CN116408680A - 一种基于直线电机的五轴机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控机床的技术领域。本发明公开了一种基于直线电机的五轴机床；每个热能转换器上均固接有导热板；每个导热板均穿过对应的外壳；收纳盒中部连接有除废屑机构；使用时，通过热能转换器和导热板相配合，实现了对冷却液降温的同时对热能进行利用，避免了因冷却液温度升高而导致刀具冷却效果降低的问题，同时，通过拨块使每个导热板两侧的冷却液交换流动，进而使冷却液的温度均匀分布，利于每个导热板对冷却液中的热量均匀吸收，提高换热效率，处理废屑时，通过圆筒对废屑进行收集，通过螺旋片将圆筒中的废屑转移出基于直线电机的五轴机床，无需人工清理，便利性强。

Description

一种基于直线电机的五轴机床

技术领域

本发明涉及数控机床的技术领域。更具体地，本发明涉及一种基于直线电机的五轴机床。

背景技术

现有中国专利：数控加工机床（CN105479257B），切削屑收集滤网的上方设置有用于将切削屑进行堆积的堆屑机构，冷却液收集槽与冷却液回收机构相连接，方便切削屑的清理，而且能够对冷却液进行回收利用；

数控机床对金属零件进行加工时，刀具摩擦金属零件的动能转换为热能，使得零件和刀具升温，同时切割产生的废屑也会升温，废屑和冷却液汇集在一起，使得废屑中的热量转移至冷却液中，从而使得冷却液升温，升温后的冷却液对刀具的冷却效果下降，从而导致刀具的使用寿命降低，同时，其通过堆屑机构将废屑堆积在一起以便于清理，但最终还是需要人工来清理，便利性低。

发明内容

本发明提供一种基于直线电机的五轴机床，其目的是克服高温废屑和冷却液汇集在一起，导致冷却液温度升高，影响刀具冷却的缺点。

为了实现上述目的，本发明的技术实施方案为：

一种基于直线电机的五轴机床，包括有机床本体、直线电机组、加工头、工件座、第一导流块和收纳盒；机床本体上安装有直线电机组；直线电机组上连接有加工头；直线电机组用于带动加工头进行前后、左右和上下运动；机床本体上安装有工件座；机床本体上固接有两个第一导流块；机床本体上的冷却液循环系统连通有收纳盒，且收纳盒位于两个第一导流块下侧；还包括有外壳、热能转换器、导热板、伸缩气缸、第一圆杆、拨块和除废屑机构；收纳盒上固接有至少两个外壳；每个外壳内侧均固接有一个热能转换器；每个热能转换器上均固接有若干个导热板；每个导热板均穿过对应的外壳；通过导热板将冷却液中的热量传导至热能转换器中，热能转换器对热能吸收利用，冷却液热量转移后温度下降；收纳盒上固接有至少两个伸缩气缸；每个伸缩气缸伸缩端均固接有一个第一圆杆；每个第一圆杆上均固接有若干个拨块；拨块对冷却液进行搅拌；收纳盒中部连接有用于使废屑中的热量均匀传导至冷却液中的除废屑机构。

更为优选的是，除废屑机构包括有圆筒、侧板、第二导流块、输送部件、挤压部件、导流部件和回流部件；收纳盒中部固接有圆筒；圆筒穿过机床本体；圆筒左侧下部开设有若干个第一圆孔；圆筒左侧上部开设有第一开口；圆筒右侧下部开设有第二开口；圆筒左侧和右侧均固接有一个侧板；圆筒上固接有两个第二导流块，且两个第二导流块位于第一开口两侧；圆筒上连接有输送部件；圆筒上连接有挤压部件；第二导流块上连接有导流部件；圆筒上连接有回流部件。

更为优选的是，输送部件包括有第二圆杆、螺旋片、第三圆杆和驱动单元；位于右方的侧板上转动连接有第二圆杆；第二圆杆上固接有螺旋片；螺旋片左端固接有第三圆杆；第三圆杆与对应的侧板转动连接；圆筒上连接有驱动单元；驱动单元用于转动第二圆杆。

