CN114734257A - 一种多轴立式数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种多轴立式数控机床，包括：机床座、多轴切换机构、多轴驱动机台以及固定安装与多轴驱动机台表面的防护罩组件，机床座的顶面固定安装有升降轴座，升降轴座的表面滑动安装有工作机头，多轴切换机构固定安装于工作机头的底面并与工作机头的输出端传动连接，多轴驱动机台固定安装于机床座的表面。通过设置多轴切换机构结构，利用切换套筒底面外驱动座的旋转控制将底面车、铣、钻三种工作钻头进行快速切换，通过离合转杆组件与驱动主轴的离合控制进行三种加工工艺的快速切换，将使用钻头下降驱动至工作位进行传动并工作，实现该立式数控机床的自动化切换。

Description

一种多轴立式数控机床

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种多轴立式数控机床。

背景技术

车床主要是用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，铣床主要是用铣刀对工件进行铣削加工的机床，通过铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动，它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等，钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床，通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动，钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工，在加工复杂的工件时往往需要将车、铣、钻三种加工工艺结合。

现有机床主要是车床、铣床、钻床是独立的机床结构，在加工复杂工件时需要操作工人将该零部件分别装到车床、铣床、钻床上分别完成相应的加工工序，由于需要多次装上、卸下被加工的零部件，导致工人的劳动强度较高，工序复杂，例如现有数控多功能复合机床，车床单元水平设置在机床主体上，机床主体上垂直设置有立柱，立柱上设置有可绕立柱旋转的钻铣主轴箱，立柱上还设置有升降部件，该数控多功能复合机床，虽然通过对钻头结构的更换可以实现车床、铣床、钻床三位一体操作，但在实际使用时，需要操作工人再每一工作阶段完成后进行机床钻头的更换操作，由于刚加工结束后钻头的温度较高难以进行快速更换，导致加工效率降低，且更换操作不便。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种多轴立式数控机床，来解决目前存在的车、铣、钻三种工艺切换难度大效率低的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种多轴立式数控机床，包括：机床座、多轴切换机构、多轴驱动机台以及固定安装与多轴驱动机台表面的防护罩组件，所述机床座的顶面固定安装有升降轴座，所述升降轴座的表面滑动安装有工作机头，所述多轴切换机构固定安装于工作机头的底面并与工作机头的输出端传动连接，所述多轴驱动机台固定安装于机床座的表面；

