CN115674375B - 一种榫卯结构多轴加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种榫卯结构多轴加工设备,其包括主框架。所述主框架安装有运输机构、夹持机构和加工机构。所述加工机构包括底座,底座上设有第一方向控制轴、第二方向控制轴和第三方向控制轴,所述第三方向控制轴上连接有加工组件,所述加工组件上安装有调节组件。加工组件包括固定卡扣和轴套,所述轴套内转动连接有驱动轴,所述驱动轴和砂轮为中空结构,驱动轴内具有平键配合有铣刀柄,铣刀柄上连接有铣刀,所述铣刀柄上转动连接有滑动杆,滑动杆与螺杆固定连接,所述螺杆控制铣刀柄轴向移动。该加工组件中同时设有砂轮和铣刀,并通过螺杆实现切换。可在同一设备上加工零件外轮廓和内部榫槽,无需更换设备,大大提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及木质家具生产技术,尤其涉及一种榫卯结构加工设备,用于木质家具异型件的加工。
背景技术
特殊的家具结构需要特殊结构的家具零部件构成。这些具有特殊型面或曲面的零部件被称为异形零部件。虽然目前中国家具产业发展高歌猛进,但是其产品加工,尤其是异形零部件的加工工艺和关键工序加工设备上仍然存在诸多问题。以榫卯结构加工为例,需要先使用车床加工出外形轮廓,再利用铣床加工出内部榫槽,生产效率较低。
如公开号CN214981783U提出了现有夹持加工装置无法做到一对一设置,工件在加工过程中容易发生偏移、倾斜等情况。该专利中通过进一步改进夹持装置,缩短装夹时间,从而提高生产效率。公开号CN207290359U公开了一种异形面家具零部件开榫装置,可实现在异形面家具零部件上开不同尺寸的榫孔,但零件外轮廓还需提前加工,不利于大规模生产。
鉴于此,本发明在现有的数控加工机床上做出改进,提出了一种榫卯结构多轴加工设备。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷,本发明提出了一种榫卯结构多轴加工设备,用于木质家具异型件的加工,并且适用于大规模生产。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种榫卯结构多轴加工设备,包括主框架、安装在所述主框架上的运输机构、夹持机构和加工机构,其特征在于,
所述运输机构包括安装架和第一驱动件,安装架两侧设有限位板,第一驱动件的输出端连接有传动轴,所述传动轴连接有链条,所述链条上安装有多个第一固定板,
所述夹持机构包括大弧形板和小弧形板,所述大弧形板和小弧形板安装在限位板上,所述第一固定板上安装有第二固定板,第二固定板上连接有第二驱动件,所述第二驱动件的输出端连接有夹持组件,第二固定板上还具有连接件,
所述加工机构包括底座,底座上设有第一方向控制轴、第二方向控制轴和第三方向控制轴,所述第三方向控制轴上连接有加工组件,所述加工组件上安装有调节组件,其中,
加工组件包括固定卡扣和轴套,所述固定卡扣上连接有弧形架,弧形架上安装有第二电机,所述轴套内转动连接有驱动轴,第二电机的输出轴经传动部件与驱动轴连接,驱动轴上连接有砂轮,所述驱动轴具有一腔室,该腔室内具有平键配合有铣刀柄,铣刀柄上连接有铣刀,所述铣刀柄上转动连接有滑动杆,滑动杆与螺杆固定连接,所述螺杆控制铣刀柄轴向移动。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述驱动轴内壁设有键槽,所述铣刀柄上设有平键,平键与键槽之间采用过盈配合。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述调节组件包括转动架,所述转动架上转动连接有旋钮,所述旋钮与螺杆螺纹配合,转动架上连接有滑套,转动架下端具有若干个楔形定位杆,楔形定位杆与转动架配合,其中,所述滑套向下运动时,带动若干个楔形定位杆朝靠近旋钮圆心的方向移动。