更为优选的是，挤压部件包括有多级液压杆、第四圆杆和圆柱；侧板上固接有多级液压杆；多级液压杆伸缩端固接有第四圆杆；第四圆杆与对应的侧板滑动连接；第四圆杆与第三圆杆滑动连接；第四圆杆右端固接有圆柱。

更为优选的是，挤压部件还包括有过滤网；两个第二导流块上均连接可有一个过滤网。

更为优选的是，导流部件包括有第一导流件、第二导流件和第三导流件；两个第二导流块上均固接有一个第一导流件，第一导流件位于对应的过滤网上方；两个第二导流块上均固接有一个第二导流件，第二导流件位于对应的过滤网下方；两个第二导流件上侧均固接有一个第三导流件，第三导流件与对应的第二导流块固接。

更为优选的是，回流部件包括有罩壳、管道、过滤块、拉动单元和清理单元；圆筒右侧下部连通有罩壳；罩壳下部连通有管道；管道与收纳盒连通；罩壳上连接有拉动单元；拉动单元上连接有过滤块，过滤块在罩壳中滑动；过滤块上开设有若干个第二圆孔；罩壳上连接有清理单元。

更为优选的是，拉动单元包括有连接架和插销；管道上滑动连接有连接架；管道上固接有插销；连接架与插销插接；连接架与过滤块固接。

更为优选的是，清理单元包括有连接块和第五圆杆；罩壳内侧固接有连接块；连接块上固接有若干个第五圆杆。

更为优选的是，除废屑机构还包括有第六圆杆；螺旋片左侧固接有若干个第六圆杆。

有益效果：本发明采用上述技术方案，通过热能转换器和导热板相配合，实现了对冷却液降温的同时对热能进行利用，避免了因冷却液温度升高而导致刀具冷却效果降低的问题，同时，通过拨块使每个导热板两侧的冷却液交换流动，进而使冷却液的温度均匀分布，利于每个导热板对冷却液中的热量均匀吸收，提高换热效率；

处理废屑时，通过圆筒对废屑进行收集，通过螺旋片将圆筒中的废屑转移出基于直线电机的五轴机床，无需人工清理，便利性强；

通过圆柱将圆筒内侧的高温冷却液向外挤压，避免了因圆筒内侧冷却液流动性差而导致的废屑热量吸收效率降低的问题，从而提高对废屑和冷却液的热量利用率，挤压时，圆筒中向上流动的冷却液从过滤网流入至收纳盒中，提高圆筒内外侧冷却液的交换效率，进一步提高对废屑和冷却液的热量利用率，同时，通过第一导流件对直接向过滤网掉落的废屑进行阻挡和导向，通过第二导流件对向过滤网流动的废屑进行阻拦和导向，避免废屑长期撞击过滤网而卡入至其内侧，从而提高过滤网的使用寿命；

