CN113732732A - 一种多轴加工中心及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多轴加工中心及其加工方法，属于多轴加工技术领域，包括底座、工作台、X轴滑动组件、左向移动式龙门和右向移动式龙门，所述底座的两侧边缘处均设置有X轴滑动组件，底座的左端通过X轴滑动组件滑动连接有左向移动式龙门，底座的右端通过X轴滑动组件滑动连接有右向移动式龙门，所述左向移动式龙门和右向移动式龙门的下方铺设有工作台，工作台滑动连接于底座上方。具有可移动的双龙门，左右龙门可以联动加工同一产品，也可以单独运动加工不同产品，且配合可移动工作台，加工和上下料同时进行，提升加工效率，加工适应性强。

Description

一种多轴加工中心及其加工方法
技术领域
本发明涉及多轴加工技术领域，特别涉及一种多轴加工中心及其加工方法。
背景技术
加工中心可以自动选择加工方式、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成多种工序，减少了工件装夹、测量和机床调整等辅助工序时间，经过改进实现多轴加工，多轴加工准确地说应该是多坐标联动加工。当前大多数控加工设备最多可以实现五坐标联动，这类设备的种类很多，结构类型和控制系统都各不相同。
专利号为CN201910444820.2的专利公开了一种分体或组合式多轴加工中心。所述的组合式多轴加工中心在两个机座上分别装有移动导轨，移动导轨上分别依次对称的装有同类或不同类型的加工中心，两个对称的加工中心之间分别装有工作台，各工作台上分别装有分度盘，分度盘与装在工作台上的工作台旋转伺服电机相连接。在两个机座和各加工中心的外围四周均装有钢化玻璃墙，钢化玻璃墙的两端分别开有端部滑动门，各加工中心的后侧部位别开有机床后滑动门。但是，上述专利的多轴加工结构之间简单组合并未形成相互配合运行，且为单一横梁上的多个加工结构，对于长度较长的工件无法实现在工件不同长度位置上进行同时加工，在原有加工中心的基础并未扩展可加工范围，因此，增设多轴加工所提升的加工效率仅为原有加工效率的20％～30％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多轴加工中心及其加工方法，具有可移动的双龙门，双龙门采用双系统控制，左右龙门可以联动加工同一产品，也可以单独运动加工不同产品，且配合可移动工作台，加工和上下料同时进行，提升加工效率，可以加工不同产品和超长的产品，加工适应性强，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多轴加工中心，包括底座、工作台、X轴滑动组件、左向移动式龙门和右向移动式龙门，所述底座的两侧边缘处均设置有X轴滑动组件，底座的左端通过X轴滑动组件滑动连接有左向移动式龙门，底座的右端通过X轴滑动组件滑动连接有右向移动式龙门，所述左向移动式龙门和右向移动式龙门的下方铺设有工作台，工作台滑动连接于底座上方。
进一步地，所述左向移动式龙门和右向移动式龙门的结构一致，所述左向移动式龙门包括横梁、Y轴滑动组件、Z轴滑动组件、刀具安装架、加工刀具和滑块，所述横梁的侧壁上设置有Y轴滑动组件，所述横梁通过Y轴滑动组件滑动连接有两块滑块，滑块所述滑块上均设置有Z轴滑动组件，所述滑块通过Z轴滑动组件滑动连接有刀具安装架，所述刀具安装架的下端安装有加工刀具。
进一步地，所述刀具安装架上安装有对接装置，所述对接装置包括红外线发射器和红外线接收器，所述刀具安装架的一侧安装有红外线发射器，刀具安装架的另一侧安装有红外线接收器，刀具安装架上的红外线发射器与另一个刀具安装架上的红外线接收器相互对接。
进一步地，所述对接装置和刀具安装架之间连接有多向旋转接头。
