CN113695605A - 一种立式机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式机床，涉及到机床领域，该立式机床的刀具侧组件包括固定筒、固定盘、转盘、压盘和刀具座：固定筒的下端朝内侧延伸形成托边；固定盘位于固定筒内并固定承载在托边上，固定盘具有轴线为固定盘其中一条半径的固定通槽；转盘转动设置在固定盘上，转盘具有轴线为涡状线的螺旋通槽；压盘转动设置在转盘上，压盘具有轴线为压盘其中一条半径的压盘通槽；固定筒、固定盘、转盘和压盘同轴设置；圆柱主体配合在固定通槽和螺旋通槽上，端盖位于压盘通槽内或端盖被压在压盘下方。该立式机床在刀具座可运动的前提条件下，保证了刀具座的位置保持稳定性。

Description

一种立式机床

技术领域

本发明涉及机床领域，具体涉及一种立式机床。

背景技术

现有立式机床为了保证工作的稳定性，在立式机床的加工过程中，通常采用刀具固定、工件旋转的方式对原材料进行加工；在非加工状态下，可以适当调节刀具的位置，以满足实际的加工需求。

在现有的立式机床结构中，位于相对下方的用于夹持工件及相关材料的夹持底座结构较为稳定，而位于相对上方的用于夹持刀具的夹持结构如果选用固定不可移动的形式，虽然刀具固定较为稳定，但刀具的位置调节较为不便；若夹持结构采用可移动的形式，夹持结构一般设置在一驱动组件的工作末端上，刀具在驱动组件的驱动下，根据加工需求在非加工状态下进行位置的调节和运动。

相对而言，在夹持结构采用可移动的形式时，刀具的位置保持稳定性不如工件的位置保持稳定性强，因此，如果需要提升立式机床的加工性能，需要对立式机床中性能相对短板的刀具一侧的相关结构进行改进。

发明内容

本发明提供了一种立式机床，该立式机床通过固定盘、转盘和压盘对刀具座进行限位，在刀具座可运动的前提条件下，保证了刀具座的位置保持稳定性，对提高立式机床的工作性能具有良好的效果。

