CN115890276A - 一种高精度多轴机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度多轴机床，包括机架、驱动机构以及切削机构，所述驱动机构设置于所述机架上，所述驱动机构包括驱动组件以及定位组件，所述驱动组件和所述定位组件分别连接工件的两端，所述驱动组件带动所述工件在W轴旋转；所述切削机构包括移动组件以及刀具固定组件，所述机架上设置有安装斜面，所述移动组件固定设置于所述安装斜面，所述移动组件带动所述刀具固定组件在X轴以及Y轴方向移动；所述刀具固定组件包括多个刀具，并可驱动其中之一的所述刀具与工件配合；多个所述刀具呈圆周阵列分布，所述刀具固定组件可带动多个所述刀具沿L轴方向转动，通过以上结构实现的多轴高精度加。

Description

一种高精度多轴机床

技术领域

本发明涉及机械加工设备领域，尤其涉及一种高精度多轴机床。

背景技术

机床(英文名称：machinetool)是指制造机器的机器。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

机床在近现代的机械发展中起着至关重要的作用，机床的加工精度决定着所加工工件的精度，目前现有的自动化机床通过设置多轴驱动，来满足一些零件的加工需求以及提升对零部件的加工精度。目前的多轴机床一般较为复杂，并且大多通过直线驱动方向来满足多轴的驱动，这种一般结构复杂，制造成本高，并且体积较大。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种多轴机床，在满足对工件的多轴高精度加工的同时，能够保持较小的体积以及相对较低的制造成本。

本发明公开了一种高精度多轴机床，包括：

机架；

驱动机构，设置于所述机架上，所述驱动机构包括驱动组件以及定位组件，所述驱动组件和所述定位组件分别连接工件的两端，所述驱动组件带动所述工件在W轴旋转；

切削机构，包括移动组件以及刀具固定组件，所述机架上设置有安装斜面，所述移动组件固定设置于所述安装斜面，所述移动组件带动所述刀具固定组件在X轴以及Y轴方向移动；所述刀具固定组件包括多个刀具，并可驱动其中之一的所述刀具与工件配合；

多个所述刀具呈圆周阵列分布，所述刀具固定组件可带动多个所述刀具沿L轴方向转动。

进一步的，所述驱动组件包括驱动主体、第一驱动源以及驱动套管，所述驱动套管可转动的套设在所述驱动主体内并且一端伸出驱动主体，所述第一驱动源连接所述驱动主体并驱动所述驱动套管相对所述驱动主体转动；所述驱动套管伸出所述驱动主体的一端设置有供工件伸入的套孔，所述驱动套管上固定连接有固定结构，所述固定结构可将工件固定于所述驱动套管。

进一步的，所述固定结构为三轴卡钳，其包括主体部，所述主体部上通过齿条结构连接三个卡块，三个所述卡块均匀分布并且中心位置设置有与所述套孔连通的连接孔，工件穿过所述连接孔伸进所述套孔内，并通过三个所述卡块固定。

进一步的，所述驱动套管远离所述固定结构的一端设置有润滑结构，所润滑结构包括润滑主体，所述润滑主体与所述驱动主体固定连接，所述驱动套管与所述润滑主体转动连接，所述润滑主体内设置有润滑腔，所述驱动套管的一端伸进所述润滑腔内并通过轴承结构域所述润滑腔转动连接，所述驱动套管的外表面设置有至少一条润滑槽，所述润滑槽内设置有高密度吸油棉；所述润滑腔包括进油口和出油口，所述进油口和所述出油口分别连接油管。

进一步的，从所述润滑结构到所述固定结构方向，所述润滑槽的深度不变，所述润滑槽的宽度减小。

进一步的，所述第一驱动源包括第一伺服电机、第一皮带轮以及第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述驱动套管固定连接，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过皮带传动配合，所述第一伺服电机可驱动所述第二皮带轮转动。

