CN114131353A - 一种高速三坐标加工机床 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供的高速三坐标加工机床，通过在机床框架上安装的Z轴移动结构、Y轴移动结构和X轴移动结构分别驱动主轴沿加工机床的长度方向、高度方向和宽度方向移动，这样，通过调节主轴的位置可以调节主轴上的刀具相对于夹具的位置，而无需移动夹具和工作台、立柱、机床框架等重量较重的结构，能够大幅减轻需要移动的结构的重量，更省力方便地实现刀具与待加工件相对位置的调整，使得机床的使用更方便。

Description

一种高速三坐标加工机床
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种高速三坐标加工机床。
背景技术
传统的卧式加工机床通常都是夹具工作台移动、机床的立柱移动实现刀具与待加工件相对位置的调整。此种类型的卧式加工机床由于夹具和工作台均需要移动，导致移动部件重量很大，从而导致机床速度受限、且精度保持性不好。
发明内容
本申请针对现有技术的不足，提供了一种高速三坐标加工机床，能够更高效、可靠地实现刀具与待加工件的三轴坐标相对移位，使得机床的使用更可靠。具体方案如下：
本申请提供过了一种高速三坐标加工机床，包括：
机床框架；
主轴，可活动地安装在所述机床框架上，所述主轴水平设置，所述主轴用于安装加工刀具；
Z轴移动结构，用于驱动所述主轴沿所述加工机床的长度方向移动，所述主轴的轴向与所述长度方向相同；
Y轴移动结构，用于驱动所述主轴沿所述加工机床的高度方向移动；
X轴移动结构，用于驱动所述主轴沿所述加工机床的宽度方向移动；
夹具底座；
夹具，设于所述夹具底座上，且与所述主轴相对设置，所述夹具用于夹持固定待加工的工件。
可选地，所述Y轴移动结构包括：
Y轴丝杆，可转动地安装在所述机床框架上，且沿所述高度方向延伸；
Y轴升降横梁，与所述Y轴丝杆螺母配合连接，用于在所述Y轴丝杆转动时的带动下沿所述高度方向移动；
所述主轴安装在所述Y轴升降横梁上，所述主轴能够在所述Y轴升降横梁的带动下沿所述高度方向移动。
可选地，所述Y轴丝杆包括两个，两个所述Y轴丝杆沿所述宽度方向间隔设于所述机床框架的两侧；
所述Y轴升降横梁的两端分别与两个所述Y轴丝杆螺母连接。
可选地，所述X轴移动机构包括：
X轴丝杆，可转动地安装在所述Y轴升降横梁上，且沿所述宽度方向延伸；
X轴横移滑板，与所述X轴丝杆螺母配合连接，用于在所述X轴丝杆转动时的带动下沿所述宽度方向移动；
所述主轴安装在所述X轴横移滑板上，从而间接安装在所述Y轴升降横梁上，所述主轴能够在所述X轴横移滑板的带动下沿所述宽度方向移动。
可选地，所述X轴横移滑板支撑并滑动连接在所述Y轴升降横梁上。
可选地，所述Z轴移动结构包括：
Z轴丝杆，可转动地安装在所述X轴横移滑板上，且沿所述长度方向延伸；
Z轴滑枕，与所述Z轴丝杆螺母配合连接，用于在所述Z轴丝杆转动时的带动下沿所述长度方向移动；
所述主轴安装在所述Z轴滑枕上，从而间接安装在所述Y轴升降横梁和所述X轴横移滑板上，所述主轴能够在所述Z轴滑枕的带动下沿所述长度方向移动。
可选地，所述Z轴滑枕支撑并滑动连接在所述X轴横移滑板的顶面上。
可选地，所述主轴安装在所述Z轴滑枕的端面上。
可选地，所述Z轴滑枕上安装有多个所述主轴。
可选地，所述Z轴滑枕包括多个，所述Z轴丝杆包括多个，各所述滑枕上均安装有至少一个所述主轴，各所述Z轴滑枕一一对应与各所述Z轴丝杆螺母配合连接。
可选地，所述机床框架的顶部还设有刀库支架，所述刀库支架上设有刀库，所述刀库包括多个用于放置刀具的放置位；
所述刀库相对于所述刀库支架在垂直于所述轴向的平面内可转动设置。
本申请实施例提供的高速三坐标加工机床，通过在机床框架上安装的Z轴移动结构、Y轴移动结构和X轴移动结构分别驱动主轴沿加工机床的长度方向、高度方向和宽度方向移动，这样，通过调节主轴的位置可以调节主轴上的刀具相对于夹具的位置，而无需移动夹具和工作台、立柱、机床框架等重量较重的结构，能够大幅减轻需要移动的结构的重量，更高速地实现刀具与待加工件相对位置的调整，使得机床的高速性和可靠性提高。
