发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种多工序集成式机床,相较于普通机床能完成更多的加工工序,并且同工件多工序之间能够同时加工,还能进行多工件同时加工,极大地缩短加工节拍,以提高生产效率。
根据本发明实施例的多工序集成式机床,包括:床身、第一工件轴装置、第二工件轴装置、第一导向驱动装置、第二导向驱动装置、第三导向驱动装置、旋转驱动装置和刀轴装置;
所述第一工件轴装置设置在所述床身上,用于夹持工件,且所述第一工件轴装置的旋转轴线定义为第一轴线;
所述第二工件轴装置也设置在所述床身上,用于夹持工件,且所述第二工件轴装置的旋转轴线定义为第二轴线;
所述第一导向驱动装置设置在所述第一工件轴装置的一侧,且具有靠近所述第一轴线的导向行程,所述第一导向驱动装置上连接有用于安装刀具的第一刀塔装置;
所述第二导向驱动装置设置在所述第二工件轴装置的一侧,且具有靠近所述第二轴线的导向行程,所述第二导向驱动装置上连接有用于安装刀具的第二刀塔装置;
所述第三导向驱动装置具有靠近所述第一轴线或所述第二轴线的导向行程;
所述旋转驱动装置设置在所述第三导向驱动装置上,所述旋转驱动装置的旋转轴与所述第一轴线或所述第二轴线垂直;
所述刀轴装置一端的侧面连接在所述旋转驱动装置上,另一端用于安装刀具,所述旋转驱动装置能够驱动所述刀轴装置旋转以改变刀具的朝向。
根据本发明实施例的多工序集成式机床,至少具有如下有益效果:第一工件轴装置和第二工件轴装置均可以对工件进行夹持,一般而言,工件先夹持在第一工件轴装置上,由第一导向驱动装置驱动第一刀塔装置靠近第一轴线以对工件进行加工。待工件的一端加工完毕后,工件再被夹持在第二工件轴装置上,第二导向驱动装置驱动第二刀塔装置靠近第二轴线以对工件进行加工,完成工件的另一端的加工。当工件转移至第二工件轴装置上进行加工时,第一工件轴装置可以安装新的工件,以实现第一工件轴装置和第二工件轴装置上的工件同时加工,缩短加工节拍,提高加工效率。
旋转驱动装置能够驱动刀轴装置旋转来改变刀具的朝向,具体的,可以设置刀轴装置上的刀具与第一轴线或第二轴线垂直,以对工件的周向表面进行加工,或者设置刀具与第一轴线或第二轴线平行,以对工件的端面进行加工。当刀轴装置对工件端面加工时,第二刀塔装置亦能同时对工件的端面进行加工,实现同工件多工序之间同时加工,提高加工效率。
根据本发明的一些实施例,还设有第四导向驱动装置,所述第四导向驱动装置设置在所述第一工件轴装置的一侧,且具有靠近所述第一轴线的导向行程,所述第四导向驱动装置上连接有用于安装刀具的第三刀塔装置。
根据本发明的一些实施例,所述第一导向驱动装置包括第一滑板、第二滑板、第一导向轨和第二导向轨,所述第一导向轨均设置在所述床身上,且所述第一导向轨的导向行程与所述第一轴线平行,所述第一滑板滑动连接在所述第一导向轨上,所述第二导向轨均设置在所述第一滑板上,且所述第二导向轨的导向行程与所述第一轴线垂直,所述第二滑板滑动连接在所述第二导向轨上,所述第一刀塔装置连接在所述第二滑板上,所述第一滑板和所述第二滑板分别连接有传动装置以被驱动移动。
根据本发明的一些实施例,所述第一刀塔装置悬挂在所述床身的外侧。
根据本发明的一些实施例,所述第三导向驱动装置包括第三导向轨、第三滑板和立柱,所述第三导向轨设置在所述床身上,且所述第三导向轨的导向行程与所述第一轴线或所述第二轴线平行,所述第三滑板滑动连接在所述第三导向轨上,所述立柱竖向设置,并滑动连接在所述第三滑板上,使得所述立柱能够在水平方向上前后移动以靠近所述第一轴线或所述第二轴线,所述旋转驱动装置滑动连接在所述立柱上,使得所述旋转驱动装置能够在竖向方向上靠近所述第一轴线或所述第二轴线。
根据本发明的一些实施例,所述旋转驱动装置包括回转箱体和回转轴,所述回转箱体滑动连接在所述立柱上,以在所述立柱上竖向移动,所述回转轴设置在所述回转箱体内,且所述回转轴的轴线与所述第一轴线或所述第二轴线垂直,所述刀轴装置连接在所述回转轴上,使得所述回转轴能够驱动所述刀轴装置绕所述回转轴的轴线转动以调整刀具的朝向。