进一步的，所述安装斜面设置于安装板上，所述安装板的一端与所述机架转动连接，所述机架上设置有驱动所述安装板旋转的驱动件，以用于改变所述安装斜面与平面的夹角；

所述机架上设置有对所述安装板进行固定的锁止结构，

所述锁止机构包括第一锁止齿条和第二锁止齿条，所述第一锁止齿条与所述机架通过固定轴连接，所述第二锁止齿条与所述安装板固定连接，所述第一锁止齿条可沿所述固定轴向靠近或远离所述第二锁止齿条的方向移动，当所述第一锁止齿条贴合所述第二锁止齿条时，两个所述齿条可相互啮合，然后通过固定螺丝进行固定。

进一步的，所述刀具固定组件包括固定壳体、第二伺服电机、传动结构以及刀盘，多个所述刀具固定于所述刀盘上，所述第二伺服电机通过所述传动结构带动所述刀盘绕L轴转动；

所述传动结构包括第一传动件以及第二传动件，所述第一传动件和所述第二传动件均与所述固定壳体转动连接，所述第一传动件可通过锥齿轮结构驱动所述第二传动件转动，所述第二伺服电机可驱动所述第一传动件转动；所述刀盘可通过固定轴与所述第二传动件固定连接。

进一步的，所述第二传动件上设置有固定孔，所述固定轴的一端穿过所述固定孔与所述刀盘固定连接，所述固定轴的另一端与所述第二传动件通过销轴固定配合；

所述刀盘通过固定盘结构与所述第二传动件固定连接。

进一步的，所述刀盘上均匀分布有多个治具，所述刀具通过所述治具固定在所述刀盘上。

本发明公开的技术方案，与现有技术相比，有益效果是：

驱动机构可带动工件在W轴方向旋转，所述移动组件可带动刀具固定组件在X轴以及Y轴方向移动，刀具固定组件可带动多个刀具在L轴方向转动，同时切削机构设置在安装斜面上，安装斜面与平面呈一定夹角，进而使得切削机构对工件可在多角度上加工，实现的多轴高精度加工，并且不需要每个轴向都设置相应的滑台驱动装置，能够减小设备的体积以及占地面积，减小成本。

附图说明

图1为机床的结构示意图；

图2为驱动机构的结构示意图；

图3为驱动组件的结构示意图；

图4为驱动套管的示意图；

图5为定位组件的结构示意图；

图6为安装斜面设置在机架上的示意图；

图7为切削机构的示意图；

图8为传动结构的示意图。

附图标注说明

100、机床；10、机架；11、固定板；12、安装斜面；121、安装板；122、驱动件；20、驱动机构；21、驱动组件；211、驱动主体；212、第一驱动源；2121、第一伺服电机；2122、第一皮带轮；2123、第二皮带轮；2124、皮带；213、驱动套管；2131、套孔；2132、润滑槽；214、固定结构；2141、连接孔；215、润滑结构；2151、润滑主体；2152、润滑腔；2153、进油口；2154、出油口；30、切削机构；31、移动组件；32、刀具固定组件；321、固定壳体；322、第二伺服电机；323、传动结构；3231、第一传动件；3232、第二传动件；3233、锥齿轮结构；3234、固定孔；3235、固定轴；3236、锥形孔；3237、锥形体；3238、销轴；3239、固定槽。

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，需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

还需要说明的是，本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明公开了一种高精度多轴机床100，包括机架10、驱动机构20以及切削机构30，所述驱动机构20和所述切削机构30均设置在所述机架10上，所述驱动机构20可带动工件旋转，所述切削机构30用于带动刀具至一定位置对高速旋转的工件进行切削加工。

如图1和图2所示，所述驱动机构20与所述机架10固定连接，所述驱动机构20包括驱动组件21以及定位组件22，所述驱动组件21和所述定位组件22相对设置并且分别与所述机架10连接，所述驱动组件21和所述定位组件22分别连接工件的一端，所述驱动组件21可带动所述工件绕W轴旋转。在本申请中，所述工件为长条形杆件。