另外，相关技术中通常是通过移动机床立柱、夹具来满足主轴的X、Z轴坐标移动，这样，由于移动部件重量和尺寸都很大，机床的高速性就会有较大局限形，本申请由于是通过小的Z轴滑枕、小的X轴滑板移动结构，使得直接移动部件重量和尺寸大幅减小，所以能够很好地保证机床的高速性和稳定性，机床调节过程也更加快速、高效。
附图说明
图1为本申请提供的高速三坐标加工机床的侧视结构示意图；
图2为图1所示的机床除夹具及夹具底座后的结构从K向观看的示意图；
图3为图2所示的结构的除刀库部分的局部示意图，图3中包括一个主轴；
图4为本申请提供的高速三坐标加工机床的另一例的局部示意图，图4中Z轴滑枕上安装有两个主轴；
图5为本申请提供的高速三坐标加工机床的再一例的局部示意图，图5中包括两个Z轴滑枕，每个Z轴滑枕上安装有一个主轴；
图6为本申请提供的高速三坐标加工机床的再一例的局部示意图，图6中Z轴滑枕上安装有三个主轴；
图7为本申请提供的高速三坐标加工机床的再一例的局部示意图，图7中Z轴滑枕上安装有四个主轴。
图中标号分别为：
1、刀库支架；2、刀库；3、刀具；4、夹具；5、夹具底座；6、Y轴丝杆；7、机床框架；8、主轴；9、Z轴滑枕；10、X轴横移滑板；11、Z轴丝杆；12、X轴丝杆；13、Y轴升降横梁。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1～3所示，本申请实施例提供的高速三坐标加工机床包括：机床框架7、主轴8、Z轴移动结构、Y轴移动结构、X轴移动结构、夹具底座5和夹具4。
主轴8可活动地安装在所述机床框架7上，所述主轴8水平设置，所述主轴8用于安装加工刀具3。
Z轴移动结构用于驱动所述主轴8沿所述加工机床的长度方向移动，所述主轴8的轴向与所述长度方向相同。Y轴移动结构用于驱动所述主轴8沿所述加工机床的高度方向移动；X轴移动结构用于驱动所述主轴8沿所述加工机床的宽度方向移动；
夹具4设于所述夹具底座5上，且夹具4与所述主轴8相对设置，所述夹具4用于夹持固定待加工的工件。
夹具底座5可以与机床框架7为一体结构，也可以为分体结构。
Z轴移动结构、Y轴移动结构、X轴移动结构可以分别为伺服电机、直线电机等动力输出结构，也可以是其他能够直线移动的机构。
本申请实施例提供的高速三坐标加工机床，通过在机床框架7上安装的Z轴移动结构、Y轴移动结构和X轴移动结构分别驱动主轴8沿加工机床的长度方向、高度方向和宽度方向移动，这样，通过调节主轴8的位置可以调节主轴8上的刀具3相对于夹具4的位置，而无需移动夹具4和工作台、立柱、机床框架7等重量较重的结构，能够大幅减轻需要移动的结构的重量，更省力方便地实现刀具3与待加工件相对位置的调整，使得机床的使用更方便。
另外，相关技术中通常是通过移动机床立柱、夹具来满足主轴的X、Z轴坐标移动，这样，由于移动部件重量和尺寸都很大，机床的高速性就会有较大局限形，本申请由于是通过小的Z轴滑枕、小的X轴滑板移动结构，使得直接移动部件重量和尺寸大幅减小，所以能够很好地保证机床的高速性和稳定性，机床调节过程也更加快速、高效。
本申请实施例提供的高速三坐标加工机床，具备X、Y、Z三坐标移动功能，使得机床主机具备很高的柔性，只需针对不同产品配置夹具4部分即可满足标准主机系统集成。
可选地，所述Y轴移动结构包括：Y轴丝杆6和Y轴升降横梁13。
Y轴丝杆6可转动地安装在所述机床框架7上，且Y轴丝杆6沿所述高度方向延伸；Y轴升降横梁13与所述Y轴丝杆6螺母配合连接，Y轴升降横梁13用于在所述Y轴丝杆6转动时的带动下沿所述高度方向移动。
所述主轴8安装在所述Y轴升降横梁13上，所述主轴8能够在所述Y轴升降横梁13的带动下沿所述高度方向移动。
所述Y轴丝杆6可以通过电机驱动而转动。
丝杆传动可以使得移动传动结构更合理，使得移动距离更长，从而使得调节范围更广。
