CN114700759B - 一种筒形件内腔专用加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种筒形件内腔专用加工设备，具有预设的X向、Y向和Z向，包括床身、驱动系统、视觉定位模块及主轴系统，床身顶面设有成对的第一滑轨及位于第一滑轨之间且可沿Y向转动的转盘；驱动系统与第一滑轨沿Z向滑动连接，其工作端安装有视觉定位模块且可沿X向、Y向移动；主轴系统设于转盘下方的床身，其上端穿过转盘中部后沿Y向延伸、下端可沿X向、Z向自由移动；主轴系统设有水平朝向且可沿Y向进给的刀具；工作端通过视觉定位模块的控制可与主轴系统上端对接，以实现刀具沿X向和Z向进给。本发明设置的主轴系统上端通过与驱动系统工作端的对接而连成一体，能够提高主轴系统刚度，保证了刀具的切削力度和加工精度。

Description

一种筒形件内腔专用加工设备

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种筒形件内腔专用加工设备。

背景技术

某直径较小且高度较大的筒形件，其俯视图如图1所示，筒形件内腔具有多个平面特征，每个平面上沿筒形件的径向开设有盲孔，这些特征受到筒形件本身结构的限制导致加工制造难度大。

若采用大型龙门数控加工设备来完成上述特征的加工，制造成本高，而且角度头伸入筒形件内部后，因延伸过长其刚度下降，导致切削力变弱，会严重影响主轴加工精度，进而无法保证平面与盲孔的尺寸精度满足使用要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种筒形件内腔专用加工设备，以解决现有龙门数控加工设备加工筒形件内腔平面与盲孔特征时其角度头因延伸过长刚度下降而影响主轴加工精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种筒形件内腔专用加工设备，具有预设的X向、Y向和Z向，包括：

床身，其顶面设有成对的第一滑轨及位于所述第一滑轨之间且可沿Y向转动的转盘；

驱动系统，与所述第一滑轨沿Z向滑动连接，其工作端可沿X向、Y向移动；

视觉定位模块，安装于所述工作端；及

主轴系统，设于所述转盘下方的床身，其上端穿过所述转盘中部后沿Y向延伸、下端可沿X向、Z向自由移动；

其中，所述主轴系统设有水平朝向且可沿Y向进给的刀具；所述工作端通过所述视觉定位模块的控制可与所述主轴系统上端对接，以实现所述刀具沿X向和Z向进给。

在本申请公开的一个实施例中，所述驱动系统包括门架及安装于所述门架上端且依次连接的X向驱动机构、第一Y向驱动机构；

所述门架下端设有一对Z向伺服电机，所述Z向伺服电机通过滚珠丝杠副与所述第一滑轨相传动连接；

所述第一Y向驱动机构通过所述X向驱动机构的驱动可沿X向移动；

所述工作端设于所述第一Y向驱动机构、其通过后者的驱动可沿Y向移动。

在本申请公开的一个实施例中，所述X向驱动机构包括第一托板及X向伺服电机；

所述第一托板与所述门架上端侧面固定连接、其上成对地设有横向布置的第二滑轨；

所述X向伺服电机固定安装于所述第一托板侧端。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一Y向驱动机构包括第二托板、第一Y向伺服电机及Y向导柱；