挤压时，通过罩壳和管道将向圆筒右上方流动的冷却液转移回收纳盒中，避免其从第二开口中流出而造成冷却液浪费，且人工只需拉动连接架，即可对第二圆孔进行疏通，便利性强；

挤压时，通过第六圆杆将第四圆杆外侧的圆柱状废屑拨散，使废屑掉落在圆筒下侧，再通过螺旋片将其向右转移出，避免了螺旋片无法对圆柱挤压形成的圆柱状废屑进行转移的问题。

附图说明

图1示出了本发明基于直线电机的五轴机床的结构示意图；

图2示出了本发明基于直线电机的五轴机床的前视图；

图3示出了本发明基于直线电机的五轴机床的第一种部分结构示意图；

图4示出了本发明基于直线电机的五轴机床的第二种部分结构示意图；

图5示出了本发明除废屑机构的结构示意图；

图6示出了本发明输送部件的结构示意图；

图7示出了本发明输送部件的部分结构示意图；

图8示出了本发明挤压部件的结构示意图；

图9示出了本发明挤压部件部分的结构示意图；

图10示出了本发明导流部件的结构示意图；

图11示出了本发明回流部件的结构示意图；

图12示出了本发明除废屑机构的部分结构示意图。

附图中各零部件的标记如下：

1-机床本体，2-直线电机组，3-加工头，4-工件座，5-第一导流块，6-收纳盒，201-外壳，202-热能转换器，203-导热板，204-伸缩气缸，205-第一圆杆，206-拨块，301-圆筒，302-侧板，303-第二导流块，304-第二圆杆，305-螺旋片，306-第三圆杆，307-多级液压杆，308-第四圆杆，309-圆柱，3010-过滤网，3011-第一导流件，3012-第二导流件，3013-第三导流件，3014-罩壳，3015-管道，3016-连接架，3017-插销，3018-过滤块，3019-连接块，3020-第五圆杆，3021-第六圆杆，3022-伺服电机，3023-第一直齿轮，3024-第二直齿轮，91-第一圆孔，92-第一开口，93-第二开口，94-第二圆孔。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施方案1

一种基于直线电机的五轴机床，如图1-4所示，包括有机床本体1、直线电机组2、加工头3、工件座4、第一导流块5和收纳盒6；机床本体1上安装有直线电机组2；直线电机组2上连接有加工头3；直线电机组2用于带动加工头3进行前后、左右和上下运动；机床本体1上安装有工件座4；机床本体1上焊接有两个第一导流块5；机床本体1上的冷却液循环系统连通有收纳盒6，且收纳盒6位于两个第一导流块5下侧；还包括有外壳201、热能转换器202、导热板203、伸缩气缸204、第一圆杆205、拨块206和除废屑机构；收纳盒6上螺栓连接有两个外壳201；每个外壳201内侧均螺栓连接有一个热能转换器202；每个热能转换器202上均固接有五个导热板203；每个导热板203均穿过对应的外壳201；收纳盒6上螺栓连接有两个伸缩气缸204；每个伸缩气缸204伸缩端均固接有一个第一圆杆205；每个第一圆杆205上均固接有若干个拨块206；收纳盒6中部连接有除废屑机构。

工作时，加工零件产生的废屑和冷却液通过第一导流块5向收纳盒6导流，此过程中，通过除废屑机构对废屑进行拦截，冷却液流入至收纳盒6中，将导热板203浸泡，使导热板203对冷却液中的热量进行吸收，实现对冷却液的降温，导热板203将热量将传导至热能转换器202中，热能转换器202将热量转换为电能，实现对冷却液降温的同时对热能进行利用，避免了因冷却液温度升高而导致刀具冷却效果降低的问题。

由于不同位置的废屑量不同，且导热板203将冷却液分隔后其流动性降低，废屑中的热量传导至冷却液中后，使冷却液的温度分布不均匀，此时，伸缩气缸204带动第一圆杆205进行往复运动，第一圆杆205带动拨块206往复运动，使得拨块206往返于对应的导热板203两侧，并对冷却液进行拨动，从而使每个导热板203两侧的冷却液交换流动，进而使冷却液的温度均匀分布，利于每个导热板203对冷却液中的热量均匀吸收，提高换热效率。

实施方案2

在实施方案1的基础上，如图1-7所示，除废屑机构包括有圆筒301、侧板302、第二导流块303、输送部件、挤压部件、导流部件和回流部件；收纳盒6中部焊接有圆筒301；圆筒301穿过机床本体1；圆筒301左侧下部开设有若干个第一圆孔91；圆筒301左侧上部开设有第一开口92；圆筒301右侧下部开设有第二开口93；所述第二开口93可以为方形，也可以为圆形；圆筒301左侧和右侧均焊接有一个侧板302，侧板302设置为合金材质；圆筒301上焊接有两个第二导流块303，且两个第二导流块303位于第一开口92两侧；圆筒301上连接有输送部件；圆筒301上连接有挤压部件；第二导流块303上连接有导流部件；圆筒301上连接有回流部件。

输送部件包括有第二圆杆304、螺旋片305、第三圆杆306和驱动单元；位于右方的侧板302上转动连接有第二圆杆304，第二圆杆304设置为合金材质；第二圆杆304上焊接有螺旋片305；螺旋片305左端焊接有第三圆杆306，通过旋转的螺旋片305将废屑斜向上转移出机床本体1；第三圆杆306与对应的侧板302转动连接；圆筒301上连接有驱动单元；驱动单元用于转动第二圆杆304。