相应的，本发明提供了一种立式机床，包括工件侧组件及刀具侧组件，所述刀具侧组件设置在所述工件侧组件上方，所述刀具侧组件包括固定筒、固定盘、转盘、压盘和刀具座：

所述固定筒的下端朝内侧延伸形成托边；

所述固定盘位于所述固定筒内并固定承载在所述托边上，所述固定盘具有轴线沿所述固定盘其中一条半径方向设置的固定通槽；

所述转盘转动设置在所述固定盘上，所述转盘具有轴线为涡状线的螺旋通槽；

所述压盘转动设置在所述转盘上，所述压盘具有轴线沿所述压盘其中一条半径方向设置的压盘通槽；

所述固定筒、固定盘、转盘和压盘同轴设置；

所述刀具座包括圆柱主体和端盖，所述端盖设置在所述圆柱主体上且所述端盖的直径大于所述圆柱主体；

所述圆柱主体的直径、所述固定通槽的槽宽和所述螺旋通槽的槽宽相适配，所述端盖的直径与所述压盘通槽相适配；

所述圆柱主体配合在所述固定通槽和所述螺旋通槽上，所述端盖位于所述压盘通槽内或所述端盖被压在所述压盘下方。

可选的实施方式，所述刀具侧组件还包括两轴机械臂，所述两轴机械臂位于所述压盘上空；

所述两轴机械臂包括工作末端、第一臂和第二臂；

所述第二臂滑动设置在所述第一臂上，且所述第二臂沿所述第一臂的轴线方向运动；

所述工作末端滑动设置在所述第二臂上，且所述工作末端沿所述第二臂的轴线方向运动；

所述第一臂的轴线与所述固定通槽的轴线平行。

可选的实施方式，所述刀具侧组件还包括转盘驱动组件，所述转盘驱动组件用于驱动所述转盘转动。

可选的实施方式，所述转盘驱动组件包括转盘驱动末端齿轮，所述转盘的外周设置有转盘啮合齿；

所述转盘驱动末端齿轮穿过所述固定筒并与所述转盘啮合齿啮合。

可选的实施方式，所述刀具侧组件还包括压盘驱动组件，所述压盘驱动组件用于驱动所述压盘转动。

可选的实施方式，所述压盘驱动组件包括压盘驱动末端齿轮和浮动连接装置，所述压盘的顶面周缘设置有压盘啮合齿；

所述压盘驱动末端齿轮基于所述浮动连接装置保持与所述压盘啮合齿啮合。

可选的实施方式，所述端盖的侧面设置为斜面，所述压盘通槽的下端设置有与所述斜面相配合的倒角。

可选的实施方式，所述工作末端具有朝下方凸起的电磁铁，所述端盖上设置有与所述电磁铁配合的凹槽。

可选的实施方式，所述刀具座的下方设置有刀具，所述刀具与刀具座为一体结构。

综上，本发明提供了一种立式机床，该立式机床具有特殊结构的刀具侧组件，该刀具侧组件上的刀具座能够沿一直线轨迹运动，刀具座的驱动由转盘的轴线为涡状线轨迹的螺旋通槽实现，在螺旋通槽与固定槽的配合下，实现了刀具座的直线运动；在刀具座的任一位置上，转盘以及固定盘利用自身的大重量、大惯性的特点从多个方向对刀具座进行固定，保证了刀具座在水平方向的位置稳定性；在竖直方向上，压盘通过自身重量对刀具座进行竖直方向的限位，保证了刀具座在竖直方向的位置的稳定性；此外，压盘利用压盘通槽的设计，可对刀具座的运动进行避让，一方面有利于刀具座在水平方向上的运动，另一方面有利于刀具座的更换。

附图说明

图1为本发明实施例的立式机床三维结构示意图。

图2为本发明实施例的刀具侧组件的部分剖面结构示意图。

图3为本发明实施例的固定盘三维结构示意图。

图4为本发明实施例的转盘三维结构示意图。

图5为本发明实施例的压盘三维结构示意图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的立式机床三维结构示意图，具体的，本发明实施例提供了一种立式机床100，所述立式机床100包括工件侧组件101及刀具侧组件102，所述刀具侧组件102设置在所述工件侧组件101上方，具体的，工件侧组件101主要是指立式机床中位于下部用于固定工件以及驱动工件旋转的相关结构，立式机床一般还包括如壳体、散热结构、冷却液循环结构等装置结构，本发明实施例仅针对刀具侧组件的结构进行说明，其余装置结构可参照现有技术实现。

图2为本发明实施的刀具侧组件的部分剖面结构示意图。具体的，在本发明实施例中，所述刀具侧组件包括固定筒1、固定盘2、转盘3、压盘5和刀具座16。

在本发明实施例中，所述固定筒是指在刀具侧组件中位置相对固定的一个部件，固定盘、转盘、压盘等结构的位置描述及其运动描述均以固定筒作为参考；实际实施中，固定筒可以为相对于刀具侧组件102固定的一个部件，若固定筒的尺寸过小，不足以满足工件侧组件的加工需求，可将固定筒设置在多轴机械臂上，通过多轴机械臂与固定筒的连接带动固定筒运动，以用于调节固定筒与工件侧组件的相对位置，从而调节刀具座16的可运动范围，以满足实际加工需求。具体的，多轴机械臂由于不需要频繁运动，具体实施中可采用重型多轴机械臂，以满足负载的需求。

在本发明实施例中，所述固定筒的下端朝内侧延伸形成托边，所述托边用于对内部的零部件进行支撑承载。具体的，固定筒的内壁用于从圆周方向对固定盘、转盘和压盘进行水平方向的限位，托边用于在重力作用下供固定盘、转盘和压盘进行支撑以变相形成竖直方向的限位。