所述第二托板与所述第二滑轨滑动连接且通过滚珠丝杠副与所述X向伺服电机相传动连接；

所述第二托板上成对地设有竖向布置的第三滑轨，所述第一Y向伺服电机固定安装于所述第二托板上端；

所述Y向导柱与所述第三滑轨滑动连接且通过滚珠丝杠副与所述第一Y向伺服电机相传动连接，所述Y向导柱的下端即为工作端。

在本申请公开的一个实施例中，所述主轴系统包括依次设置的双向滑动组件、立柱、第二Y向驱动机构及主轴；

所述双向滑动组件与所述床身相连接，所述立柱通过所述双向滑动组件可沿X向、Z向自由移动；

所述刀具设于所述主轴外端且通过所述第二Y向驱动机构的驱动可沿Y向进给。

在本申请公开的一个实施例中，所述双向滑动组件包括第三托板及第四托板；

所述第三托板底面与所述床身固定连接、顶面成对地设有沿X向布置的第四滑轨；

所述第四托板底面与所述第四滑轨滑动连接、顶面成对地设有沿Z向布置的第五滑轨；

所述立柱下端与所述第五滑轨滑动连接。

在本申请公开的一个实施例中，所述第二Y向驱动机构包括第五托板及第二Y向伺服电机；

所述第五托板与成对设于所述立柱侧面且沿Y向布置的第六滑轨滑动连接；

所述第二Y向伺服电机与所述立柱固定连接、其输出端通过滚珠丝杠副与所述第五托板相传动连接；

所述主轴垂直安装于所述第五托板。

在本申请公开的一个实施例中，所述工作端为一带锥度的销轴，所述立柱上端设置有与所述销轴对接的定位锥孔；

所述视觉定位模块安装于所述销轴，且在所述销轴与定位锥孔完成对接时，所述视觉定位模块插入所述定位锥孔内。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨、第四滑轨、第五滑轨及第六滑轨均为线轨。

在本申请公开的一个实施例中，所述转盘下方连接有用于挡灰的筒罩，所述筒罩与所述床身固定连接；

所述双向滑动组件位于所述转盘下方且位于所述筒罩内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、设置的主轴系统上端通过与驱动系统工作端的对接而连成一体，能够提高主轴系统刚度，同时可将驱动系统的动力传递给刀具以实现刀具沿X向和Z向进给，保证了刀具的切削力度和加工精度；

2、设置的驱动系统、主轴系统通过线轨以滚动摩擦的方式实现X、Y、Z三向移动，摩擦力小且精度高，能够进一步提高刀具的加工精度；

3、在主轴系统与驱动系统对接后，立柱上端通过Z向伺服电机、X向伺服电机驱动，立柱下端通过双向滑动组件跟随移动，提高了主轴系统刚度，并以第二Y向驱动机构为主、第一Y向驱动机构为辅，改变了刀具三向进给的动力布局，保证了刀具的切削力度和加工精度，降低了筒形件内腔加工难度，同时减小了设备整体外形尺寸，节约设备制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为筒形件的俯视结构图；

图2为本发明（未对接时）的立体结构示意图；

图3为本发明（对接状态）隐藏筒形件后的立体结构示意图；

图4为本发明（对接状态）隐藏转盘、筒罩后的立体结构示意图；

图5为图2的后视结构示意图；

图6为图5的俯视结构示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。

此外，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1～图6所示，本发明提供了一种筒形件内腔专用加工设备，具有预设的X向、Y向和Z向，包括：

床身100，其顶面设有成对的第一滑轨110及位于第一滑轨110之间且可沿Y向转动的转盘120；

驱动系统，与第一滑轨110沿Z向滑动连接，其工作端431可沿X向、Y向移动；

视觉定位模块，安装于工作端431；及

主轴系统，设于转盘120下方的床身100，其上端穿过转盘120中部后沿Y向延伸、下端可沿X向、Z向自由移动；

其中，主轴系统设有水平朝向且可沿Y向进给的刀具810；工作端431通过视觉定位模块的控制可与主轴系统上端对接，以实现刀具810沿X向和Z向进给。

具体地，驱动系统包括门架200及安装于门架200上端且依次连接的X向驱动机构300、第一Y向驱动机构400；门架200下端设有一对Z向伺服电机210，Z向伺服电机210通过滚珠丝杠副与第一滑轨110相传动连接；第一Y向驱动机构400通过X向驱动机构300的驱动可沿X向移动；工作端431设于第一Y向驱动机构400、其通过后者的驱动可沿Y向移动。使用时，门架200通过Z向伺服电机210的驱动在第一滑轨110沿Z向移动，在视觉定位模块的引导和矫正作用下，通过X向驱动机构300与第一Y向驱动机构400的驱动，完成工作端431与主轴系统上端的对接（如图3所示），亦即完成了主轴系统X向和Z向的动力对接，之后刀具810在X向驱动机构300、Z向伺服电机210的驱动下可沿X向和Z向进给。即主轴系统上端通过与驱动系统工作端431的对接而连成一体，能够提高主轴系统刚度，同时可将驱动系统的动力传递给刀具以实现刀具810沿X向和Z向进给，保证了刀具810的切削力度和加工精度。

X向驱动机构300包括第一托板310及X向伺服电机320，第一托板310与门架200上端侧面固定连接、其上成对地设有横向布置的第二滑轨，X向伺服电机320固定安装于第一托板310侧端。