驱动单元包括有伺服电机3022、第一直齿轮3023和第二直齿轮3024；圆筒301上螺栓连接有伺服电机3022；伺服电机3022的输出轴固接有第一直齿轮3023；第二圆杆304上固接有第二直齿轮3024；第一直齿轮3023与第二直齿轮3024相啮合。

实施方案1中除废屑机构对废屑进行拦截的具体过程为：第一导流块5将废屑和冷却液导流至两个第二导流块303之间，然后下落至圆筒301中，冷却液通过第一圆孔91向收纳盒6流动，配合机床本体1的冷却液循环系统循环使用，圆筒301将废屑拦截至其内侧。

首先，人工将外置废屑收集推车放置在第二开口93下方，将废屑取出时，启动伺服电机3022，伺服电机3022带动第一直齿轮3023转动，第一直齿轮3023带动第二直齿轮3024转动，第二直齿轮3024带动第二圆杆304转动，第二圆杆304带动螺旋片305转动，螺旋片305带动第三圆杆306转动，螺旋片305转动过程中将圆筒301中的废屑斜向右转移，使废屑运动至第二开口93处，然后下落至外置废屑收集推车中，完成废屑清除与收集，使用时，通过圆筒301对废屑进行收集，通过螺旋片305将圆筒301中的废屑转移出基于直线电机的五轴机床，无需人工清理，便利性强。

实施方案3

在实施方案2的基础上，如图1-12所示，挤压部件包括有多级液压杆307、第四圆杆308和圆柱309；侧板302上螺栓连接有多级液压杆307；多级液压杆307伸缩端固接有第四圆杆308；第四圆杆308与对应的侧板302滑动连接；第四圆杆308与第三圆杆306滑动连接；第四圆杆308右端焊接有圆柱309，通过圆柱309将圆筒301内侧的高温冷却液挤出。

挤压部件还包括有过滤网3010；两个第二导流块303上均连接可有一个过滤网3010。

导流部件包括有第一导流件3011、第二导流件3012和第三导流件3013；两个第二导流块303上均螺栓连接有一个第一导流件3011，第一导流件3011位于对应的过滤网3010上方，通过第一导流件3011防止废屑直接掉落至过滤网3010上；两个第二导流块303上均螺栓连接有一个第二导流件3012，第二导流件3012位于对应的过滤网3010下方，通过第二导流件3012将向过滤网3010冲击的碎屑进行限位和导流；两个第二导流件3012上侧均焊接有一个第三导流件3013，第三导流件3013与对应的第二导流块303焊接。

回流部件包括有罩壳3014、管道3015、过滤块3018、拉动单元和清理单元；圆筒301右侧下部连通并焊接有罩壳3014；罩壳3014下部连通并焊接有管道3015，通过管道3015将冷却液导流回收纳盒6中；管道3015与收纳盒6连通并焊接；罩壳3014上连接有拉动单元；拉动单元上连接有过滤块3018，过滤块3018在罩壳3014中滑动；过滤块3018上开设有若干个第二圆孔94；罩壳3014上连接有清理单元。

拉动单元包括有连接架3016和插销3017；管道3015上滑动连接有连接架3016；管道3015上焊接有插销3017，插销3017设置为合金材质；连接架3016与插销3017插接；连接架3016与过滤块3018焊接。

清理单元包括有连接块3019和第五圆杆3020；罩壳3014内侧焊接有连接块3019；连接块3019上焊接有若干个第五圆杆3020；第五圆杆3020与第二圆孔94相配合。