图3为本发明实施例的固定盘2三维结构示意图。

所述固定盘2位于所述固定筒1内并固定承载在所述托边上，所述固定盘2具有轴线为所述固定盘2其中一条半径的固定通槽14，具体实施中，由于固定盘2为固定结构，所述固定通槽14可贯穿所述固定盘2的侧壁，所述固定通槽14也可不贯穿所述固定盘2的侧壁，并不会影响其固定的稳定性。具体实施中，为了平衡固定盘的重心，防止重心偏移，可在固定盘2上设置两条固定通槽14，所述两条固定通槽14关于所述固定盘2的轴线位置对称。

图4为本发明实施例的转盘3三维结构示意图。

所述转盘3转动设置在所述固定盘2上，所述转盘3具有轴线为涡状线的螺旋通槽13；具体实施中，由于转盘3是需要转动的，考虑到转盘3的上方为压盘，转盘的下方为固定盘，转盘3的驱动仅能从转盘3的轴端或转盘3的外侧面实现，同时，考虑到转盘3的外周需要与固定筒的内侧壁保持接触以保证转动的稳定性，因此，所述螺旋通槽13的末端位于所述转盘3的内部，不会从转盘3的侧面穿出，以避免对转盘3的转动产生干扰。

图5为本发明实施例的压盘5三维结构示意图。

所述压盘5转动设置在所述转盘3上，所述压盘5具有轴线为所述压盘5其中一条半径的压盘通槽11；具体的，为了避免对顶面周缘的啮合齿产生影响，所述压盘通槽11不能贯穿所述压盘通槽11的侧壁。具体的，压盘5在本发明实施例的刀具侧组件中的作用是压紧刀具座，以避免刀具座从上方脱出，相应的，压盘5在选用材料时应考虑密度较大的材料；进一步的，由于压盘5在实际工作中的动作仅为自转，因此，还可以使压盘5带有磁性，以对刀具座提供更大的压力；磁性的产生来源可选为在压盘5中嵌入永磁式磁铁，也可以选择在压盘5中嵌入电磁铁的方式实现。

所述固定筒1、固定盘2、转盘3和压盘5同轴设置；具体的，转盘3和压盘5的自转轴线也应保持同轴，相应的，在本发明实施例中，由于并未采用连接轴等部件对所述固定筒1、固定盘2、转盘3和压盘5进行连接，因此，在所述固定筒1、固定盘2、转盘3和压盘5中，为了保持同轴特征，固定盘2、转盘3和压盘5的侧面应分别与固定筒1的内壁相配合。

具体的，所述刀具座16包括圆柱主体15和端盖12，所述端盖12设置在所述圆柱主体15上且所述端盖12的直径大于所述圆柱主体15；端盖12主要起到了防止刀具座16从下方脱出的作用。

所述圆柱主体15的直径、所述固定通槽14的槽宽和所述螺旋通槽13的槽宽相适配，所述端盖12的直径与所述压盘通槽11相适配；所述圆柱主体15配合在所述固定通槽14和所述螺旋通槽13上，所述端盖12位于所述压盘通槽11内或所述端盖12被压在所述压盘5下方。

具体的，圆柱主体15配合在固定通槽14和螺旋通槽13上，由于尺寸的适配关系，固定盘2的通槽在与圆柱主体15发生配合时，固定盘2主要限制圆柱主体15沿圆周切线方向的位置，螺旋通槽13在与圆柱主体15发生配合时，转盘3主要限制圆柱主体15沿接近于半径方向的限位，在固定通槽14和螺旋通槽13的限制下，圆柱主体15的侧壁至少受到四个方向的作用力限制，其水平方向位置较为稳定。

具体的，所述端盖12位于所述压盘通槽11内或所述端盖12被压在所述压盘5下方，端盖12所处的状态根据刀具座16的状态确定。具体的，在本发明实施例中，刀具座16的具体运动轨迹为直线轨迹，刀具座16的运动需要转盘3和压盘5的配合，具体的，转盘3进行转动时，由于固定盘2限制了刀具座16仅能沿半径方向运动，因此，在螺旋通槽13的驱动下，刀具座16沿固定槽缓慢运动；为了保证刀具座16的运动不会受阻，此时压盘5应转动至端盖12位于所述压盘通槽11内的位置，当刀具座16运动到位之后，压盘5转动，端盖12被压盘5压在下方，刀具座16的竖直方向被完全限位。

