CN116372202B - 一种多功能车床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能车床，包括本体、控制器、转盘、夹爪、移动夹持机构、刀具、移动定位机构以及刀具调整机构；本发明一方面，能实现各种几何尺寸零部件的的稳定夹持，并实现夹具的在高强度夹持的结构强度和稳定性；另一方面，通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位。

Description

一种多功能车床

技术领域

本发明涉及机械制造领域,特别涉及一种多功能车床。

背景技术

车床是现代机械加工的常用设备，其常用来加工直线圆柱、斜线圆柱和各种螺纹、螺杆等复杂部件。而在实际部件加工中，为使工件的表面能达到图纸的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好、夹牢。现有的夹具难以适应不同形状工件的夹持、同时，由于夹持受力的不均，容易导致加工部件的变形、磨损。

其次，现有技术中，车床中刀具在加工过程中不能实时进行角度调整，在遇到刀具磨损、加工形状突变的复杂情况下，不能及时调整刀具的角度，从而导致加工部件的报废。因此，针对上述问题，亟需设计一种多功能的车床，以适应当下加工技术的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能车床，一方面，能实现各种几何尺寸零部件的的稳定夹持，并实现夹具的在高强度夹持的结构强度和稳定性；另一方面，通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位。

为达到上述目的，根据本文的第一方面，本发明提供了本发明提供了一种多功能车床，包括本体、控制器、转盘、夹爪、移动夹持机构、刀具、移动定位机构以及刀具调整机构，所述本体上设置有所述控制器，其特征在于，所述本体内设置有转动机构，转动机构连接有转轴，所述转轴右侧连接所述转盘，所述转盘右侧固定分布有夹爪、移动夹持机构。

所述移动夹持机构包括伺服电机一、丝杆一、一对电控伸缩杆一、位置传感器一、杆、油缸、夹具；

所述夹具包括小半圆爪、中半圆部件、大半圆部件、底座；所述小半圆爪底部设置有T型滑块，中半圆部件上设置有凹槽，所述T型滑块滑动设置在T型凹槽中；所述小半圆爪夹持面的中部固定有磁性部件。

根据前述方案，所述夹具中，所述小半圆爪滑动设置在中半圆部件的凹槽中，所述凹槽上开设有T型凹槽；所述大半圆部件和底座上设置有凹槽，所述中半圆部件滑动设置在大半圆部件上，所述大半圆部件滑动设置在底座上。

根据前述方案，所述本体尾部固定有移动定位机构和伺服电机二所述大半圆部件和底座上设置有凹槽，所述中半圆部件滑动设置在大半圆部件上，所述大半圆部件滑动设置在底座上。所述伺服电机二左侧固定有丝杆二，所述丝杆二上滑动设置有螺母二，所述螺母二侧面固定有位置传感器二，所述螺母二顶部固定有刀具调整机构，所述刀具调整机构上固定有刀具。

根据前述方案，所述伺服电机一连接有丝杆一，所述丝杆一上滑动设置有螺母一，所述螺母一上铰接有杆，所述杆另一端铰接在电控伸缩杆一的右侧，所述电控伸缩杆一右端固定有位置传感器一，所述电控伸缩杆一右端固定有油缸，所述油缸的顶出端固定有夹具。

根据前述方案，所述控制器分别与伺服电机一、电控伸缩杆一、位置传感器一、伺服电机二、位置传感器二、横伺服电机、竖伺服电机电连接，所述控制器接受位置传感器一、位置传感器二的位置信号，并根据位置信号控制电控伸缩杆一伸缩，使夹具与刀具水平相距在5cm-10cm。

根据前述方案，所述刀具调整机构中的底座上固定有竖板，横伺服电机的驱动轴转动设置在所述竖板上，所述驱动轴固定连接有L型支架，所述L型支架上转动连接有轴，所述轴上固定有刀具。