上述Y轴移动结构也可以为齿轮齿条机构。
可选地，如图2所示，所述Y轴丝杆6包括两个，两个所述Y轴丝杆6沿所述宽度方向间隔设于所述机床框架7的两侧；所述Y轴升降横梁13的两端分别与两个所述Y轴丝杆6螺母连接。
通过两个Y轴丝杆6能够组成Y轴双驱系统，更可靠保证机床高精度及高速性。
Y轴丝杆6的行程及相关尺寸、机床框架7的宽度和高度尺寸等可根据机床需要的X、Y行程参数和主轴8数量系列化设计及配型。
可选地，所述X轴移动机构包括：X轴丝杆12和X轴横移滑板10。
X轴丝杆12可转动地安装在所述Y轴升降横梁13上，且X轴丝杆12沿所述宽度方向延伸；X轴横移滑板10与所述X轴丝杆12螺母配合连接，X轴横移滑板10用于在所述X轴丝杆12转动时的带动下沿所述宽度方向移动。
所述主轴8安装在所述X轴横移滑板10上，从而间接安装在所述Y轴升降横梁13上，所述主轴8能够在所述X轴横移滑板10的带动下沿所述宽度方向移动。
可选地，所述X轴横移滑板10支撑并滑动连接在所述Y轴升降横梁13上，这样，可以使得X轴横移滑板10安装地更可靠、滑动过程更可靠。
可选地，所述Z轴移动结构包括：Z轴丝杆11和Z轴滑枕9。
Z轴丝杆11可转动地安装在所述X轴横移滑板10上，且Z轴丝杆11沿所述长度方向延伸；Z轴滑枕9与所述Z轴丝杆11螺母配合连接，Z轴滑枕9用于在所述Z轴丝杆11转动时的带动下沿所述长度方向移动。
所述主轴8安装在所述Z轴滑枕9上，从而间接安装在所述Y轴升降横梁13和所述X轴横移滑板10上，所述主轴8能够在所述Z轴滑枕9的带动下沿所述长度方向移动。
可选地，所述Z轴滑枕9支撑并滑动连接在所述X轴横移滑板10的顶面上，这样，可以使得Z轴滑枕9安装地更可靠、滑动过程更可靠，从而使得主轴8安装更可靠。
可选地，所述主轴8安装在所述Z轴滑枕9的端面上。
Z轴滑枕9的宽度尺寸及结构等可根据机床需要的主轴8数量系列化设计及配型。
X轴横移滑板10的宽度尺寸、X轴丝杆12行程及相关尺寸、Y轴升降横梁13的宽度尺寸等可根据机床需要的沿宽度的行程参数和主轴8数量系列化设计及配型。
可选地，如图4、图6、图7所示。所述Z轴滑枕9上可以安装有多个所述主轴8。具体的，Z轴滑枕9上可以安装有两个、三个、四个或者更多个主轴8，Z轴滑枕9上也可以如图3所示的安装有一个主轴8，不同主轴8的设置可以满足不同客户对生产效率提升的选型需求。
可选地，如图5所示，所述Z轴滑枕9包括多个，所述Z轴丝杆11包括多个，各所述滑枕上均安装有至少一个所述主轴8，各所述Z轴滑枕9一一对应与各所述Z轴丝杆11螺母配合连接，这样，可以提高移动主轴8的动力。
由于采用模块化、系列化设计，使机床结构简单，使用可靠性、维护性提升，同时机床配置高性能数控系统、检测反馈系统组成全闭环控制，使机床具备智能，高速、高效及高稳定性的先进性，对于我国此类机床的推广有很大意义。
可选地，所述机床框架7的顶部还设有刀库支架1，所述刀库支架1上设有刀库2，所述刀库2包括多个用于放置刀具3的放置位；所述刀库2相对于所述刀库支架1在垂直于所述轴向的平面内可转动设置。
本申请提供的机床的使标准单轴机床到多轴定制机床实现变得更简单、可靠，既可满足市场多元化需求，更能有效降低企业产品交付风险，具备很好的推广价值。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，参照优选的实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高速三坐标加工机床，其特征在于，包括：
机床框架(7)；
主轴(8)，可活动地安装在所述机床框架(7)上，所述主轴(8)水平设置，所述主轴(8)用于安装加工刀具(3)；
Z轴移动结构，用于驱动所述主轴(8)沿所述加工机床的长度方向移动，所述主轴(8)的轴向与所述长度方向相同；
Y轴移动结构，用于驱动所述主轴(8)沿所述加工机床的高度方向移动；
X轴移动结构，用于驱动所述主轴(8)沿所述加工机床的宽度方向移动；
夹具底座(5)；