具体的，所述机架10上设置有水平设置的固定板11，所述固定板11的上表面为水平面，所述驱动机构20固定于所述固定板11的上表面，所述切削机构30设置在所述驱动机构20的一侧。

如图2和图3所示，进一步的，所述驱动组件21包括驱动主体211、第一驱动源212以及驱动套管213，所述驱动套管213可转动的套设在所述驱动主体211内并且一端伸出驱动主体211，所述第一驱动源212连接所述驱动主体211并驱动所述驱动套管213相对所述驱动主体211转动；所述驱动套管213伸出所述驱动主体211的一端设置有供工件伸入的套孔2131，所述驱动套管213上固定连接有固定结构214，所述固定结构214可将工件固定于所述驱动套管213。具体的，所述驱动套管213上的套孔2131的截面可以是圆形，也可以是多边形。在本申请中，所述套孔2131的截面为圆形，所述工件为圆柱形杆件，所述工件的一端可伸进所述套孔2131内。当所述工件的一端伸进所述套孔2131内时，所述固定结构214夹紧所述工件，将所述工件和所述驱动套管213连接为一体，从而所述驱动套管213旋转时刻带动所述工件同步转动。

进一步的，所述固定结构214为三轴卡钳，其包括主体部，所述主体部上通过齿条结构连接三个卡块，三个所述卡块均匀分布并且中心位置设置有与所述套孔2131连通的连接孔2141，工件穿过所述连接孔2141伸进所述套孔2131内，并通过三个所述卡块固定。

如图3和图4所示，进一步的，所述驱动套管213远离所述固定结构214的一端设置有润滑结构215，所润滑结构215包括润滑主体2151，所述润滑主体2151与所述驱动主体211固定连接，所述驱动套管213与所述润滑主体2151转动连接，所述润滑主体2151内设置有润滑腔2152，所述驱动套管213的一端伸进所述润滑腔2152内并通过轴承结构域所述润滑腔2152转动连接，所述驱动套管213的外表面设置有至少一条润滑槽2132，所述润滑槽2132内设置有高密度吸油棉；所述润滑腔2152包括进油口2153和出油口2154，所述进油口2153和所述出油口2154分别连接油管。具体的，所述进油口2153连接油管和所述出油口2154连接油管分别连接循环油泵，所述循环油泵用于通过油管、进油口2153、出油口2154以及润滑腔2152带动润滑油循环。经过所述润滑腔2152的润滑油可部分浸入到吸油棉内，通过所述吸油棉进行传递，并且所述吸油棉将所述润滑油传递至所述驱动套管213与所述驱动主体211之间的轴承中，对所述轴承进行润滑，保证了所述驱动套管213在高速转动的稳定性，以及在工作时，时刻对所述轴承进行润滑，提升了所述设备的使用寿命。

进一步的，从所述润滑结构215到所述固定结构214方向，所述润滑槽2132的深度不变，所述润滑槽2132的宽度减小。具体的，通过所述润滑槽2132的宽度沿线性方向逐渐减小，使得所述润滑槽2132内的吸油棉的量变小，从而减少吸油的量，放置所述驱动主体211内部残存过多的润滑油。并且所述驱动主体211内远离所述润滑腔2152并且靠近所述驱动套管213连接所述第一驱动源212的位置设置有止挡臂，所述驱动套管213穿过所述止挡臂的部分并没有延伸有所述润滑槽2132。

进一步的，所述驱动主体211的侧边上设置有排油口，所述排油口处设置油盖，可定期打开所述油盖，通过所述排油口排出所述驱动主体211内部的废油。

如图5所示，所述定位组件22包括定位壳体221，所述定位壳体221与所述机架10连接，并且可沿所述固定板11向靠近或远离所述驱动组件21的方向移动，所述定位壳体221内转动连接有连接转子222，所述连接转子222内设置有多边形孔223，所述工件远离所述驱动组件21的一端可以通过螺丝固定多边形固定件，所述多边形固定件可伸进所述多边形孔223内进行定位。