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述转动架中部设有若干个凹槽,通过该凹槽转动架上滑动连接有滑套。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述大弧形板上具有第一开合区,小弧形板上具有第二开合区,其中,所述第一开合区和第二开合区平行,第一开合区和第二开合区控制夹持组件的开合。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述第三方向控制轴由安装轴、保护壳和调节杆组成,所述安装轴与第二方向控制轴固定,安装轴上设有保护壳,保护壳内安装有第一电机,所述调节杆滑动连接在保护壳上,其中,所述第一电机控制调节杆的滑动行程。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述调节杆上设有齿条,第一电机的输出轴上设有齿轮,第一电机通过齿轮齿条控制调节杆在第三方向的滑动行程。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述夹持组件包括连接架和转轴,所述连接架与连接件固定,所述转轴与第二驱动件的输出端连接,转轴上连接有套筒,套筒上安装有垫圈,该垫圈与连接件固定。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述连接架上连接有推架,所述推架经第一复位弹簧滑动连接在套筒上,其中,所述推架一端具有球头杆,另一端具有圆环,所述球头杆与大弧形板和小弧形板接触。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述转轴上还连接有转头,该转头上固定连接有卡盘,所述卡盘上滑动连接有若干个卡爪,所述卡爪上连接有楔形架,楔形架与卡盘滑动连接,且楔形架与卡盘之间设有第二复位弹簧。
在本发明的这种多轴加工设备中,所述推架一端的圆环与楔形架接触,当所述推架朝靠近卡盘的方向移动时,所述圆环推动楔形架及其上卡爪朝靠近卡盘圆心方向运动。
实施本发明的这种榫卯结构多轴加工设备,具有以下有益效果:本发明的通过设有夹持机构和加工机构,夹持机构包括夹持组件,该夹持组件的开合通过大弧形板和小弧形板控制,可缩短夹具的装夹时间,提高生产效率。同时,加工机构中包括加工组件,该加工组件中同时设有砂轮和铣刀,并通过螺杆实现切换。可在同一设备上加工零件外轮廓和内部榫槽,无需更换设备,大大提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明榫卯结构多轴加工设备的结构示意图;
图2为本发明运输机构的结构示意图;
图3为本发明夹持机构的安装示意图;
图4为本发明夹持机构的结构示意图;
图5为本发明夹持组件的半剖视图;
图6为本发明夹持组件的部分剖视图;
图7为本发明大弧形板和小弧形板的配合示意图;
图8为本发明榫卯结构的表示图;
图9为本发明加工机构的结构示意图;
图10为本发明第三方向控制轴的结构示意图;
图11为本发明第三方向控制轴的部分剖视图;
图12为本发明加工组件的结构示意图;
图13为本发明加工组件的半剖视图;
图14为本发明加工组件的部分结构示意图;
图15为本发明加工组件的部分遮盖图;
图16为本发明调节组件的爆炸分离图;