进一步地，所述横梁的中部设置缺口，缺口中安装有推动气缸、内滑轨、外滑轨、旋转电机、纵向滑槽、背板和Y轴滑轨，所述横梁的外壁上设置有Y轴滑轨，所述Y轴滑轨的中部设置有活动连接有的外滑轨，所述外滑轨的背部固定连接有旋转电机的输出端，所述旋转电机安装于背板上，缺口的两侧设置有向上延伸的纵向滑槽，纵向滑槽中滑动连接有背板，缺口的内壁上固定连接有推动气缸，所述推动气缸的气杆固定连接有内滑轨。
进一步地，所述X轴滑动组件和左向移动式龙门之间、X轴滑动组件和右向移动式龙门之间、Y轴滑动组件和滑块之间、Z轴滑动组件和刀具安装架之间、纵向滑槽和背板之间均连接有滑轨驱动结构。
进一步地，所述滑轨驱动结构包括电机、齿条和齿轮，电机连接齿轮，齿轮与齿条啮合，电机驱动齿轮沿齿条转动，X轴滑动组件和左向移动式龙门之间滑动时，齿条固定连接于X轴滑动组件上，电机安装于左向移动式龙门上；X轴滑动组件和右向移动式龙门之间滑动时，齿条固定连接于X轴滑动组件上，电机安装于右向移动式龙门上；Y轴滑动组件和滑块之间滑动时，齿条固定连接于Y轴滑动组件上，电机安装于滑块上；Z轴滑动组件和刀具安装架之间滑动时，齿条固定连接于Z轴滑动组件上，电机安装于刀具安装架上，纵向滑槽和背板之间滑动时，齿条固定连接于纵向滑槽上，电机安装于背板上。
根据本发明的另一方面，提供了一种多轴加工中心的加工方法，包括以下步骤：
S101：待加工工件从工作台的左侧上料；
S102：左向移动式龙门和右向移动式龙门中任意一个或两个对工件进行加工；
S103：加工完成后工件从工作台的右侧下料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的一种多轴加工中心及其加工方法，具有可移动的双龙门，双龙门采用双系统控制，左右龙门可以联动加工同一产品，也可以单独运动加工不同产品，且配合可移动工作台，加工和上下料同时进行，将加工效率提升％，可以加工不同产品和超长的产品，加工适应性强。
2、本发明提出的一种多轴加工中心及其加工方法，形成一个循环对接，相邻刀具之间作为彼此的参照物，相互参照定位，从而构成动态的加工定位系统，提高定位精度以及定位的效率，在同时驱动多个加工刀具加工运行时能够避免相邻加工刀具之间相互碰撞，提高多刀具加工运行的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例一中的多轴加工中心的整体结构图；
图2为本发明实施例一中的多轴加工中心的主视图；
图3为本发明实施例一中的多轴加工中心的侧视图；
图4为本发明实施例一中的多轴加工中心的俯视图；
图5为本发明实施例一中的多轴加工中心的左向移动式龙门结构图；
图6为本发明实施例二中的多轴加工中心的对接装置结构图；
图7为本发明实施例三中的多轴加工中心的左向移动式龙门结构图；
图8为本发明实施例三中的多轴加工中心的外滑轨连接图；
图9为本发明的多轴加工中心的加工方法流程图。
图中：1、底座；2、工作台；3、X轴滑动组件；4、左向移动式龙门；41、横梁；42、Y轴滑动组件；43、Z轴滑动组件；44、刀具安装架；45、加工刀具；46、滑块；5、右向移动式龙门；6、缺口；61、推动气缸；62、内滑轨；63、外滑轨；64、旋转电机；65、纵向滑槽；66、背板；67、Y轴滑轨；7、对接装置；71、红外线发射器；72、红外线接收器。
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。
实施例一
参阅图1至图4，一种多轴加工中心，包括底座1、工作台2、X轴滑动组件3、左向移动式龙门4和右向移动式龙门5，底座1的两侧边缘处均设置有X轴滑动组件3，底座1的左端通过X轴滑动组件3滑动连接有左向移动式龙门4，底座1的右端通过X轴滑动组件3滑动连接有右向移动式龙门5，左向移动式龙门4和右向移动式龙门5的下方铺设有工作台2，工作台2滑动连接于底座1上方，两者之间通过滑轨驱动结构相互连接。