除废屑机构还包括有第六圆杆3021；螺旋片305左侧焊接有三个第六圆杆3021，通过第六圆杆3021将集聚在一起的废屑拨散。

收纳盒6中的冷却液将圆筒301左下部浸没，圆筒301将废屑拦截后，废屑浸泡于冷却液中，从而使废屑中的热量充分传导至圆筒301内侧的冷却液中，而圆筒301内侧冷却液与其外侧冷却液交换率低，导致圆筒301内侧冷却液温度下降缓慢，从而导致其对废屑的热量吸收效率降低，此时，多级液压杆307推动第四圆杆308运动，第四圆杆308带动圆柱309斜向左运动，圆柱309运动至圆筒301左下部，将其中的冷却液从第一圆孔91挤出，然后多级液压杆307带动第四圆杆308和圆柱309运动回原位，使收纳盒6中的冷却液从第一圆孔91流入至圆筒301内侧，从而使圆筒301内外侧的冷却液相互交换，使圆筒301内侧的冷却液保持低温状态，对圆筒301内侧废屑的热量充分吸收，避免了因圆筒301内侧冷却液流动性差而导致的废屑热量吸收效率降低的问题，从而提高对废屑和冷却液的热量利用率。

圆柱309运动至圆筒301左下部时，部分冷却液会向上流动，圆柱309运动回原位后，所述冷却液向下流动回原位，没有参与圆筒301内外侧冷却液交换，此时通过设置过滤网3010，使得向上流动的冷却液从过滤网3010流入至收纳盒6中，提高圆筒301内外侧冷却液的交换效率，进一步提高对废屑和冷却液的热量利用率。

加工零件过程中，通过第一导流件3011对直接向过滤网3010掉落的废屑进行阻挡和导向，避免废屑长期撞击过滤网3010而卡入至其内侧，从而提高过滤网3010的使用寿命，冷却液在圆筒301中向上流动时，冷却液会带动部分碎屑一同运动，通过第二导流件3012对向过滤网3010流动的废屑进行阻拦和导向，避免其直接冲击过滤网3010而卡入至其内侧，进一步提高过滤网3010的使用寿命，同时通过第三导流件3013防止废屑残留至第二导流件3012与第二导流块303的间隙中。

圆柱309运动至圆筒301左下部时，部分冷却液会向圆筒301右上方运动，然后流动至罩壳3014中，再从管道3015流回收纳盒6中，避免其从第二开口93中流出而造成冷却液浪费，螺旋片305转移废屑过程中，通过过滤块3018对废屑进行阻拦，防止其进入罩壳3014中，当有冷却液从第二开口93流出时，则表示过滤块3018出现堵塞现象，此时人工拉动连接架3016向下运动，使连接架3016远离插销3017，连接架3016带动过滤块3018向下运动，使第五圆杆3020插入至过滤块3018的第二圆孔94中，将卡在其中的废屑推除，使人工快速完成疏通操作，便利性强。