附图标记表示为:1主框架、2运输机构、21安装架、22限位板、23第一驱动件、24传动轴、25链条、26第一固定板、3夹持机构、31大弧形板、311第一开合区、32小弧形板、321第二开合区、33第二固定板、34第二驱动件、35连接件、36夹持组件、361连接架、362转轴、363垫圈、364套筒、365推架、366第一复位弹簧、367转头、368卡盘、369卡爪、3610楔形架、3611第二复位弹簧、4加工机构、41底座、42第一方向控制轴、43第二方向控制轴、44第三方向控制轴、441安装轴、442保护壳、443调节杆、444第一电机、445齿条、45加工组件、451固定卡扣、452轴套、453弧形架、454垫片、455第二电机、456传动部件、457驱动轴、458砂轮、459滑动杆、4510螺杆、4511铣刀柄、4512铣刀、46调节组件、461转动架、462旋钮、463滑套、464楔形定位杆、465第三复位弹簧、5榫卯结构。
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。
如图1至图16所示,本发明的这种榫卯结构多轴加工设备包括主框架1。主框架1安装有运输机构2、夹持机构3和加工机构4。如图2所示,运输机构2包括安装架21和第一驱动件23。安装架21固定连接在主框架1上,安装架21两侧设有限位板22,第一驱动件23的输出端连接有传动轴24。传动轴24连接有链条25,链条25上安装有多个第一固定板26。第一固定板26上安装有夹持机构3。如图3至图4所示,夹持机构3包括大弧形板31、小弧形板32和第二固定板33。大弧形板31和小弧形板32安装在限位板22上,其中,大弧形板31与小弧形板32平行安装。第一固定板26上安装有第二固定板33,第二固定板33上连接有第二驱动件34,第二驱动件34的输出端连接有夹持组件36,第二固定板33上还具有连接件35。
如图7所示,大弧形板31上具有第一开合区311,小弧形板32上具有第二开合区321。其中,第一开合区311和第二开合区321平行,第一开合区311和第二开合区321控制夹持组件36的开合。如图4至图6所示,夹持组件36包括连接架361和转轴362。连接架361与连接件35固定连接,转轴362与第二驱动件34的输出端连接,转轴362上连接有套筒364。转轴362转动连接在套筒364内,套筒364上安装有垫圈363,该垫圈363与连接件35固定连接。连接架361上连接有推架365,推架365经第一复位弹簧366滑动连接在套筒364上。其中,推架365一端具有球头杆,另一端具有圆环。球头杆与大弧形板31和小弧形板32接触。转轴362上还连接有转头367,该转头367上固定连接有卡盘368。卡盘368上滑动连接有若干个卡爪369,卡爪369上连接有楔形架3610,楔形架3610与卡盘368滑动连接,且楔形架3610与卡盘368之间设有第二复位弹簧3611。推架365一端的圆环与楔形架3610接触,当推架365朝靠近卡盘368的方向移动时,推架365上的圆环推动楔形架3610及其上卡爪369朝靠近卡盘368圆心方向运动。其中,同时位于第一开合区311和第二开合区321上的夹持组件36为开合状态,反之则为闭合状态。
如图9所示,加工机构4包括底座41。底座41上设有第一方向控制轴42、第二方向控制轴43和第三方向控制轴44。第三方向控制轴44上连接有加工组件45,加工组件45上安装有调节组件46。其中,第一方向控制轴42和第二方向控制轴43主要由电机滚珠丝杠结构组成。通过数控系统控制第一方向控制轴42和第二方向控制轴43上的电机,从而调整第一方向X和第二方向Y的坐标。
如图11所示,第三方向控制轴44由安装轴441、保护壳442和调节杆443组成。安装轴441与第二方向控制轴43固定,安装轴441上固定连接保护壳442,保护壳442内安装有第一电机444。调节杆443滑动连接在保护壳442上,其中,第一电机444控制调节杆443在第三方向Z的滑动行程。调节杆443上设有齿条445,第一电机444的输出轴上设有齿轮(为在图中展示),第一电机444通过齿轮齿条控制调节杆443在第三方向Z的滑动行程。