需要说明的是，在本发明实施例中，利用转盘的转动带动螺旋通槽的转动，从而带动配合在螺旋通槽内的刀具座的运动的前提条件是需要利用固定通槽对刀具座进行一定程度上的运动限制，以保证刀具座能够沿着固定通槽进行运动；从螺旋通槽与圆柱主体的配合情况可知，通过合理设置螺旋通槽的涡状线的轨迹，转盘对刀具座的驱动存在着自锁的情况，即通过转盘可以较为简单的驱动刀具座运动，而刀具座的运动则较难驱动转盘的运动，因此，刀具座在立式机床工作时，刀具座的稳定性是能够得到保证的，不会因为转盘是可转动结构而导致刀具座的固定不够牢固。

具体的，关于自锁结构的实现原理为，刀具座在固定槽的作用下，刀具座可供运动的方向为固定盘的半径方向，而在转盘的转动过程中，由于涡状线的半径的变化，在螺旋通槽的任意位置上，刀具座具有一个沿所述半径方向上的较小的一个分力；若需要刀具座反向驱动转盘转动，一方面，由于转盘的惯性（重量）相对较大，另一方面由于作用力方向的问题，需要极大的驱动力才能通过刀具座驱动转盘转动。

进一步的，所述刀具侧组件还包括两轴机械臂，所述两轴机械臂位于所述压盘5上空；所述两轴机械臂包括工作末端9、第一臂7和第二臂8；所述第二臂滑动设置在所述第一臂上，且所述第二臂沿所述第一臂的轴线方向运动；所述工作末端滑动设置在所述第二臂上，且所述工作末端沿所述第二臂的轴线方向运动；所述第一臂7的轴线与所述固定通槽14的轴线平行。两轴机械臂可实现的功能包括更换刀具座16、辅助刀具座16的移动等功能。

进一步的，为了转盘3转动的自动化，所述刀具侧组件还包括转盘驱动组件，所述转盘驱动组件用于驱动所述转盘3转动。

进一步的，所述转盘驱动组件包括转盘驱动末端齿轮4，所述转盘3的外周设置有转盘啮合齿；所述转盘驱动末端齿轮4穿过所述固定筒1并与所述转盘啮合齿啮合。具体的，在本发明实施例的附图中仅示意出转盘驱动末端齿轮4的结构示意，转盘驱动末端齿轮4的前端一般会连接有驱动机构、变速机构等设备，具体实施中可根据现有技术进行实施。

进一步的，所述刀具侧组件还包括压盘5驱动组件，所述压盘5驱动组件用于驱动所述压盘5转动。

进一步的，所述压盘驱动组件包括压盘驱动末端齿轮6和浮动连接装置，所述压盘5的顶面周缘设置有压盘啮合齿；所述压盘驱动末端齿轮6基于所述浮动连接装置保持与所述压盘啮合齿啮合。具体的，由于压盘5的姿态会存在竖直方向的波动变化，因此，需要一个浮动连接装置保证压盘驱动末端齿轮6与压盘啮合齿的啮合，具体的，浮动连接装置一般是可以为带弹性的连接件，通过软轴等可变形连接件对压盘驱动末端齿轮6进行下压。

进一步的，所述端盖12的侧面设置为斜面，所述压盘通槽11的下端设置有与所述斜面相配合的倒角。压盘通槽11的倒角能够与端盖12的斜面产生配合，在压盘5转动时，让端盖12能够将压盘5顶起，以使压盘5能够压在端盖12上。

进一步的，所述工作末端9具有朝下方凸起的电磁铁10，所述端盖12上设置有与所述电磁铁10配合的凹槽。采用电磁驱动刀具座16的形式，可避免使用机械夹持结构，降低设备的结构复杂性，降低其控制难度。

进一步的，所述刀具座16的下方设置有刀具，所述刀具与刀具座16为一体结构。具体的，刀具座16与刀具的连接方式可根据现有技术进行，由于部分刀具在作业时需要较大的固定角度，因此，刀具需要后期从下端安装在刀具座16上；对于部分设置角度较小的刀具而言，可将刀具与刀具座16加工为一体结构，利用刀具座16更换的方式对刀具进行更换，以加快换刀速度。