若圆筒301中的废屑含量较多，在圆筒301内的积累高度已经超过第四圆杆308，且螺旋片305无法快速将废屑排出降低堆积高度时，则圆柱309运动至圆筒301左下部过程中，会将处在圆柱309运动路径上的废屑向圆筒301左下方推动，导致圆柱309与第三圆杆306之间的废屑受到挤压，然后互相勾连到一起，形成一个类空心圆柱状的废屑团，空心圆柱状废屑包覆在对应位置第四圆杆308表面，如果不处理将会导致废屑一直积累直至影响设备正常运行，但因为螺旋片305无法触及到空心圆柱状废屑，因此无法将其向右转移，此时，螺旋片305带动第六圆杆3021进行圆周运动，第六圆杆3021绕着第四圆杆308外侧进行圆周运动，使第六圆杆3021将第四圆杆308外侧的空心圆柱状废屑拨散，使废屑掉落在圆筒301下侧，再通过螺旋片305将其向右转移出，避免了螺旋片305无法对圆柱309挤压形成的空心圆柱状废屑进行转移的问题。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于直线电机的五轴机床，包括有机床本体（1）；机床本体（1）上安装有直线电机组（2）；直线电机组（2）上连接有加工头（3）；直线电机组（2）用于带动加工头（3）进行前后、左右和上下运动；机床本体（1）上安装有工件座（4）；机床本体（1）上固接有两个第一导流块（5）；机床本体（1）上的冷却液循环系统连通有收纳盒（6），且收纳盒（6）位于两个第一导流块（5）下侧；其特征在于：收纳盒（6）上固接有至少两个外壳（201）；每个外壳（201）内侧均固接有一个热能转换器（202）；每个热能转换器（202）上均固接有若干个导热板（203）；每个导热板（203）均穿过对应的外壳（201）；通过导热板（203）将冷却液中的热量传导至热能转换器（202）中，热能转换器（202）对热能吸收利用，冷却液热量转移后温度下降；收纳盒（6）上固接有至少两个伸缩气缸（204）；每个伸缩气缸（204）伸缩端均固接有一个第一圆杆（205）；每个第一圆杆（205）上均固接有若干个拨块（206）；拨块（206）对冷却液进行搅拌；收纳盒（6）中部连接有用于使废屑中的热量均匀传导至冷却液中的除废屑机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：除废屑机构包括有圆筒（301）；收纳盒（6）中部固接有圆筒（301）；圆筒（301）穿过机床本体（1）；圆筒（301）左侧下部开设有若干个第一圆孔（91）；圆筒（301）左侧上部开设有第一开口（92）；圆筒（301）右侧下部开设有第二开口（93）；圆筒（301）左侧和右侧均固接有一个侧板（302）；圆筒（301）上固接有两个第二导流块（303），且两个第二导流块（303）位于第一开口（92）两侧；圆筒（301）上连接有输送部件；圆筒（301）上连接有挤压部件；第二导流块（303）上连接有导流部件；圆筒（301）上连接有回流部件。

3.根据权利要求2所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：输送部件包括有第二圆杆（304）；位于右方的侧板（302）上转动连接有第二圆杆（304）；第二圆杆（304）上固接有螺旋片（305）；螺旋片（305）左端固接有第三圆杆（306）；第三圆杆（306）与对应的侧板（302）转动连接；圆筒（301）上连接有驱动单元；驱动单元用于转动第二圆杆（304）。

4.根据权利要求2所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：挤压部件包括有多级液压杆（307）；侧板（302）上固接有多级液压杆（307）；多级液压杆（307）伸缩端固接有第四圆杆（308）；第四圆杆（308）与对应的侧板（302）滑动连接；第四圆杆（308）与第三圆杆（306）滑动连接；第四圆杆（308）右端固接有圆柱（309）。

5.根据权利要求4所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：挤压部件还包括有过滤网（3010）；两个第二导流块（303）上均连接可有一个过滤网（3010）。

6.根据权利要求2所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：导流部件包括有第一导流件（3011）；两个第二导流块（303）上均固接有一个第一导流件（3011），第一导流件（3011）位于对应的过滤网（3010）上方；两个第二导流块（303）上均固接有一个第二导流件（3012），第二导流件（3012）位于对应的过滤网（3010）下方；两个第二导流件（3012）上侧均固接有一个第三导流件（3013），第三导流件（3013）与对应的第二导流块（303）固接。

7.根据权利要求3所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：回流部件包括有罩壳（3014）；圆筒（301）右侧下部连通有罩壳（3014）；罩壳（3014）下部连通有管道（3015）；管道（3015）与收纳盒（6）连通；罩壳（3014）上连接有拉动单元；拉动单元上连接有过滤块（3018），过滤块（3018）在罩壳（3014）中滑动；过滤块（3018）上开设有若干个第二圆孔（94）；罩壳（3014）上连接有清理单元。

8.根据权利要求7所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：拉动单元包括有连接架（3016）；管道（3015）上滑动连接有连接架（3016）；管道（3015）上固接有插销（3017）；连接架（3016）与插销（3017）插接；连接架（3016）与过滤块（3018）固接。

9.根据权利要求7所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：清理单元包括有连接块（3019）；罩壳（3014）内侧固接有连接块（3019）；连接块（3019）上固接有若干个第五圆杆（3020）。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的一种基于直线电机的五轴机床，其特征在于：除废屑机构还包括有第六圆杆（3021）；螺旋片（305）左侧固接有若干个第六圆杆（3021）。

Images