参阅图5，左向移动式龙门4和右向移动式龙门5的结构一致，左向移动式龙门4包括横梁41、Y轴滑动组件42、Z轴滑动组件43、刀具安装架44、加工刀具45和滑块46，横梁41的侧壁上设置有Y轴滑动组件42，横梁41通过Y轴滑动组件42滑动连接有两块滑块46，滑块46滑块46上均设置有Z轴滑动组件43，滑块46通过Z轴滑动组件43滑动连接有刀具安装架44，刀具安装架44的下端安装有加工刀具45；X轴滑动组件3和左向移动式龙门4之间、X轴滑动组件3和右向移动式龙门5之间、Y轴滑动组件42和滑块46之间、Z轴滑动组件43和刀具安装架44之间均连接有滑轨驱动结构，滑轨驱动结构包括电机、齿条和齿轮，电机连接齿轮，齿轮与齿条啮合，电机驱动齿轮沿齿条转动，进而带动两个结构之间相互滑动；X轴滑动组件3和左向移动式龙门4之间滑动时，齿条固定连接于X轴滑动组件3上，电机安装于左向移动式龙门4上；X轴滑动组件3和右向移动式龙门5之间滑动时，齿条固定连接于X轴滑动组件3上，电机安装于右向移动式龙门5上；Y轴滑动组件42和滑块46之间滑动时，齿条固定连接于Y轴滑动组件42上，电机安装于滑块46上；Z轴滑动组件43和刀具安装架44之间滑动时，齿条固定连接于Z轴滑动组件43上，电机安装于刀具安装架44上。
实施例二
本实施例和实施例一的区别仅在于本实施例中增设有对接装置7。
参阅图6，刀具安装架44上安装有对接装置7，对接装置7包括红外线发射器71和红外线接收器72，刀具安装架44的一侧安装有红外线发射器71，刀具安装架44的另一侧安装有红外线接收器72，刀具安装架44上的红外线发射器71与另一个刀具安装架44上的红外线接收器72相互对接；具体的，将左向移动式龙门4上左侧的刀具安装架44标记为A刀具安装架44，A刀具安装架44的后侧侧壁上安装有红外线发射器71，该红外线发射器71标记为A1，A刀具安装架44的右侧侧壁上安装有红外线接收器72，该红外线接收器72标记为A2，左向移动式龙门4上右侧的刀具安装架44标记为B刀具安装架44，B刀具安装架44的后侧侧壁上安装有红外线接收器72，该红外线接收器72标记为B2，B刀具安装架44的左侧侧壁上安装有红外线发射器71，该红外线发射器71标记为B1，将右向移动式龙门5上左侧的刀具安装架44标记为C刀具安装架44，C刀具安装架44的前侧侧壁上安装有红外线发射器71，该红外线发射器71标记为C1，C刀具安装架44的左侧侧壁上安装有红外线接收器72，该红外线接收器72标记为C2，右向移动式龙门5上右侧的刀具安装架44标记为D刀具安装架44，D刀具安装架44的前侧侧壁上安装有红外线接收器72，该红外线接收器72标记为D2，D刀具安装架44的右侧侧壁上安装有红外线发射器71，该红外线发射器71标记为D1，则四个刀具安装架44上的对接装置7形成，A1对接D2，D1对接C2，C1对接B2，B1对接A2，对接时能够测量两者之间的距离，从而形成一个循环对接，相邻刀具之间作为彼此的参照物，相互参照定位，从而构成动态的加工定位系统，提高定位精度以及定位的效率，在同时驱动多个加工刀具45加工运行时能够避免相邻加工刀具45之间相互碰撞，提高多刀具加工运行的安全性。
其中，对接装置7和刀具安装架44之间连接有多向旋转接头，该多向旋转接头可调节对接装置7的角度，即使两个对接装置7之间错位也能够进行对接，便于在运行错过程中进行相邻刀具安装架44之间的间距检测，从而避免两个相邻刀具安装架44相互碰撞。
实施例三
本实施例和实施例一的区别仅在于本实施例中增设有内滑轨62以及更换内滑轨62的相关结构。