根据前述方案，所述轴底部固定有球体，所述球体右部表面设置有弧形滑槽，所述竖板中部固定有横板，竖伺服电机的驱动轴二转动设置在所述横板上，所述驱动轴二固定连接有L型支架二，所述L型支架二上固定有滑杆，所述滑杆滑动设置在弧形滑槽中。

本发明提出了一种多功能车床，一方面，能实现各种几何尺寸零部件的的稳定夹持，并实现夹具的在高强度夹持的结构强度和稳定性；另一方面，通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位，具体有如下技术效果：

可知晓，车床需要加工各种长的零部件，而现有技术中，通常是通过夹持机构夹持零部件的两端，因此，在刀具加工零部件时，会对零部件产生局部的应力，其会导致零部件的变形从而影响刀具的加工精度；因此，发明人设置了一种实时可移动夹具，其根据刀具的加工移动数据，实时调整夹具位置，从而提高加工精度。

同时，由于移动夹具在较长工件加工时，移动夹具中的伸缩机构会过于伸长，从而在夹持时会产生振动，同时影响其支撑强度；对于此，申请人设置了可移动杆支撑机构，控制器根据电控伸缩杆一的伸缩速度，合理控制螺母一的移动速度，以实现杆的合理移动。

本发明通过创新设计的自适应性夹具，通过小半圆爪滑动设置在中半圆部件，所述中半圆部件滑动设置在大半圆部件上，所述大半圆部件滑动设置在底座上，如此设计，可以适应大小不同形状的零部件，同时，小半圆爪在夹持力力下可自己转动贴合零部件的表面，大大提高了夹持的稳定性。

同时，由于有些零部件的加工面可能有较大弯曲，小半圆爪通常是两端夹持在加工面上，因此，小半圆爪的中部与加工面存在间隙；因此，申请人在小半圆爪的中部设置磁性部件，在夹持过程中，磁性部件会吸引加工零部件，从而进一步提高夹持的稳定性和安全性。

本发明通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位。本申请中刀具调整结构中横伺服电机、竖伺服电机在控制器的控制下，能实现刀具在空间上的多角度调整，大大提高了加工的精度和安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本文。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明多功能车床的整体结构图；

图2为本发明夹具的整体结构图；

图3为本发明中小半圆爪与中半圆部件滑动连接的局部剖视图；

图4为本发明中小半圆爪夹持面的示意图；

图5为本发明中小刀具调整机构的整体结构图。

图中：1、本体，2、控制器，3、转轴，4、转盘，5、伺服电机一，6、丝杆一，7、电控伸缩杆一，8、位置传感器一，9、刀具，10、移动定位机构，11、伺服电机二，12、夹爪，13、螺母一，14、杆，15、油缸，16、夹具，17、螺母二，18、位置传感器二，19、刀具调整机构，20、丝杆二，21、小半圆爪，22、中半圆部件，23、大半圆部件，24、底座，25、凹槽，26、T型凹槽，27、T型滑块，28、竖板，29、横伺服电机，30、L型支架，31、轴，32、球体，33、弧形滑槽，34、滑杆，35、L型支架二，36、横板，37、竖伺服电机，38、磁性部件。

具体实施方式

为使本文实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本文实施例中的附图，对本文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文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本文中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

为使本文实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本文实施例中的附图，对本文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文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本文中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

本发明提供了为达到上述目的，根据本文的第一方面，本发明提供了本发明提供了一种多功能车床，包括本体1、控制器2、转盘4、夹爪12、移动夹持机构、刀具9、移动定位机构11以及刀具调整机构19，所述本体1上设置有所述控制器2，其特征在于，所述本体1内设置有转动机构，转动机构连接有转轴3，所述转轴3右侧连接所述转盘4，所述转盘4右侧固定分布有夹爪12、移动夹持机构。

所述移动夹持机构包括伺服电机一5、丝杆一6、一对电控伸缩杆一7、位置传感器一8、杆14、油缸15、夹具16；

进一步的，本申请中夹具16设置在转盘4上，使夹具16能与加工的零部件同步转动，如此设计可实现在加工的零部件在转动时，夹具16能在调整夹持位置时，夹具16能稳定的夹持在转动的加工的零部件上，如此可实时的调整夹具，提高了夹持零部件在刀具加工不同位置时的夹持稳定性。