综上，本发明实施例提供了一种立式机床，该立式机床具有特殊结构的刀具侧组件，该刀具侧组件上的刀具座能够沿一直线轨迹运动，刀具座的驱动由转盘的轴线为涡状线轨迹的螺旋通槽实现，在螺旋通槽与固定槽的配合下，实现了刀具座的直线运动；在刀具座的任一位置上，转盘以及固定盘利用自身的大重量、大惯性的特点从多个方向对刀具座进行固定，保证了刀具座在水平方向的位置稳定性；在竖直方向上，压盘通过自身重量对刀具座进行竖直方向的限位，保证了刀具座在竖直方向的位置的稳定性；此外，压盘利用压盘通槽的设计，可对刀具座的运动进行避让，一方面有利于刀具座在水平方向上的运动，另一方面有利于刀具座的更换。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种立式机床，包括工件侧组件及刀具侧组件，所述刀具侧组件设置在所述工件侧组件上方，其特征在于，所述刀具侧组件包括固定筒、固定盘、转盘、压盘和刀具座：

所述固定筒的下端朝内侧延伸形成托边；

所述固定盘位于所述固定筒内并固定承载在所述托边上，所述固定盘具有轴线沿所述固定盘其中一条半径方向设置的固定通槽；

所述转盘转动设置在所述固定盘上，所述转盘具有轴线为涡状线的螺旋通槽；

所述压盘转动设置在所述转盘上，所述压盘具有轴线沿所述压盘其中一条半径方向设置的压盘通槽；

所述固定筒、固定盘、转盘和压盘同轴设置；

所述刀具座包括圆柱主体和端盖，所述端盖设置在所述圆柱主体上且所述端盖的直径大于所述圆柱主体；

所述圆柱主体的直径、所述固定通槽的槽宽和所述螺旋通槽的槽宽相适配，所述端盖的直径与所述压盘通槽相适配；

所述圆柱主体配合在所述固定通槽和所述螺旋通槽上，所述端盖位于所述压盘通槽内或所述端盖被压在所述压盘下方。

2.如权利要求1所述的立式机床，其特征在于，所述刀具侧组件还包括两轴机械臂，所述两轴机械臂位于所述压盘上空；

所述两轴机械臂包括工作末端、第一臂和第二臂；

所述第二臂滑动设置在所述第一臂上，且所述第二臂沿所述第一臂的轴线方向运动；

所述工作末端滑动设置在所述第二臂上，且所述工作末端沿所述第二臂的轴线方向运动；

所述第一臂的轴线与所述固定通槽的轴线平行。

3.如权利要求1所述的立式机床，其特征在于，所述刀具侧组件还包括转盘驱动组件，所述转盘驱动组件用于驱动所述转盘转动。

4.如权利要求3所述的立式机床，其特征在于，所述转盘驱动组件包括转盘驱动末端齿轮，所述转盘的外周设置有转盘啮合齿；

所述转盘驱动末端齿轮穿过所述固定筒并与所述转盘啮合齿啮合。

5.如权利要求1所述的立式机床，其特征在于，所述刀具侧组件还包括压盘驱动组件，所述压盘驱动组件用于驱动所述压盘转动。

6.如权利要求5所述的立式机床，其特征在于，所述压盘驱动组件包括压盘驱动末端齿轮和浮动连接装置，所述压盘的顶面周缘设置有压盘啮合齿；

所述压盘驱动末端齿轮基于所述浮动连接装置保持与所述压盘啮合齿啮合。

7.如权利要求1所述的立式机床，其特征在于，所述端盖的侧面设置为斜面，所述压盘通槽的下端设置有与所述斜面相配合的倒角。

8.如权利要求2所述的立式机床，其特征在于，所述工作末端具有朝下方凸起的电磁铁，所述端盖上设置有与所述电磁铁配合的凹槽。

9.如权利要求1所述的立式机床，其特征在于，所述刀具座的下方设置有刀具，所述刀具与刀具座为一体结构。

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