如图12至图14所示,加工组件45包括固定卡扣451和轴套452。固定卡扣451固定安装在调节杆443上,固定卡扣451上连接有弧形架453,弧形架453上安装有第二电机455。弧形架453上还安装有垫片454,垫片454上安装有调节组件46。轴套452与固定卡扣451固定连接,轴套452内转动连接有驱动轴457。第二电机455的输出轴经传动部件456与驱动轴457连接,驱动轴457上连接有砂轮458。如图12所示,传动部件456为皮带轮传动。驱动轴457和砂轮458为中空结构,驱动轴457内具有平键配合有铣刀柄4510。驱动轴457内壁设有键槽,铣刀柄4510上设有平键,平键与键槽之间采用过盈配合。通过平键与键槽之间配合,驱动轴457与铣刀柄4510之间可以传递转矩运动,当铣刀柄4510要求作轴向移动时,平键与键槽还可以起导向作用。铣刀柄4510安装有铣刀4512,铣刀4512可拆卸更换。铣刀柄4510上转动连接有滑动杆459,滑动杆459与螺杆4510固定连接,螺杆4510控制铣刀柄4510轴向移动。
如图15至图16所示,调节组件46包括转动架461,转动架461固定连接在垫片454上。转动架461上转动连接有旋钮462,旋钮462与螺杆4510螺纹配合。转动架461中部设有若干个凹槽,通过该凹槽转动架461上滑动连接有滑套463。转动架461下端具有若干个楔形定位杆464,楔形定位杆464卡接在转动架461上。楔形定位杆464经第三复位弹簧465滑动连接在旋钮462下端。通过楔形定位杆464限制旋钮462的转动,防止驱动轴457在转动时因摩擦力带动滑动杆459转动,从而带动螺杆转动,导致加工时,铣刀4512向下移动。
在套463向下运动时,滑套463带动若干个楔形定位杆464朝靠近旋钮462圆心的方向移动。若干个楔形定位杆464不再与转动架461卡接,同时也在限制旋钮462的转动。
如图8所示,榫卯结构5为加工完成后的结构。加工榫卯结构5时,首先将实木毛料装夹在夹持组件36上。通过运输机构2将实木毛料运输至加工机构的下方。在本实施例中,将实木毛料装夹在夹持组件36上,具体为:在同时位于第一开合区311和第二开合区321上的夹持组件36装入实木毛料。第一驱动件23通过传动轴24带动链条25及其上第一固定板26顺时针转动。将位于第一开合区311和第二开合区321上的夹持组件36运输至加工机构4的下方。推架365在大弧形板31和小弧形板32的作用下,朝靠近卡盘368的方向移动。推架365上的圆环推动楔形架3610及其上卡爪369朝靠近卡盘368圆心方向运动,卡爪369架实木毛料夹紧,待后续加工。
在本实施例中,加工机构4的工作原理具体为:加工时,先使用砂轮458加工实木毛料的外轮廓,待外轮廓加工好后,使用铣刀4512加工实木毛料的榫槽。
在加工实木毛料的外轮廓时,第二电机455启动,第二电机455为伺服电机。伺服电机可以控制输出轴的转动速度。第二电机455通过传动部件456带动驱动轴457转动,驱动轴457带动气上的砂轮458转动。同时通过数控系统控制第一方向控制轴42、第二方向控制轴43和第三方向控制轴44,实时控制砂轮458与实木毛料的相对坐标。第二驱动件34转动,控制实木毛料轴向转动角度。最后在通过结合调节砂轮458与实木毛料的相对坐标以及实木毛料轴向转动角度,从而将实木毛料外轮廓加工至所需形状。
在加工完实木毛料外轮廓后,停止第二电机455。将滑套463向下推动,滑套463带动若干个楔形定位杆464朝靠近旋钮462圆心的方向移动。解除楔形定位杆464对旋钮462的限制,此时,再转动旋钮462带动螺杆4510以及滑动杆459向下移动。滑动杆459向下移动带动铣刀柄4511向下移动,直至铣刀柄4511运动至驱动轴457内壁键槽的最下端,将铣刀4512伸出。随后松开滑套463,若干个楔形定位杆464在第三复位弹簧的作用下回位,再次限制旋钮462的转动。最后通过第一电机444调整铣刀4512第三方向Z的距离,再次启动第二电机455。第二电机455通过传动部件456带动驱动轴457转动,驱动轴457带动气上的铣刀4512转动。再通过数控系统控制第一方向控制轴42、第二方向控制轴43和第三方向控制轴44,完成对实木毛料榫槽的加工。