根据本发明的一些实施例,还设有刀库组件,所述刀库组件放置有多种刀具,所述刀库组件位于所述刀轴装置的移动路径处,使得所述刀轴装置能够在所述刀库组件处更换多种刀具。
根据本发明的一些实施例,所述第二导向驱动装置包括安装座、第四导向轨和第四滑板,所述安装座设置在所述床身上,且所述安装座朝向所述第二工件轴装置的一侧设有竖向的安装面,所述第四导向轨设置在所述安装面上,且所述第四导向轨的导向行程与所述第二轴线平行,所述第四滑板滑动连接在所述第四导向轨上,所述第二刀塔装置竖向滑动连接在所述第四滑板上,能够在竖向方向上靠近所述第二轴线。
根据本发明的一些实施例,所述床身上设有第五导向轨,所述第五导向轨具有在水平方向上垂直于所述第二轴线的导向行程,所述安装座滑动连接在所述第五导向轨上。
根据本发明的一些实施例,所述床身的上方架设有桁架,所述桁架上设有第五导向驱动装置,所述第五导向驱动装置上传动连接有夹持组件,所述第五导向驱动装置能够驱动所述夹持组件移动,且使得所述夹持组件的移动路径经过所述第一工件轴装置和所述第二工件轴装置。
根据本发明的一些实施例,设有排屑装置,所述排屑装置位于所述第一工件轴装置和所述第二工件轴装置的下方,以承接收集加工时产生的碎屑。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下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。
在本发明的描述中,多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1所示,本发明一种实施例的多工序集成式机床,包括床身100;
第一工件轴装置200,第一工件轴装置200设置在床身100上,用于夹持工件,且第一工件轴装置200的旋转轴线定义为第一轴线;
第二工件轴装置300,第二工件轴装置300也设置在床身100上,用于夹持工件,且第二工件轴装置300的旋转轴线定义为第二轴线;
第一导向驱动装置400,第一导向驱动装置400设置在第一工件轴装置200的一侧,且具有靠近第一轴线的导向行程,第一导向驱动装置400上连接有用于安装刀具的第一刀塔装置401;
第二导向驱动装置500,第二导向驱动装置500设置在第二工件轴装置300的一侧,且具有靠近第二轴线的导向行程,第二导向驱动装置500上连接有用于安装刀具的第二刀塔装置501;
第三导向驱动装置600,第三导向驱动装置600具有靠近第一轴线或第二轴线的导向行程;
旋转驱动装置700,旋转驱动装置700设置在第三导向驱动装置600上,旋转驱动装置700的旋转轴与第一轴线或第二轴线垂直;
刀轴装置701,刀轴装置701一端的侧面连接在旋转驱动装置700上,另一端用于安装刀具,旋转驱动装置700能够驱动刀轴装置701旋转以改变刀具的朝向。
第一工件轴装置200和第二工件轴装置300均可以采用传统机床的主轴结构,即第一工件轴装置200能够夹持住待加工的工件,并且绕自身轴线转动,即绕第一轴线转动。第二工件轴装置300同理。优选地,第一工件轴装置200和第二工件轴装置300均水平设置,便于第一导向驱动装置400和第二导向驱动装置500分别驱动第一刀塔装置401和第二刀塔装置501移动,计算进给量。
刀轴装置701可以配置铣刀或钻头,以对工件的端面进行铣削或钻孔作业。第三导向驱动装置600具有靠近第一轴线的导向行程,或者具有靠近第二轴线的导向行程,当然,若第一轴线和第二轴线本属于互相平行的状态,那么第三导向驱动装置600能够同时满足具有靠近第一轴线的导向行程和靠近第二轴线的导向行程。
