41)设在横架(3)上，所述Y轴机构(42)两端滑动连接X轴机构(41)，所述一号移动块(44)一端滑动连接所述Y轴机构(42)，所述一号移动块(44)上设有一号孔，所述Z轴机构(43)穿过一号孔固定连接一号移动块(44)，所述二号移动块(45)滑动连接所述Z轴机构(43)，所述夹具(6)固定连接所述二号移动块(45)下端；

所述X轴机构(41)，Y轴机构(42)，Z轴机构(43)均包括伺服电机(9)，一号同步轮(10)，二号同步轮(11)，同步带(12)以及连接件(13)部件，所述伺服电机(9)固定连接一号同步轮(10)，所述一号同步轮(10)与二号同步轮(11)之间滑动连接所述同步带(12)，所述一号同步轮(10)与二号同步轮(11)均设在X轴机构(41)、Y轴机构(42)、Z轴机构(43)的两端，所述连接件(13)一端固定连接同步带(12)，所述连接件(13)在X轴机构(41)中远离同步带(12)一端固定连接Y轴机构(42)，所述连接件(13)在Y轴机构(42)中远离同步带(12)一端固定连接所述一号移动块(44)，所述连接件(13)在Z轴机构(43)中远离同步带(12)一端固定连接所述二号移动块(45)；

所述底座(1)上设有集屑槽(14)，所述集屑槽(14)最底端与水平面的夹角为30°；

所述刀具(7)中设有角度调节机构，所述角度调节机构包括转板(711)，气室(712)，一号套筒(713)，一号弹簧(714)，一号连杆(715)，一号滑块(716)，一号螺杆(717)，二号螺杆(718)，二号滑块(719)以及二号连杆(720)部件，所述刀具(7)远离刀具夹头(8)一端设有可调角度的转板(711)，所述转板(711)一端活动连接刀具(7)内侧壁，所述刀具(7)内部设有气室(712)，所述气室(712)一端设有开口，所述一号套筒(713)在所述开口处固定连接气室(712)外壁，所述一号连杆(715)一端在一号套筒(713)内与一号套筒(713)内壁滑动连接，所述一号连杆(715)一端固定连接一号弹簧(714)，所述一号弹簧(714)远离一号连杆(715)一端固定连接所述一号套筒(713)底端，所述一号连杆(715)远离一号套筒(713)一端固定连接一号滑块(716)，所述一号滑块(716)上设有二号孔，所述二号孔内设有内螺纹，所述一号螺杆(717)穿过二号孔与一号滑块(716)滑动螺纹连接，所述一号螺杆(717)一端转动连接气室(712)外壁，所述一号螺杆(717)远离气室(712)一端固定连接二号螺杆(718)，所述二号螺杆(718)与一号螺杆(717)上螺纹旋转方向相反，所述二号滑块(719)上设有三号孔，所述三号孔内设有内螺纹，所述二号螺杆(718)穿过三号孔与二号滑块(719)螺纹连接，所述二号连杆(720)一端固定连接所述二号滑块(719)，所述二号连杆(720)远离二号滑块(719)一端滑动连接所述转板(711 )。

2.根据权利要求1所述的一种基于车削中心的自动化数控复合机床，其特征在于：所述转板(711)靠近二号连杆(720)一端设有滑槽(7111)，所述二号连杆(720)在滑槽(7111)内滑动连接所述转板(711)。

3.根据权利要求2所述的一种基于车削中心的自动化数控复合机床，其特征在于：所述液冷机构包括储液箱(51)，一号管道(52)，二号管道(53)，增压阀门(54)，液流控制机构以及喷嘴(56)部件，所述储液箱(51)固定连接所述支撑架(2)，所述储液箱(51)下端固定连接一号管道(52)，所述一号管道(52)远离储液箱(51)一端固定连接增压阀门(54)入口，所述增压阀门(54)出口固定连接二号管道(53)一端，所述二号管道(53)远离增压阀门(54)一端固定连接所述喷嘴(56)，所述喷嘴(56)靠近刀具夹头(8)，所述液流控制机构位于二号管道(53)内靠近喷嘴(56)处。

4.根据权利要求3所述的一种基于车削中心的自动化数控复合机床，其特征在于：所述液流控制机构包括一号磁铁(551)，二号磁铁(552)，二号套筒(553)，三号连杆(554)，二号弹簧(555)以及弹簧片(556)部件，所述一号磁铁(551)固定连接所述转板(711)靠近二号连杆(720)一侧，所述二号磁铁(552)固定连接三号连杆(554)一端，所述二号套筒(553)固定连接二号管道(53)内壁，所述二号磁铁(552)在二号套筒(553)内与二号套筒(553)内壁滑动连接，所述二号弹簧(555)一端固定连接所述二号磁铁(552)，所述二号弹簧(555)远离二号磁铁(552)一端固定连接所述二号套筒(553)内侧底部，所述弹簧片(556)一端固定连接二号管道(53)内壁，所述三号连杆(554)远离二号套筒(553)一端与弹簧片(556)最高处相接触。

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