夹具(4)，设于所述夹具底座(5)上，且与所述主轴(8)相对设置，所述夹具(4)用于夹持固定待加工的工件。
2.根据权利要求1所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述Y轴移动结构包括：
Y轴丝杆(6)，可转动地安装在所述机床框架(7)上，且沿所述高度方向延伸；
Y轴升降横梁(13)，与所述Y轴丝杆(6)螺母配合连接，用于在所述Y轴丝杆(6)转动时的带动下沿所述高度方向移动；
所述主轴(8)安装在所述Y轴升降横梁(13)上，所述主轴(8)能够在所述Y轴升降横梁(13)的带动下沿所述高度方向移动。
3.根据权利要求2所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述Y轴丝杆(6)包括两个，两个所述Y轴丝杆(6)沿所述宽度方向间隔设于所述机床框架(7)的两侧；
所述Y轴升降横梁(13)的两端分别与两个所述Y轴丝杆(6)螺母连接。
4.根据权利要求2所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述X轴移动机构包括：
X轴丝杆(12)，可转动地安装在所述Y轴升降横梁(13)上，且沿所述宽度方向延伸；
X轴横移滑板(10)，与所述X轴丝杆(12)螺母配合连接，用于在所述X轴丝杆(12)转动时的带动下沿所述宽度方向移动；
所述主轴(8)安装在所述X轴横移滑板(10)上，从而间接安装在所述Y轴升降横梁(13)上，所述主轴(8)能够在所述X轴横移滑板(10)的带动下沿所述宽度方向移动。
5.根据权利要求4所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述X轴横移滑板(10)支撑并滑动连接在所述Y轴升降横梁(13)上。
6.根据权利要求4所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述Z轴移动结构包括：
Z轴丝杆(11)，可转动地安装在所述X轴横移滑板(10)上，且沿所述长度方向延伸；
Z轴滑枕(9)，与所述Z轴丝杆(11)螺母配合连接，用于在所述Z轴丝杆(11)转动时的带动下沿所述长度方向移动；
所述主轴(8)安装在所述Z轴滑枕(9)上，从而间接安装在所述Y轴升降横梁(13)和所述X轴横移滑板(10)上，所述主轴(8)能够在所述Z轴滑枕(9)的带动下沿所述长度方向移动。
7.根据权利要求6所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述Z轴滑枕(9)支撑并滑动连接在所述X轴横移滑板(10)的顶面上。
8.根据权利要求6所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述Z轴滑枕(9)上安装有多个所述主轴(8)。
9.根据权利要求6所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述Z轴滑枕(9)包括多个，所述Z轴丝杆(11)包括多个，各所述滑枕上均安装有至少一个所述主轴(8)，各所述Z轴滑枕(9)一一对应与各所述Z轴丝杆(11)螺母配合连接。
10.根据权利要求1至9任一项所述的高速三坐标加工机床，其特征在于，所述机床框架(7)的顶部还设有刀库支架(1)，所述刀库支架(1)上设有刀库(2)，所述刀库(2)包括多个用于放置刀具(3)的放置位；
所述刀库(2)相对于所述刀库支架(1)在垂直于所述轴向的平面内可转动设置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114670030A (zh) * 2022-05-11 2022-06-28 深圳市环球同创机械有限公司 机床加工装置、加工机床及机床加工工艺

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