所述夹具16包括小半圆爪21、中半圆部件22、大半圆部件23、底座24；所述小半圆爪21底部设置有T型滑块27，中半圆部件22上设置有凹槽25，所述T型滑块27滑动设置在T型凹槽26中；所述小半圆爪21夹持面的中部固定有磁性部件38。

进一步的，所述夹具16中，所述小半圆爪21滑动设置在中半圆部件22的凹槽25中，所述凹槽25上开设有T型凹槽26；所述大半圆部件23和底座24上设置有凹槽25，所述中半圆部件22滑动设置在大半圆部件23上，所述大半圆部件23滑动设置在底座24上。

进一步的，本申请中小半圆爪21是自由滑动在中半圆部件22上的，中半圆部件22滑动设置在大半圆部件23上，所述大半圆部件23滑动设置在底座24上的，因此，在夹持不同大小零部件时，小半圆爪21、中半圆部件22、大半圆部件23在夹持力的作用下，其能自由滑动，从而能自行贴合加工零部件的表面，从而实现零部件的稳定夹持。如此设计，能解决现有技术中，通过加大夹持力和设置防滑螺纹的设计，会加大对加工部件表面的变形、磨损。

同时，由于加工零部件较大曲面时，夹具16通常是不能完美贴合零部件的表面的；本申请的夹具16在自行贴合时，其小半圆爪21通常是两端接触加工零部件的表面，从而小半圆爪21与零部件存在间隙；针对上述问题，申请人为了进一步提高夹持稳定性，在小半圆爪21中部设置磁性部件38，在夹具16夹持零部件过程中，磁性部件38能够通过磁性力提高夹持的稳定性，从而在不完全接触零部件的情况下，提高夹持力，如此设计，可解决现有技术中，提高夹持力的情况下，却不产生对零部件的夹持变形和零部件的材料磨损。

进一步的，所述本体1尾部固定有移动定位机构10和伺服电机二11，所述伺服电机二11左侧固定有丝杆二20，所述丝杆二20上滑动设置有螺母二17，所述螺母二17侧面固定有位置传感器二18，所述螺母二17顶部固定有刀具调整机构19，所述刀具调整机构19上固定有刀具9。

进一步的，所述伺服电机一5连接有丝杆一6，所述丝杆一6上滑动设置有螺母一13，所述螺母一13上铰接有杆14，所述杆14另一端铰接在电控伸缩杆一7的右侧，所述电控伸缩杆一7右端固定有位置传感器一8，所述电控伸缩杆一7右端固定有油缸15，所述油缸15的顶出端固定有夹具16。

进一步的，所述控制器2分别与伺服电机一5、电控伸缩杆一7、位置传感器一8、伺服电机二11、位置传感器二18、横伺服电机29、竖伺服电机37电连接，所述控制器接受位置传感器一8、位置传感器二18的位置信号，并根据位置信号控制电控伸缩杆一7伸缩，使夹具16与刀具9水平相距在5cm-10cm。

进一步的，本申请中电控伸缩杆一7在伸缩过程中，控制器2根据杆14的长度信息，控制器2可以实时合理驱动螺母一13的运动，从而实现杆14能够合理运动，从而适应电控伸缩杆一7伸缩时，杆14从相应角度对其进行支撑。如此设计，能大大降低电控伸缩杆一7的振动，并大大增加了电控伸缩杆一的支撑强度。

进一步的，本申请中位置传感器一8能实时检测出夹具16的位置，控制器2根据其位置信息，控制电控伸缩杆一7伸缩，实现夹具16与刀具9在水平方向保持较小的距离，从而降低刀具在接触零部件时产生的局部应力，大大的提高了零部件的加工精度。