所述多轴切换机构包括切换套筒、驱动主轴、工作钻头、离合调节杆以及安装于切换套筒内部的斜偏座盘和离合转杆组件，所述离合调节杆固定安装于切换套筒的内侧且输出端与斜偏座盘的一侧活动连接，所述驱动主轴转动安装于切换套筒的内部且顶端与工作机头的输出端传动连接，所述切换套筒的底面固定安装有外驱动座，所述外驱动座的表面活动套接有若干连接轴，所述工作钻头的顶端可拆卸固定于连接轴的底端，所述连接轴的顶端与离合转杆组件的底面固定连接，所述斜偏座盘的底面固定安装有与离合转杆组件顶端活动连接的联动盘，所述斜偏座盘和联动盘的内侧活动套接有球面轴承套，所述球面轴承套固定套接于驱动主轴的外侧；所述驱动主轴的表面固定套接有驱动齿，所述离合转杆组件包括球头伸缩杆、运动轴套和传动齿套，所述传动齿套固定套接于运动轴套的表面，所述运动轴套转动套接于球头伸缩杆的底端，所述联动盘的表面固定安装有若干与球头伸缩杆顶端活动连接的球头座。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述升降轴座的内部设有用于驱动工作机头升降运动的驱动组件，所述驱动组件的输入端电性连接有控制器，所述控制器为PLC控制器或单片机，所述控制器的输出端与多轴驱动机台、离合调节杆、外驱动座和工作机头的输入端电性连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述多轴驱动机台包括X轴驱动台、Y轴驱动台和夹座台，所述X轴驱动台固定安装于机床座的表面且内侧设有第一丝杆驱动组件，所述Y轴驱动台滑动安装于X轴驱动台的表面且内侧设有第二丝杆驱动组件，所述第一丝杆驱动组件和第二丝杆驱动组件的输出端分别与Y轴驱动台的底面和夹座台的底面固定连接，所述Y轴驱动台和夹座台的布置方向相互垂直。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述防护罩组件的数量为两组且分别固定于X轴驱动台和Y轴驱动台的表面，所述防护罩组件包括第一伸缩罩和第二伸缩罩，其中一个防护罩组件的第一伸缩罩和第二伸缩罩的一端分别固定于Y轴驱动台的两端，另一个防护罩组件的第一伸缩罩和第二伸缩罩的一端分别固定于夹座台的两端。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接轴和离合转杆组件的数量相同且一一对应，所述连接轴和离合转杆组件呈圆周方向均匀分布于驱动主轴的外周，所述外驱动座的外侧设有驱动键套，所述切换套筒的外侧固定安装有偏转驱动电机，所述偏转驱动电机的输出端与驱动键套的表面相互啮合。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述离合调节杆呈倾斜方向布置于切换套筒的一侧，所述离合调节杆的输出端与斜偏座盘的一侧球头连接，所述切换套筒的内侧固定安装有回复弹簧，所述回复弹簧的另一端与离合调节杆和斜偏座盘的连接处进行抵接，所述离合调节杆为电动推杆结构。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接轴滑动套接于外驱动座的内侧，所述连接轴的底端设有钻头夹座，若干所述工作钻头的规格结构不同，若干所述工作钻头包括车头、铣削头和钻头中的一种或多种。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述球头座的数量与离合转杆组件的数量相同且一一对应，所述球头座活动套接于球头伸缩杆的顶端，所述球面轴承套为轴承结构且外侧呈球面结构，所述联动盘和斜偏座盘的内侧设有与球面轴承套相适配的球状套孔。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中通过设置多轴切换机构结构，利用切换套筒底面外驱动座的旋转控制将底面车、铣、钻三种工作钻头进行快速切换，通过离合转杆组件与驱动主轴的离合控制进行三种加工工艺的快速切换，将使用钻头下降驱动至工作位进行传动并工作，实现该立式数控机床的自动化切换。

2.本发明中通过在切换套筒内部设置离合调节杆和斜偏座盘结构，利用离合调节杆微调斜偏座盘的倾斜度或调节至水平状态实现各个工作钻头和离合转杆组件的运动离合，并跟随外驱动座的自动切换作用实现对工作钻头的快速自动化切换，非使用钻台钻头可保持静止避免对工件加工造成干扰。

3.本发明中通过在机床座表面设置多轴驱动机台和防护罩组件结构，利用多轴驱动机台实现待加工工件的多轴运动，并在运动中通过第一伸缩罩和第二伸缩罩的跟随伸缩运动进行运动驱动组件的防护，避免该立式数控机床在切换至车、铣工作状态中产生的废屑干扰多轴运动，提高设备工作稳定性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的多轴切换机构结构示意图；

图3为本发明一个实施例的多轴切换机构截面结构示意图；

图4为本发明一个实施例的外驱动座安装结构示意图；

图5为本发明一个实施例的驱动主轴和离合转杆组件结构示意图；

图6为本发明一个实施例的离合转杆组件安装结构示意图；

图7为本发明一个实施例的多轴驱动机台和防护罩组件结构示意图。

附图标记：

100、机床座；110、升降轴座；120、工作机头；

200、多轴切换机构；210、切换套筒；220、驱动主轴；230、工作钻头；240、离合调节杆；250、斜偏座盘；260、离合转杆组件；211、外驱动座；221、驱动齿；241、回复弹簧；251、球面轴承套；252、联动盘；253、球头座；261、球头伸缩杆；262、运动轴套；263、传动齿套；

300、多轴驱动机台；310、X轴驱动台；320、Y轴驱动台；330、夹座台；311、第一丝杆驱动组件；321、第二丝杆驱动组件；

400、防护罩组件；410、第一伸缩罩；420、第二伸缩罩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种多轴立式数控机床。