参阅图7至图8，横梁41的中部设置缺口6，缺口6中安装有推动气缸61、内滑轨62、外滑轨63、旋转电机64、纵向滑槽65、背板66和Y轴滑轨67，横梁41的外壁上设置有Y轴滑轨67，Y轴滑轨67的中部设置有活动连接有的外滑轨63，外滑轨63的背部固定连接有旋转电机64的输出端，旋转电机64安装于背板66上，缺口6的两侧设置有向上延伸的纵向滑槽65，纵向滑槽65中滑动连接有背板66，缺口6的内壁上固定连接有推动气缸61，推动气缸61的气杆固定连接有内滑轨62。
实施时，其中一个刀具安装架44移动至外滑轨63上，而后外滑轨63上用于驱动运行的电机停止运行，齿轮和齿条卡合将刀具安装架44锁定在外滑轨63上，背板66连同背板66上连接的旋转电机64、外滑轨63均沿纵向滑槽65向上移动，外滑轨63移动至Y轴滑轨67上方后，旋转电机64带动外滑轨63旋转，从而刀具安装架44以及刀具安装架44上的加工刀具45同步旋转，旋转后有利于更换或维修加工刀具45、刀具安装架44以及两者之间的滑轨驱动结构，且为相邻的刀具安装架44越位进行避让，即推动气缸61推动内滑轨62前移，直至内滑轨62的两端与Y轴滑轨67对接，顶替原先外滑轨63的位置，为剩余的那个刀具安装架44提供正常运行的轨道。
纵向滑槽65和背板66之间连接有滑轨驱动结构，滑轨驱动结构包括电机、齿条和齿轮，电机连接齿轮，齿轮与齿条啮合，电机驱动齿轮沿齿条转动，进而带动两个结构之间相互滑动，纵向滑槽65和背板66之间滑动时，齿条固定连接于纵向滑槽65上，电机安装于背板66上。
参阅图9，为了更好的展现多轴加工中心的加工方法流程，本实施例现提出一种多轴加工中心的加工方法，包括以下步骤：
S101：待加工工件从工作台2的左侧上料；
S102：左向移动式龙门4和右向移动式龙门5中任意一个或两个对工件进行加工，其中，设置有可移动的双龙门，相比单龙门，该双龙门体积增加50％，成本增加50％，主轴数量增加一倍，加工效率提升一倍，并且采用双系统控制，左右龙门可以联动加工同一产品，也可以单独运动加工不同产品；本加工中心在加工细长的型材类产品时候，可以左右同时加工1个产品，效率提升60％；
S103：加工完成后工件从工作台2的右侧下料，工作台2可以运动，本实施例中工作台2较长，半边在加工区域，半边在上下料区域，这样加工区域加工的时候，上下料区域可以上下料，加工完成，工作台2移动到另一端，原先的加工区域到了另一边的上下料区域，可以进行上下料，原先上下料的毛坯件，到了加工区域，可以进行加工。实现加工和上下料同时进行，与常规加工台相比，加工效率提升80％，且龙门和工作台2联动加工，可以加工尺寸较长的零件，适应性强。
综上所述：本发明提出的一种多轴加工中心及其加工方法，具有可移动的双龙门，双龙门采用双系统控制，左右龙门可以联动加工同一产品，也可以单独运动加工不同产品，且配合可移动工作台2，加工和上下料同时进行，将加工效率提升80％，可以加工不同产品和超长的产品，加工适应性强；形成一个循环对接，相邻刀具之间作为彼此的参照物，相互参照定位，从而构成动态的加工定位系统，提高定位精度以及定位的效率，在同时驱动多个加工刀具45加工运行时能够避免相邻加工刀具45之间相互碰撞，提高多刀具加工运行的安全性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多轴加工中心，其特征在于，包括底座(1)、工作台(2)、X轴滑动组件(3)、左向移动式龙门(4)和右向移动式龙门(5)，所述底座(1)的两侧边缘处均设置有X轴滑动组件(3)，底座(1)的左端通过X轴滑动组件(3)滑动连接有左向移动式龙门(4)，底座(1)的右端通过X轴滑动组件(3)滑动连接有右向移动式龙门(5)，所述左向移动式龙门(4)和右向移动式龙门(5)的下方铺设有工作台(2)，工作台(2)滑动连接于底座(1)上方。