在一种可选的情况下,工件在第一工件轴装置200上进行外轮廓和内轮廓的加工,在第二工件轴装置300上进行另一端(被第一工件轴装置200夹持过的一端)的轮廓加工以及端面的铣削或钻孔加工。在这种情况下,第三导向驱动装置600首先要满足具有靠近第二轴线的导向行程,以及旋转驱动装置700同步保持其旋转轴与第二轴线垂直,最终使得旋转驱动装置700能够驱动刀轴装置701旋转改变刀具的朝向,使得刀具能够朝向第二工件轴装置300上夹装的工件的端面。当然,也可以更换工件的夹持顺序,即在第二工件轴装置300上进行外轮廓和内轮廓的加工,在第一工件轴装置200上进行另一端(被第二工件轴装置300夹持过的一端)的轮廓加工以及端面的铣削或钻孔加工。此时第三导向驱动装置600的导向行程以及旋转驱动装置700的旋转轴对应变更即可。
第一导向驱动装置400、第二导向驱动装置500和第三导向驱动装置600均可以使用多轴移动平台实现导向以及驱动的效果,属于常用装置。具体的,驱动部分可以采用丝杆传动,以提高传动精度,进而提高对工件的加工精度。
具体到一种工件的加工流程,首先将工件夹持在第一工件轴装置200上,由第一工件轴装置200驱动工件绕第一轴线转动,第一导向驱动装置400驱动第一刀塔装置401移动靠近第一轴线,即第一刀塔装置401上的刀具能够接触工件,对工件的外轮廓以及内轮廓均能车削加工。而后将工件转移至第二工件轴装置300上,由第二导向驱动装置500驱动第二刀塔装置501移动靠近第二轴线,即第二刀塔装置501上的刀具能够接触工件,对工件未加工到的轮廓进行车削加工,当然,此时的第一工件轴装置200会夹装新的工件,同时进行加工,缩短加工节拍,提高生产效率。第二刀塔装置501也能安装钻头,对工件的端面进行简单加工,此时第二刀塔装置501能够与刀轴装置701配合,共同对工件的端面进行不同工序的加工,同样能缩短加工节拍,提高生产效率。
可以理解的是,还设有第四导向驱动装置800,第四导向驱动装置800设置在第一工件轴装置200的一侧,且具有靠近第一轴线的导向行程,第四导向驱动装置800上连接有用于安装刀具的第三刀塔装置801。
第四导向驱动装置800可以驱动第三刀塔装置801朝向第一轴线靠近,以对第一工件轴装置200上夹装的工件进行辅助加工。例如第三刀塔装置801对工件的外轮廓进行加工,同时,第一刀塔装置401还能对工件的内轮廓进行加工,两种工序同时进行,缩短了加工节拍。
参照图2所示,可以理解的是,第一导向驱动装置400包括第一滑板410、第二滑板420、第一导向轨430和第二导向轨440,第一导向轨430均设置在床身100上,且第一导向轨430的导向行程与第一轴线平行,第一滑板410滑动连接在第一导向轨430上,第二导向轨440均设置在第一滑板410上,且第二导向轨440的导向行程与第一轴线垂直,第二滑板420滑动连接在第二导向轨440上,第一刀塔装置401连接在第二滑板420上,第一滑板410和第二滑板420分别连接有传动装置以被驱动移动。
第一导向轨430和第一滑板410的配合是让第一刀塔装置401具有平行于第一轴线的移动行程,第二导向轨440和第二滑板420的配合是让第一刀塔装置401具有垂直于第一轴线的移动行程,最终第一刀塔装置401能够靠近第一轴线,即刀具能够接触工件,实现对工件的加工。第一滑板410和第二滑板420连接的传动装置可以是各式直线传动件,优先地,使用丝杆传动,能够提高第一刀塔装置401的位移控制精度,提升加工精度。
可以理解的是,第一刀塔装置401优选地悬挂在床身100的外侧。
第一刀塔装置401悬挂在床身100的外侧,使得其对工件加工产生的碎屑能够直接落在床身100的外侧,便于对碎屑的清理,避免碎屑堆积在床身100上妨碍加工。要实现第一刀塔装置401悬挂在床身100的外侧,其中一种具体的方案是,至少有一条第一导向轨430设置在床身100的竖向平面上,床身100的该竖向平面处于床身100的侧边,即第一滑板410滑动连接在第一导向轨430上,并处于悬挂在床身100侧边外的状态,最终安装第一刀塔装置401时,第一刀塔装置401自然悬挂在床身100的外侧。可以理解的是,第一导向轨430也可以全部的设置在床身100的竖向平面上。