请返回参看图3，进一步的，所述第一驱动源212包括第一伺服电机2121、第一皮带轮2122以及第二皮带轮2123，所述第一皮带轮2122与所述驱动套管213固定连接，所述第一皮带轮2122和所述第二皮带轮2123通过皮带2124传动配合，所述第一伺服电机2121可驱动所述第二皮带轮2123转动。具体的，所述驱动套管213上固定有皮带轮或者能够连接皮带的结构，当所述皮带2124被驱动时，所述皮带2124可通过对应的结构驱动所述驱动套管213转动。所述皮带轮或者配合所述皮带的结构设置在所述驱动套管213远离所述润滑腔2152的一端的外表面。

进一步的，所述机架10上设置有安装斜面12，所述切削机构30设置于所述安装斜面12。具体的，所述安装斜面12设置于安装板121上，所述安装板121的一端与所述机架10转动连接，所述机架10上设置有驱动所述安装板121旋转的驱动件122，以用于改变所述安装斜面12与平面的夹角；所述机架10上设置有对所述安装板121进行固定的锁止结构123。具体的，所述切削机构30固定在所述安装斜面12上，当所述驱动件122带动所述安装板121旋转时，可带动所述切削机构30同时转动。在本申请中，所述驱动件122带动所述安装板121在M轴方向转动，根据需要调整所述安装板121的位置，同时调整所述切削机构30的位置，并且当位置调整完成后，一般情况下，在一个加工周期范围内，不再对所述切削机构30的具体位置进行调整。

进一步的，所述驱动件122可以是丝杆驱动结构，也可以是气缸或者电缸等，在此不对其做具体限制。

如图7和图8所示，所述切削机构30包括移动组件31以及刀具固定组件32，所述机架10上设置有安装斜面12，所述移动组件31固定设置与所述安装斜面12，所述移动组件31带动所述刀具固定组件32在X轴以及Y轴方向移动。

进一步的，所述刀具固定组件32包括固定壳体321、第二伺服电机322、传动结构323以及刀盘324，多个所述刀具固定于所述刀盘上324，所述第二伺服电机322通过所述传动结构323带动所述刀盘324绕L轴转动；所述传动结构323包括第一传动件3231以及第二传动件3232，所述第一传动件3231和所述第二传动件3232均与所述固定壳体321转动连接，所述第一传动件3231可通过锥齿轮结构3233驱动所述第二传动件3232转动，所述第二伺服电机322可驱动所述第一传动件3231转动；所述刀盘324可通过固定轴3235与所述第二传动件3232固定连接。

进一步的，所述第二传动件3232上设置有固定孔3234，所述固定轴3235的一端穿过所述固定孔3234与所述刀盘324固定连接，所述固定轴3235的另一端与所述第二传动件3232通过销轴3238固定配合；所述刀盘324通过固定盘结构与所述第二传动件3232固定连接。具体的，所述固定轴3235远离所述刀盘324的一端为锥形体3237，所述固定孔3234远离所述刀盘324的一端为锥形孔3236，所述锥形孔3236与所述锥形体3237相配合，可阻止所述固定轴3235完全穿过所述固定孔3234。所述固定轴3235远离所述刀盘324的一端设置有固定槽3239，所述销轴3238的一端可通过螺丝与所述第二传动件3232固定连接，另一端可伸进所述固定槽3239内，不仅可以与所述锥形孔3236的配合下将所述固定轴3235固定在所述固定孔3234内，并且能够防止所述固定轴3235相对所述固定孔3234转动。

进一步的，所述刀盘324上均匀分布有多个治具，所述刀具通过所述治具固定在所述刀盘324上。

本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的前提下，能够设为多种实施方式和变形，上述的实施方式用于说明发明，但并不限定本发明的范围。

Claims (10)