结合图1-图7所示，本发明提供的一种多轴立式数控机床，包括：机床座100、多轴切换机构200、多轴驱动机台300以及固定安装与多轴驱动机台300表面的防护罩组件400，机床座100的顶面固定安装有升降轴座110，升降轴座110的表面滑动安装有工作机头120，多轴切换机构200固定安装于工作机头120的底面并与工作机头120的输出端传动连接，多轴驱动机台300固定安装于机床座100的表面；多轴切换机构200包括切换套筒210、驱动主轴220、工作钻头230、离合调节杆240以及安装于切换套筒210内部的斜偏座盘250和离合转杆组件260，离合调节杆240固定安装于切换套筒210的内侧且输出端与斜偏座盘250的一侧活动连接，驱动主轴220转动安装于切换套筒210的内部且顶端与工作机头120的输出端传动连接，切换套筒210的底面固定安装有外驱动座211，外驱动座211的表面活动套接有若干连接轴，工作钻头230的顶端可拆卸固定于连接轴的底端，连接轴的顶端与离合转杆组件260的底面固定连接，斜偏座盘250的底面固定安装有与离合转杆组件260顶端活动连接的联动盘252，斜偏座盘250和联动盘252的内侧活动套接有球面轴承套251，球面轴承套251固定套接于驱动主轴220的外侧；驱动主轴220的表面固定套接有驱动齿221，离合转杆组件260包括球头伸缩杆261、运动轴套262和传动齿套263，传动齿套263固定套接于运动轴套262的表面，运动轴套262转动套接于球头伸缩杆261的底端，联动盘252的表面固定安装有若干与球头伸缩杆261顶端活动连接的球头座253。

在该实施例中，升降轴座110的内部设有用于驱动工作机头120升降运动的驱动组件，驱动组件的输入端电性连接有控制器，控制器为PLC控制器或单片机，控制器的输出端与多轴驱动机台300、离合调节杆240、外驱动座211和工作机头120的输入端电性连接。

具体的，利用控制器实现多轴驱动机台300和升降轴座110的驱动实现工作机头120的升降运动驱动以及工件的二维平面运动，进行多轴数控加工，并通过对外驱动座211和离合调节杆240的驱动控制进行工作钻头230的切换从而进行自动切换工作模式，实现该机床的数控化操作。

在该实施例中，多轴驱动机台300包括X轴驱动台310、Y轴驱动台320和夹座台330，X轴驱动台310固定安装于机床座100的表面且内侧设有第一丝杆驱动组件311，Y轴驱动台320滑动安装于X轴驱动台310的表面且内侧设有第二丝杆驱动组件321，第一丝杆驱动组件311和第二丝杆驱动组件321的输出端分别与Y轴驱动台320的底面和夹座台330的底面固定连接，Y轴驱动台320和夹座台330的布置方向相互垂直。

具体的，由第一丝杆驱动组件311和第二丝杆驱动组件321的电动丝杆驱动实现Y轴驱动台320在X轴驱动台310表面的滑动运动、夹座台330在Y轴驱动台320表面的滑动运动，进行待加工工件的二维自由运动控制。

在该实施例中，防护罩组件400的数量为两组且分别固定于X轴驱动台310和Y轴驱动台320的表面，防护罩组件400包括第一伸缩罩410和第二伸缩罩420，其中一个防护罩组件400的第一伸缩罩410和第二伸缩罩420的一端分别固定于Y轴驱动台320的两端，另一个防护罩组件400的第一伸缩罩410和第二伸缩罩420的一端分别固定于夹座台330的两端。

具体的，在运动中通过第一伸缩罩410和第二伸缩罩420的跟随伸缩运动进行运动驱动组件的防护，避免该立式数控机床在切换至车、铣工作状态中产生的废屑干扰多轴运动。

在该实施例中，连接轴和离合转杆组件260的数量相同且一一对应，连接轴和离合转杆组件260呈圆周方向均匀分布于驱动主轴220的外周，外驱动座211的外侧设有驱动键套，切换套筒210的外侧固定安装有偏转驱动电机，偏转驱动电机的输出端与驱动键套的表面相互啮合。

具体的，利用切换套筒210表面的偏转驱动电机进行自动化控制外驱动座211进行旋转运动，在外驱动座211旋转中带动连接轴和离合转杆组件260绕驱动主轴220外周旋转运动至工作机位，实现不同的工作钻头230工作状态切换，将底面车、铣、钻三种工作钻头进行快速切换。

在该实施例中，离合调节杆240呈倾斜方向布置于切换套筒210的一侧，离合调节杆240的输出端与斜偏座盘250的一侧球头连接，切换套筒210的内侧固定安装有回复弹簧241，回复弹簧241的另一端与离合调节杆240和斜偏座盘250的连接处进行抵接，离合调节杆240为电动推杆。