进一步的，所述刀具调整机构19中的底座上固定有竖板28，横伺服电机29的驱动轴转动设置在所述竖板28上，所述驱动轴固定连接有L型支架30，所述L型支架30上转动连接有轴31，所述轴31上固定有刀具9。

进一步的，所述轴31底部固定有球体32，所述球体32右部表面设置有弧形滑槽33，所述竖板28中部固定有横板36，竖伺服电机37的驱动轴二转动设置在所述横板36上，所述驱动轴二固定连接有L型支架二35，所述L型支架二35上固定有滑杆34，所述滑杆34滑动设置在弧形滑槽33中。

进一步的，本发明通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位。本申请中刀具调整结构中横伺服电机、竖伺服电机在控制器的控制下，能实现刀具在空间上的多角度调整，大大提高了加工的精度和安全性。

本发明一方面，能实现各种几何尺寸零部件的的稳定夹持，并实现夹具的在高强度夹持的结构强度和稳定性；另一方面，通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位。

同时，本发明通过车床需要加工各种长的零部件，而现有技术中，通常是通过夹持机构夹持零部件的两端，因此，在刀具加工零部件时，会对零部件产生局部的应力，其会导致零部件的变形从而影响刀具的加工精度；因此，发明人设置了一种实时可移动夹具，其根据刀具的加工移动数据，实时调整夹具位置，从而提高加工精度。同时，由于移动夹具在较长工件加工时，移动夹具中的伸缩机构会过于伸长，从而在夹持时会产生振动，同时影响其支撑强度；对于此，申请人设置了可移动杆支撑机构，控制器根据电控伸缩杆一的伸缩速度，合理控制螺母一的移动速度，以实现杆的合理移动。

本发明通过创新设计的自适应性夹具，通过小半圆爪滑动设置在中半圆部件，所述中半圆部件滑动设置在大半圆部件上，所述大半圆部件滑动设置在底座上，如此设计，可以适应大小不同形状的零部件，同时，小半圆爪在夹持力力下可自己转动贴合零部件的表面，大大提高了夹持的稳定性。同时，由于有些零部件的加工面可能有较大弯曲，小半圆爪通常是两端夹持在加工面上，因此，小半圆爪的中部与加工面存在间隙；因此，申请人在小半圆爪的中部设置磁性部件，在夹持过程中，磁性部件会吸引加工零部件，从而进一步提高夹持的稳定性和安全性。

本发明通过刀具调整结构实现刀具角度的实时调整，可使刀具磨损、加工形状突变等复杂情况下，及时调整刀具角度的错位。本申请中刀具调整结构中横伺服电机、竖伺服电机在控制器的控制下，能实现刀具在空间上的多角度调整，大大提高了加工的精度和安全性。

本发明的另一实施例，应用于上述车床的辅助上下料的机械装置，包括内机械手和补机械手，所述补料机械手包括相互垂直连接的竖直运动机构和水平运动机构，所述竖直运动机构用以上下移动并从位于所述补料机械手前端的料台的上方料盘中夹取待加工工件，并通过所述水平运动机构将待加工工件平移至所述内藏式机械手处；所述内藏式机械手与所述补料机械手相互垂直设置，用以夹取平移至所述内藏式机械手处的待加工工件并传送至所述数控车床中进行加工。

进一步的所述竖直运动机构包括伺服电机、齿轮齿条机构和机械手，所述机械手设置于所述齿轮齿条机构中的齿条的下端，所述伺服电机通过所述齿轮齿条机构带动所述机械手上下运动。

进一步的，所述水平运动机构包括滑轨、第二导轨、齿轮、柔性带、补料机械手驱动电机、平移架、补料滑块和滑动块，其中：所述第二导轨设置于所述滑轨内；所述齿轮的数量为两个，分别设置于所述第二导轨的两端；

所述柔性带套设于两个所述齿轮的外侧；所述补料机械手驱动电机设置于所述滑轨的一端，并与靠近所述补料机械手驱动电机的所述齿轮轴连接，用以带动所述柔性带运动；

进一步的，所述平移架通过和所述柔性带相啮合的带轮与所述柔性带相连接，所述带轮与所述补料滑块通过所述滑动块连接，所述平移架与滑动块之间采用螺栓连接；所述平移架上设置有所述伺服电机和齿轮齿条机构。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