2.如权利要求1所述的一种多轴加工中心，其特征在于，所述左向移动式龙门(4)和右向移动式龙门(5)的结构一致，所述左向移动式龙门(4)包括横梁(41)、Y轴滑动组件(42)、Z轴滑动组件(43)、刀具安装架(44)、加工刀具(45)和滑块(46)，所述横梁(41)的侧壁上设置有Y轴滑动组件(42)，所述横梁(41)通过Y轴滑动组件(42)滑动连接有两块滑块(46)，滑块(46)所述滑块(46)上均设置有Z轴滑动组件(43)，所述滑块(46)通过Z轴滑动组件(43)滑动连接有刀具安装架(44)，所述刀具安装架(44)的下端安装有加工刀具(45)。
3.如权利要求2所述的一种多轴加工中心，其特征在于，所述刀具安装架(44)上安装有对接装置(7)，所述对接装置(7)包括红外线发射器(71)和红外线接收器(72)，所述刀具安装架(44)的一侧安装有红外线发射器(71)，刀具安装架(44)的另一侧安装有红外线接收器(72)，刀具安装架(44)上的红外线发射器(71)与另一个刀具安装架(44)上的红外线接收器(72)相互对接。
4.如权利要求2所述的一种多轴加工中心，其特征在于，所述对接装置(7)和刀具安装架(44)之间连接有多向旋转接头。
5.如权利要求2所述的一种多轴加工中心，其特征在于，所述横梁(41)的中部设置缺口(6)，缺口(6)中安装有推动气缸(61)、内滑轨(62)、外滑轨(63)、旋转电机(64)、纵向滑槽(65)、背板(66)和Y轴滑轨(67)，所述横梁(41)的外壁上设置有Y轴滑轨(67)，所述Y轴滑轨(67)的中部设置有活动连接有的外滑轨(63)，所述外滑轨(63)的背部固定连接有旋转电机(64)的输出端，所述旋转电机(64)安装于背板(66)上，缺口(6)的两侧设置有向上延伸的纵向滑槽(65)，纵向滑槽(65)中滑动连接有背板(66)，缺口(6)的内壁上固定连接有推动气缸(61)，所述推动气缸(61)的气杆固定连接有内滑轨(62)。
6.如权利要求5所述的一种多轴加工中心，其特征在于，所述X轴滑动组件(3)和左向移动式龙门(4)之间、X轴滑动组件(3)和右向移动式龙门(5)之间、Y轴滑动组件(42)和滑块(46)之间、Z轴滑动组件(43)和刀具安装架(44)之间、纵向滑槽(65)和背板(66)之间均连接有滑轨驱动结构。
7.如权利要求6所述的一种多轴加工中心，其特征在于，所述滑轨驱动结构包括电机、齿条和齿轮，电机连接齿轮，齿轮与齿条啮合，电机驱动齿轮沿齿条转动，X轴滑动组件(3)和左向移动式龙门(4)之间滑动时，齿条固定连接于X轴滑动组件(3)上，电机安装于左向移动式龙门(4)上；X轴滑动组件(3)和右向移动式龙门(5)之间滑动时，齿条固定连接于X轴滑动组件(3)上，电机安装于右向移动式龙门(5)上；Y轴滑动组件(42)和滑块(46)之间滑动时，齿条固定连接于Y轴滑动组件(42)上，电机安装于滑块(46)上；Z轴滑动组件(43)和刀具安装架(44)之间滑动时，齿条固定连接于Z轴滑动组件(43)上，电机安装于刀具安装架(44)上，纵向滑槽(65)和背板(66)之间滑动时，齿条固定连接于纵向滑槽(65)上，电机安装于背板(66)上。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的多轴加工中心的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：待加工工件从工作台(2)的左侧上料；
S102：左向移动式龙门(4)和右向移动式龙门(5)中任意一个或两个对工件进行加工；
S103：加工完成后工件从工作台(2)的右侧下料。
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