具体的，通过离合调节杆240的驱动和回复弹簧241的弹性复原推动斜偏座盘250进行倾斜或水平运动，从而将工作机位的离合转杆组件260和工作钻头230推动下行与驱动主轴220表面驱动齿221传动啮合，实现对工作机位的工作钻头230离合控制，进行自动切换工作模式。

在该实施例中，连接轴滑动套接于外驱动座211的内侧，连接轴的底端设有钻头夹座，若干工作钻头230的规格不同，若干工作钻头230包括车头、铣削头和钻头中的一种或多种。

具体的，利用钻头夹座进行不同工作钻头230的安装，根据加工工件需求选用合适的工作钻头230进行安装，之后由机床进行数控控制不同工作模式，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工，在加工复杂的工件时进行车、铣、钻三种加工工艺结合。

在该实施例中，球头座253的数量与离合转杆组件260的数量相同且一一对应，球头座253活动套接于球头伸缩杆261的顶端，球面轴承套251为轴承结构且外侧呈球面结构，联动盘252和斜偏座盘250的内侧设有与球面轴承套251相适配的球状套孔。

具体的，利用球面轴承套251与联动盘252和斜偏座盘250内侧的球状套孔实现斜偏座盘250的偏转支承，球头座253和球头伸缩杆261的活动连接实现将联动盘252倾斜转换为离合转杆组件260的升降驱动，使工作机位的工作钻头230下行，非工作机位的工作钻头230上行避免在加工中发生干扰。

本发明的工作原理及使用流程：

在使用该多轴立式数控机床首先根据加工需要，将不同的车、铣、钻加工工作钻头230安装于外驱动座211的底面，通过外驱动座211表面的连接轴与离合转杆组件260的底端进行连接，将切换套筒210固定于工作机头120底面并使驱动主轴220与工作机头120的输出端传动连接，由数控控制端输入加工程序进行总控驱动，将待加工工件固定于夹座台330的表面；

在工作阶段由工作机头120带动驱动主轴220进行旋转转动，控制端控制外驱动座211转动，将车、铣、钻加工工作钻头230中的某一个工作钻头230转动位于工作位，由离合调节杆240的回退驱动斜偏座盘250进行倾斜，加工工位的工作钻头230逐渐下行运动，运动轴套262表面传动齿套263下行与驱动齿221啮合，从而使运动轴套262带动工作钻头230相对于球头伸缩杆261发生转动，由底面的工作钻头230对工件加工，加工期间第一丝杆驱动组件311和第二丝杆驱动组件321以及升降轴座110实现工件的二维平面运动和机头的升降运动，并在运动中通过第一伸缩罩410和第二伸缩罩420的跟随伸缩运动进行运动驱动组件的防护，避免该立式数控机床在切换至车、铣工作状态中产生的废屑干扰多轴运动，提高设备工作稳定性，进行数控加工；

需要切换工作模式时，由控制端控制离合调节杆240伸长使斜偏座盘250水平牵引各个离合转杆组件260和工作钻头230回退，由外驱动座211的转动将所需工作钻头230偏转至工作机位，并通过离合调节杆240回退重复以上动作，使得该工作机位的工作钻头230进行高速旋转并对工件进行车、铣或钻加工，利用切换套筒210底面外驱动座211的旋转控制将底面车、铣、钻三种工作钻头进行快速切换，通过离合转杆组件260与驱动主轴220的离合控制进行三种加工工艺的快速切换，将使用钻头下降驱动至工作位进行传动并工作，实现该立式数控机床的自动化切换。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种多轴立式数控机床，其特征在于，包括：机床座（100）、多轴切换机构（200）、多轴驱动机台（300）以及固定安装与多轴驱动机台（300）表面的防护罩组件（400），所述机床座（100）的顶面固定安装有升降轴座（110），所述升降轴座（110）的表面滑动安装有工作机头（120），所述多轴切换机构（200）固定安装于工作机头（120）的底面并与工作机头（120）的输出端传动连接，所述多轴驱动机台（300）固定安装于机床座（100）的表面；