参照图3所示,可以理解的是,第三导向驱动装置600包括第三导向轨610、第三滑板620和立柱630,第三导向轨610设置在床身100上,且第三导向轨610的导向行程与第一轴线或第二轴线平行,第三滑板620滑动连接在第三导向轨610上,立柱630竖向设置,并滑动连接在第三滑板620上,使得立柱630能够在水平方向上前后移动以靠近第一轴线或第二轴线,旋转驱动装置700滑动连接在立柱630上,使得旋转驱动装置700能够在竖向方向上靠近第一轴线或第二轴线。
此方案为第三导向驱动装置600的一种具体设置。第三滑板620能够在第三导向轨610上沿第三导向轨610的导向方向移动,即在第二轴线方向上移动,使得刀轴装置701能够沿工件的轴向移动,以为工件完成轴向上的加工,即工件的外轮廓。立柱630在第三滑板620上能够水平靠近第二轴线,配合刀轴装置701在立柱630上竖向移动靠近第二轴线,最终实现刀轴装置701垂直于第二轴线靠近工件,例如控制刀轴装置701的进刀量。
参照图4所示,可以理解的是,旋转驱动装置700包括回转箱体710和回转轴720,回转箱体710滑动连接在立柱630上,以在立柱630上竖向移动,回转轴720设置在回转箱体710内,且回转轴720的轴线与第一轴线或第二轴线垂直,刀轴装置701连接在回转轴720上,使得回转轴720能够驱动刀轴装置701绕回转轴720的轴线转动以调整刀具的朝向。
进一步的,回转轴720可以由设置在回转箱体710内的驱动机构驱动回转轴720绕自身轴线转动,以实现刀轴装置701的转动。驱动机构常使用的有主轴电机等。
参照图5所示,可以理解的是,还设有刀库组件702,刀库组件702放置有多种刀具,刀库组件702位于刀轴装置701的移动路径处,使得刀轴装置701能够在刀库组件702处更换多种刀具。
刀库组件702的设置位置不做限制,刀库组件702既可以安装在床身100上,由第三导向驱动装置600带动刀轴装置701移至刀库组件702处进行更换刀具;刀库组件702也可以安装在立柱630上,由旋转驱动装置700通过在立柱630上竖向移动,以及控制刀轴装置701转动,使得刀轴装置701移至刀库组件702处进行更换刀具。当然,刀库组件702可以设置在任意地方,只需满足刀库组件702位于刀轴装置701的移动路径处即可。
参照图4所示,可以理解的是,第二导向驱动装置500包括安装座510、第四导向轨520和第四滑板530,安装座510设置在床身100上,且安装座510朝向第二工件轴装置300的一侧设有竖向的安装面,第四导向轨520设置在安装面上,且第四导向轨520的导向行程与第二轴线平行,第四滑板530滑动连接在第四导向轨520上,第二刀塔装置501竖向滑动连接在第四滑板530上,能够在竖向方向上靠近第二轴线。
安装座510具有竖向的安装面,同时第四导向轨520设置在竖向的安装面上,使得第二刀塔装置501最终连接在竖向安装面的一侧。在这种安装方式下,第二刀塔装置501对工件进行加工,碎屑能够直接掉落而不会累积在安装座510上,避免碎屑影响第四滑板530在第四导向轨520上的滑动。此方案是对安装座510设置为斜向安装面或水平安装面的一种改进。例如安装座510设置为斜向安装面,第四导向轨520设置在斜向的安装面上,斜向的安装面在水平面上始终存在投影面,即第二刀塔装置501对工件进行加工产生的碎屑会掉落在斜向的安装面上。安装座510设置为水平安装面同样具有此缺陷。
可以理解的是,床身100上设有第五导向轨540,第五导向轨540具有在水平方向上垂直于第二轴线的导向行程,安装座510滑动连接在第五导向轨540上。