第一Y向驱动机构400包括第二托板410、第一Y向伺服电机420及Y向导柱430，第二托板410与第二滑轨滑动连接且通过滚珠丝杠副与X向伺服电机320相传动连接；第二托板410上成对地设有竖向布置的第三滑轨，第一Y向伺服电机420固定安装于第二托板410上端；Y向导柱430与第三滑轨滑动连接且通过滚珠丝杠副与第一Y向伺服电机420相传动连接，Y向导柱430的下端即为工作端431。

参见图4所示，主轴系统包括依次设置的双向滑动组件500、立柱600、第二Y向驱动机构700及主轴800，双向滑动组件500与床身100相连接，立柱600通过双向滑动组件500可沿X向、Z向自由移动，刀具810设于主轴800外端且通过第二Y向驱动机构700的驱动可沿Y向进给。

具体地，双向滑动组件500包括第三托板510及第四托板520，第三托板510底面与床身100固定连接、顶面成对地设有沿X向布置的第四滑轨；第四托板520底面与第四滑轨滑动连接、顶面成对地设有沿Z向布置的第五滑轨；立柱600下端与第五滑轨滑动连接。

第二Y向驱动机构700包括第五托板710及第二Y向伺服电机720，第五托板710与成对设于立柱600侧面且沿Y向布置的第六滑轨610滑动连接，第二Y向伺服电机720与立柱600固定连接、其输出端通过滚珠丝杠副与第五托板710相传动连接；主轴800垂直安装于第五托板710。

在本实施例中，工作端431为一带锥度的销轴，立柱600上端设置有与销轴对接的定位锥孔620；视觉定位模块安装于销轴，且在销轴与定位锥孔620完成对接时，视觉定位模块插入定位锥孔620内。

为了减小驱动系统、主轴系统动作过程中受到的摩擦力，第一滑轨110、第二滑轨、第三滑轨、第四滑轨、第五滑轨及第六滑轨610均为线轨。线轨阻力小（滚动摩擦），维护也方便。即驱动系统、主轴系统通过线轨以滚动摩擦的方式实现X、Y、Z三向移动，摩擦力小且精度高，能够进一步提高刀具810的加工精度。

参见图2和图3所示，转盘120下方连接有用于挡灰的筒罩130，筒罩130与床身100固定连接；双向滑动组件500位于转盘120下方且位于筒罩130内部。

工作时，本发明按如下操作步骤进行：

（1）将待要加工的筒形件900放在转盘120上并找准固定，并使得主轴系统置于筒形件900中（由于没有阻挡，筒形件900能够在转盘120上方便地完成装夹）；

（2）Z向伺服电机210启动，带动门架200在第一滑轨110沿Z向移动至筒形件900上方；

（3）在视觉定位模块的引导和矫正作用下，通过X向伺服电机320和第一Y向伺服电机420的驱动，使工作端431（销轴）与定位锥孔620对准后并装配在一起，亦即完成立柱600的X向和Z向动力对接，使得立柱600具有了X向和Z向运动的动力；

（4）第一Y向伺服电机420暂停待机不再输出动力，而主轴800在第二Y向伺服电机720的带动下沿Y向上下移动，此时主轴800便具备了X、Y、Z三个方向联动工作的动力；

（5）启动主轴800，带动刀具810高速旋转，对筒形件900内腔的第一加工平面910进行铣削加工或换刀后进行钻孔加工；

（6）当第一加工平面910加工完成后，刀具810会在X、Y、Z三个方向动力的作用下，回到设备原点；

（7）接着启动转盘120按照要求转动，直至筒形件900内腔的第二加工平面920准确的到达指定位置后，转盘120停止转动，重复步骤（5）和（6）以完成第二加工平面920的加工；

（8）依次完成筒形件900内腔的第三加工平面930和第四加工平面940的加工，直至多个平面加工完成。

通过以上描述可知，在主轴系统与驱动系统对接后，立柱600上端通过Z向伺服电机210、X向伺服电机320驱动，立柱600下端通过双向滑动组件500跟随移动，提高了主轴系统刚度，并以第二Y向驱动机构700为主、第一Y向驱动机构400为辅，改变了刀具810三向进给的动力布局，保证了刀具810的切削力度和加工精度，降低了筒形件900内腔加工难度，同时减小了设备整体外形尺寸，节约设备制造成本。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种筒形件内腔专用加工设备，具有预设的X向、Y向和Z向，其特征在于，包括：