所述多轴切换机构（200）包括切换套筒（210）、驱动主轴（220）、工作钻头（230）、离合调节杆（240）以及安装于切换套筒（210）内部的斜偏座盘（250）和离合转杆组件（260），所述离合调节杆（240）固定安装于切换套筒（210）的内侧且输出端与斜偏座盘（250）的一侧活动连接，所述驱动主轴（220）转动安装于切换套筒（210）的内部且顶端与工作机头（120）的输出端传动连接，所述切换套筒（210）的底面固定安装有外驱动座（211），所述外驱动座（211）的表面活动套接有若干连接轴，所述工作钻头（230）的顶端可拆卸固定于连接轴的底端，所述连接轴的顶端与离合转杆组件（260）的底面固定连接，所述斜偏座盘（250）的底面固定安装有与离合转杆组件（260）顶端活动连接的联动盘（252），所述斜偏座盘（250）和联动盘（252）的内侧活动套接有球面轴承套（251），所述球面轴承套（251）固定套接于驱动主轴（220）的外侧；

所述驱动主轴（220）的表面固定套接有驱动齿（221），所述离合转杆组件（260）包括球头伸缩杆（261）、运动轴套（262）和传动齿套（263），所述传动齿套（263）固定套接于运动轴套（262）的表面，所述运动轴套（262）转动套接于球头伸缩杆（261）的底端，所述联动盘（252）的表面固定安装有若干与球头伸缩杆（261）顶端活动连接的球头座（253）。

2.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述升降轴座（110）的内部设有用于驱动工作机头（120）升降运动的驱动组件，所述驱动组件的输入端电性连接有控制器，所述控制器为PLC控制器或单片机，所述控制器的输出端与多轴驱动机台（300）、离合调节杆（240）、外驱动座（211）和工作机头（120）的输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述多轴驱动机台（300）包括X轴驱动台（310）、Y轴驱动台（320）和夹座台（330），所述X轴驱动台（310）固定安装于机床座（100）的表面且内侧设有第一丝杆驱动组件（311），所述Y轴驱动台（320）滑动安装于X轴驱动台（310）的表面且内侧设有第二丝杆驱动组件（321），所述第一丝杆驱动组件（311）和第二丝杆驱动组件（321）的输出端分别与Y轴驱动台（320）的底面和夹座台（330）的底面固定连接，所述Y轴驱动台（320）和夹座台（330）的布置方向相互垂直。

4.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述防护罩组件（400）的数量为两组且分别固定于X轴驱动台（310）和Y轴驱动台（320）的表面，所述防护罩组件（400）包括第一伸缩罩（410）和第二伸缩罩（420），其中一个防护罩组件（400）的第一伸缩罩（410）和第二伸缩罩（420）的一端分别固定于Y轴驱动台（320）的两端，另一个防护罩组件（400）的第一伸缩罩（410）和第二伸缩罩（420）的一端分别固定于夹座台（330）的两端。

5.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述连接轴和离合转杆组件（260）的数量相同且一一对应，所述连接轴和离合转杆组件（260）呈圆周方向均匀分布于驱动主轴（220）的外周，所述外驱动座（211）的外侧设有驱动键套，所述切换套筒（210）的外侧固定安装有偏转驱动电机，所述偏转驱动电机的输出端与驱动键套的表面相互啮合。

6.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述离合调节杆（240）呈倾斜方向布置于切换套筒（210）的一侧，所述离合调节杆（240）的输出端与斜偏座盘（250）的一侧球头连接，所述切换套筒（210）的内侧固定安装有回复弹簧（241），所述回复弹簧（241）的另一端与离合调节杆（240）和斜偏座盘（250）的连接处进行抵接，所述离合调节杆（240）为电动推杆结构。

7.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述连接轴滑动套接于外驱动座（211）的内侧，所述连接轴的底端设有钻头夹座，若干所述工作钻头（230）的规格结构不同，若干所述工作钻头（230）包括车头、铣削头和钻头中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种多轴立式数控机床，其特征在于，所述球头座（253）的数量与离合转杆组件（260）的数量相同且一一对应，所述球头座（253）活动套接于球头伸缩杆（261）的顶端，所述球面轴承套（251）为轴承结构且外侧呈球面结构，所述联动盘（252）和斜偏座盘（250）的内侧设有与球面轴承套（251）相适配的球状套孔。

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