1.一种高精度多轴机床，其特征在于，包括：

机架；

驱动机构，设置于所述机架上，所述驱动机构包括驱动组件以及定位组件，所述驱动组件和所述定位组件分别连接工件的两端，所述驱动组件带动所述工件在W轴旋转；

切削机构，包括移动组件以及刀具固定组件，所述机架上设置有安装斜面，所述移动组件固定设置于所述安装斜面，所述移动组件带动所述刀具固定组件在X轴以及Y轴方向移动；所述刀具固定组件包括多个刀具，并可驱动其中之一的所述刀具与工件配合；

多个所述刀具呈圆周阵列分布，所述刀具固定组件可带动多个所述刀具沿L轴方向转动。

2.如权利要求1所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述驱动组件包括驱动主体、第一驱动源以及驱动套管，所述驱动套管可转动的套设在所述驱动主体内并且一端伸出驱动主体，所述第一驱动源连接所述驱动主体并驱动所述驱动套管相对所述驱动主体转动；所述驱动套管伸出所述驱动主体的一端设置有供工件伸入的套孔，所述驱动套管上固定连接有固定结构，所述固定结构可将工件固定于所述驱动套管。

3.如权利要求2所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述固定结构为三轴卡钳，其包括主体部，所述主体部上通过齿条结构连接三个卡块，三个所述卡块均匀分布并且中心位置设置有与所述套孔连通的连接孔，工件穿过所述连接孔伸进所述套孔内，并通过三个所述卡块固定。

4.如权利要求3所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述驱动套管远离所述固定结构的一端设置有润滑结构，所润滑结构包括润滑主体，所述润滑主体与所述驱动主体固定连接，所述驱动套管与所述润滑主体转动连接，所述润滑主体内设置有润滑腔，所述驱动套管的一端伸进所述润滑腔内并通过轴承结构域所述润滑腔转动连接，所述驱动套管的外表面设置有至少一条润滑槽，所述润滑槽内设置有高密度吸油棉；所述润滑腔包括进油口和出油口，所述进油口和所述出油口分别连接油管。

5.如权利要求4所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，从所述润滑结构到所述固定结构方向，所述润滑槽的深度不变，所述润滑槽的宽度减小。

6.如权利要求5所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述第一驱动源包括第一伺服电机、第一皮带轮以及第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述驱动套管固定连接，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过皮带传动配合，所述第一伺服电机可驱动所述第二皮带轮转动。

7.如权利要求6所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述安装斜面设置于安装板上，所述安装板的一端与所述机架转动连接，所述机架上设置有驱动所述安装板旋转的驱动件，以用于改变所述安装斜面与平面的夹角；

所述机架上设置有对所述安装板进行固定的锁止结构，

所述锁止机构包括第一锁止齿条和第二锁止齿条，所述第一锁止齿条与所述机架通过固定轴连接，所述第二锁止齿条与所述安装板固定连接，所述第一锁止齿条可沿所述固定轴向靠近或远离所述第二锁止齿条的方向移动，当所述第一锁止齿条贴合所述第二锁止齿条时，两个所述齿条可相互啮合，然后通过固定螺丝进行固定。

8.如权利要求7所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述刀具固定组件包括固定壳体、第二伺服电机、传动结构以及刀盘，多个所述刀具固定于所述刀盘上，所述第二伺服电机通过所述传动结构带动所述刀盘绕L轴转动；

所述传动结构包括第一传动件以及第二传动件，所述第一传动件和所述第二传动件均与所述固定壳体转动连接，所述第一传动件可通过锥齿轮结构驱动所述第二传动件转动，所述第二伺服电机可驱动所述第一传动件转动；所述刀盘可通过固定轴与所述第二传动件固定连接。

9.如权利要求8所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述第二传动件上设置有固定孔，所述固定轴的一端穿过所述固定孔与所述刀盘固定连接，所述固定轴的另一端与所述第二传动件通过销轴固定配合；

所述刀盘通过固定盘结构与所述第二传动件固定连接。

10.如权利要求9所述的一种高精度多轴机床，其特征在于，所述刀盘上均匀分布有多个治具，所述刀具通过所述治具固定在所述刀盘上。

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