尽管已描述了本文的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本文范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本文进行各种改动和变型而不脱离本文的精神和范围。这样，倘若本文的这些修改和变型属于本文权利要求及其等同技术的范围之内，则本文的意图也包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种多功能车床，包括本体（1）、控制器（2）、转盘（4）、夹爪（12）、移动夹持机构、刀具（9）、移动定位机构（10）以及刀具调整机构（19），所述本体（1）上设置有所述控制器（2），其特征在于，所述本体（1）内设置有转动机构，转动机构连接有转轴（3），所述转轴（3）右侧连接所述转盘（4），所述转盘（4）右侧固定分布有夹爪（12）、移动夹持机构；所述移动夹持机构包括伺服电机一（5）、丝杆一（6）、一对电控伸缩杆一（7）、位置传感器一（8）、杆（14）、油缸（15）、夹具（16）；所述夹具（16）包括小半圆爪（21）、中半圆部件（22）、大半圆部件（23）、底座（24）；所述小半圆爪（21）底部设置有T型滑块（27），中半圆部件（22）上设置有凹槽（25），所述T型滑块（27）滑动设置在T型凹槽（26）中；所述小半圆爪（21）夹持面的中部固定有磁性部件（38）；

所述夹具（16）中，所述小半圆爪（21）滑动设置在中半圆部件（22）的凹槽（25）中，所述凹槽（25）上开设有T型凹槽（26）；所述大半圆部件（23）和底座（24）上设置有凹槽（25），所述中半圆部件（22）滑动设置在大半圆部件（23）上，所述大半圆部件（23）滑动设置在底座（24）上；所述刀具调整机构（19）中的底座上固定有竖板（28），横伺服电机（29）的驱动轴转动设置在所述竖板（28）上，所述驱动轴固定连接有L型支架（30），所述L型支架（30）上转动连接有轴（31），所述轴（31）上固定有刀具（9）；所述轴（31）底部固定有球体（32），所述球体（32）右部表面设置有弧形滑槽（33），所述竖板（28）中部固定有横板（36），竖伺服电机（37）的驱动轴二转动设置在所述横板（36）上，所述驱动轴二固定连接有L型支架二（35），所述L型支架二（35）上固定有滑杆（34），所述滑杆（34）滑动设置在弧形滑槽（33）中。

2.根据权利要求1所述的一种多功能车床，其特征在于：所述本体（1）尾部固定有移动定位机构（10）和伺服电机二（11），所述伺服电机二（11）左侧固定有丝杆二（20），所述丝杆二（20）上滑动设置有螺母二（17），所述螺母二（17）侧面固定有位置传感器二（18），所述螺母二（17）顶部固定有刀具调整机构（19），所述刀具调整机构（19）上固定有刀具（9）。

3.根据权利要求2所述的一种多功能车床，其特征在于：所述伺服电机一（5）连接有丝杆一（6），所述丝杆一（6）上滑动设置有螺母一（13），所述螺母一（13）上铰接有杆（14），所述杆（14）另一端铰接在电控伸缩杆一（7）的右侧，所述电控伸缩杆一（7）右端固定有位置传感器一（8），所述电控伸缩杆一（7）右端固定有油缸（15），所述油缸（15）的顶出端固定有夹具（16）。

4.如权利要求3所述的一种多功能车床，其特征在于，所述控制器（2）分别与伺服电机一（5）、电控伸缩杆一（7）、位置传感器一（8）、伺服电机二（11）、位置传感器二（18）、横伺服电机(29)、竖伺服电机（37）电连接，所述控制器接受位置传感器一（8）、位置传感器二（18）的位置信号，并根据位置信号控制电控伸缩杆一（7）伸缩，使夹具（16）与刀具（9）水平相距在5cm-10cm。