第五导向轨540可以让安装座510具有在水平方向上垂直于第二轴线的导向行程,即第二刀塔装置501能够在空间上进行三轴向上的移动。当刀轴装置701对工件的端面进行钻孔加工时,第二刀塔装置501亦能在工件的端面任意位置处进行钻孔辅助加工,以缩短加工节拍。若不设置第五导向轨540,那么对于工件的端面,第二刀塔装置501仅能在工件端面的某个线方向上进行定位加工,而不是整个面方向上任意定位(第五导向轨540为第二刀塔装置501提供在水平方向上垂直于第二轴线的导向行程,定义为横向移动,第二刀塔装置501在第四滑板530上能够竖向移动,两者共同实现第二刀塔装置501能覆盖整个工件的端面定位功能)。
可以理解的是,为更方便地搬运工件以及上料,可以在床身100的上方架设有桁架120,桁架120上设有第五导向驱动装置130,第五导向驱动装置130上传动连接有夹持组件140,第五导向驱动装置130能够驱动夹持组件140移动,且使得夹持组件140的移动路径经过第一工件轴装置200和第二工件轴装置300。
夹持组件140用于夹持工件,例如工件在第一工件轴装置200处加工完成后,可以将第一工件轴装置200夹持的工件转移至第二工件轴装置300上。桁架120提供安装基础,由第五导向驱动装置130驱动夹持组件140在第一工件轴装置200和第二工件轴装置300之间移动。当然,在满足上述需求的情况下,第五导向驱动装置130还可以驱动夹持组件140移动以夹持新的物料,然后移动至第一工件轴装置200处,完成新工件的上料作业。
参照图5所示,可以理解的是,设有排屑装置110,排屑装置110位于第一工件轴装置200和第二工件轴装置300的下方,以承接收集加工时产生的碎屑。
具体的一种实施例包括,排屑装置110包括集屑槽111和移动式排屑组件112,集屑槽111设置在第一工件轴装置200和第二工件轴装置300的下方,且集屑槽111上端开口,移动式排屑组件112设置在集屑槽111内,并沿集屑槽111的长度方向放置,以将碎屑排至集屑槽111的一端。
集屑槽111可同时接收第一工件轴装置200和第二工件轴装置300所夹持的工件加工时产生的碎屑,相较于工件在多个机床加工时所需要多个配套的排屑装置,仅用一套移动式排屑组件112和集屑槽111能够减少配套设备的能耗。将工件加工产生的碎屑及时排走,能够避免碎屑堆积在床身100上,因为堆积的碎屑可能进入到各导向驱动部件中,影响各组件的传动精度。移动式排屑组件112具体可分为排屑螺杆、排屑刮板、平板链等等,均可以通过移动的方式将碎屑转移至集屑槽111的端部,便于收集处理。
具体的,参照图6和图7所示的一种轮毂900,以该轮毂900的加工为例,轮毂900需要加工的部分包括左端面910、右端面920、外圆面930、内孔面940、内端面950、中心孔960、螺钉孔970和气门孔980。轮毂900首先安排被夹持在第一工件轴装置200上,具体的,第一工件轴装置200夹持轮毂900的左端部分(左端面910所在位置),由第三刀塔装置801对外圆面930未被夹持的部分加工,同时第一刀塔装置401对内孔面940、内端面950和右端面920进行加工。工件在第一工件轴装置200处加工完成后,移动至第二工件轴装置300处,将轮毂900的右端部分夹持。轮毂900在第二工件轴装置300处时,由第二刀塔装置501对轮毂900的左端面910、外圆面930的剩余部分及中心孔960的剩余部分进行加工。最后,第二工件轴装置300处于停止不转动的状态,由旋转驱动装置700调整刀轴装置701的刀具朝向,使刀具平行于第二轴线,即刀具与轮毂900的左端面910垂直,便能够对轮毂900进行螺钉孔970或气门孔980的加工。在这一步中,也可以选择刀轴装置701对气门孔980加工,而第二刀塔装置501辅助同时对螺钉孔970加工,缩短加工节拍。在本发明的多工序集成式机床上,能对轮毂900进行全流程的加工,不需要将轮毂900搬运至多种机床上分别进行加工,使得生产节拍快,相较于设置多种机床而言,本发明的机床占地面积小。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。