在完成实木毛料榫槽的加工后,运输机构2将加工好后的实木毛料运输至第一开合区311和第二开合区321处。此时,夹持组件36处于开合状态,方便后续装夹实木毛料,提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种榫卯结构多轴加工设备,包括主框架、安装在所述主框架上的运输机构、夹持机构和加工机构,其特征在于,
所述运输机构包括安装架和第一驱动件,安装架两侧设有限位板,第一驱动件的输出端连接有传动轴,所述传动轴连接有链条,所述链条上安装有多个第一固定板,
所述夹持机构包括大弧形板和小弧形板,所述大弧形板和小弧形板安装在限位板上,所述第一固定板上安装有第二固定板,第二固定板上连接有第二驱动件,所述第二驱动件的输出端连接有夹持组件,第二固定板上还具有连接件,大弧形板上具有第一开合区,小弧形板上具有第二开合区,其中,所述第一开合区和第二开合区平行,第一开合区和第二开合区控制夹持组件的开合,
所述加工机构包括底座,底座上设有第一方向控制轴、第二方向控制轴和第三方向控制轴,所述第三方向控制轴上连接有加工组件,所述加工组件上安装有调节组件,其中,
加工组件包括固定卡扣和轴套,所述固定卡扣上连接有弧形架,弧形架上安装有第二电机,弧形架上还安装有垫片,所述轴套内转动连接有驱动轴,第二电机的输出轴经传动部件与驱动轴连接,驱动轴上连接有砂轮,所述驱动轴具有一腔室,该腔室内具有平键配合有铣刀柄,铣刀柄上连接有铣刀,所述铣刀柄上转动连接有滑动杆,滑动杆与螺杆固定连接,所述螺杆控制铣刀柄轴向移动,
所述调节组件包括转动架,转动架固定连接在垫片上,所述转动架上转动连接有旋钮,旋钮与螺杆螺纹配合,所述旋钮中部设有若干个凹槽,该凹槽上滑动连接有滑套,所述转动架下端具有若干个楔形定位杆,楔形定位杆卡接在转动架上,所述楔形定位杆经第三复位弹簧滑动连接在旋钮下端,所述楔形定位杆用于限制旋钮的转动,在滑套向下运动时,所述滑套带动若干个楔形定位杆朝靠近旋钮圆心的方向移动,楔形定位杆与转动架分离。
2.根据权利要求1所述的榫卯结构多轴加工设备,其特征在于,所述第三方向控制轴由安装轴、保护壳和调节杆组成,所述安装轴与第二方向控制轴固定,安装轴上设有保护壳,保护壳内安装有第一电机,所述调节杆滑动连接在保护壳上,其中,所述第一电机控制调节杆的滑动行程。
3.根据权利要求1所述的榫卯结构多轴加工设备,其特征在于,所述夹持组件包括连接架和转轴,所述连接架与连接件固定,所述转轴与第二驱动件的输出端连接,转轴上连接有套筒,套筒上安装有垫圈,该垫圈与连接件固定。
4.根据权利要求3所述的榫卯结构多轴加工设备,其特征在于,所述连接架上连接有推架,所述推架经第一复位弹簧滑动连接在套筒上,其中,所述推架一端具有球头杆,另一端具有圆环,所述球头杆与大弧形板和小弧形板接触。
5.根据权利要求4所述的榫卯结构多轴加工设备,其特征在于,所述转轴上还连接有转头,该转头上固定连接有卡盘,所述卡盘上滑动连接有若干个卡爪,所述卡爪上连接有楔形架,楔形架与卡盘滑动连接,且楔形架与卡盘之间设有第二复位弹簧。
6.根据权利要求5所述的榫卯结构多轴加工设备,其特征在于,所述推架一端的圆环与楔形架接触,当所述推架朝靠近卡盘的方向移动时,所述圆环推动楔形架及其上卡爪朝靠近卡盘圆心方向运动。
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