床身（100），其顶面设有成对的第一滑轨（110）及位于所述第一滑轨（110）之间且可沿Y向转动的转盘（120）；

驱动系统，与所述第一滑轨（110）沿Z向滑动连接，其工作端（431）可沿X向、Y向移动；

视觉定位模块；及

主轴系统，设于所述转盘（120）下方的床身（100），其上端穿过所述转盘（120）中部后沿Y向延伸、下端可沿X向、Z向自由移动；

其中，所述驱动系统包括门架（200）及安装于所述门架（200）上端且依次连接的X向驱动机构（300）、第一Y向驱动机构（400），所述门架（200）下端设有一对Z向伺服电机（210），所述Z向伺服电机（210）通过滚珠丝杠副与所述第一滑轨（110）相传动连接，所述第一Y向驱动机构（400）通过所述X向驱动机构（300）的驱动可沿X向移动，所述工作端（431）设于所述第一Y向驱动机构（400）、其通过后者的驱动可沿Y向移动；

所述主轴系统包括依次设置的双向滑动组件（500）、立柱（600）、第二Y向驱动机构（700）及主轴（800），所述双向滑动组件（500）与所述床身（100）相连接，所述立柱（600）通过所述双向滑动组件（500）可沿X向、Z向自由移动；所述主轴系统设有水平朝向且可沿Y向进给的刀具（810），所述刀具（810）设于所述主轴（800）外端且通过所述第二Y向驱动机构（700）的驱动可沿Y向进给；

所述工作端（431）为一带锥度的销轴，所述立柱（600）上端设置有与所述销轴对接的定位锥孔（620）；所述视觉定位模块安装于所述销轴，所述销轴通过所述视觉定位模块的控制可与所述定位锥孔（620）对接、以实现所述刀具（810）沿X向和Z向进给，此时所述视觉定位模块插入所述定位锥孔（620）内。

2.根据权利要求1所述的筒形件内腔专用加工设备，其特征在于：

所述X向驱动机构（300）包括第一托板（310）及X向伺服电机（320）；

所述第一托板（310）与所述门架（200）上端侧面固定连接、其上成对地设有横向布置的第二滑轨；

所述X向伺服电机（320）固定安装于所述第一托板（310）侧端。

3.根据权利要求2所述的筒形件内腔专用加工设备，其特征在于：

所述第一Y向驱动机构（400）包括第二托板（410）、第一Y向伺服电机（420）及Y向导柱（430）；

所述第二托板（410）与所述第二滑轨滑动连接且通过滚珠丝杠副与所述X向伺服电机（320）相传动连接；

所述第二托板（410）上成对地设有竖向布置的第三滑轨，所述第一Y向伺服电机（420）固定安装于所述第二托板（410）上端；

所述Y向导柱（430）与所述第三滑轨滑动连接且通过滚珠丝杠副与所述第一Y向伺服电机（420）相传动连接，所述Y向导柱（430）的下端即为工作端（431）。

4.根据权利要求3所述的筒形件内腔专用加工设备，其特征在于：

所述双向滑动组件（500）包括第三托板（510）及第四托板（520）；

所述第三托板（510）底面与所述床身（100）固定连接、顶面成对地设有沿X向布置的第四滑轨；

所述第四托板（520）底面与所述第四滑轨滑动连接、顶面成对地设有沿Z向布置的第五滑轨；

所述立柱（600）下端与所述第五滑轨滑动连接。

5.根据权利要求4所述的筒形件内腔专用加工设备，其特征在于：

所述第二Y向驱动机构（700）包括第五托板（710）及第二Y向伺服电机（720）；

所述第五托板（710）与成对设于所述立柱（600）侧面且沿Y向布置的第六滑轨（610）滑动连接；

所述第二Y向伺服电机（720）与所述立柱（600）固定连接、其输出端通过滚珠丝杠副与所述第五托板（710）相传动连接；

所述主轴（800）垂直安装于所述第五托板（710）。

6.根据权利要求5所述的筒形件内腔专用加工设备，其特征在于，所述第一滑轨（110）、第二滑轨、第三滑轨、第四滑轨、第五滑轨及第六滑轨（610）均为线轨。

7.根据权利要求1或6所述的筒形件内腔专用加工设备，其特征在于：

所述转盘（120）下方连接有用于挡灰的筒罩（130），所述筒罩（130）与所述床身（100）固定连接；

所述双向滑动组件（500）位于所述转盘（120）下方且位于所述筒罩（130）内部。