CN117086630A

CN117086630A - 立式复合加工机床

Info

Publication number: CN117086630A
Application number: CN202311344992.5A
Authority: CN
Inventors: 沈文渊; 杨丽娜; 王玉林; 孟林飞; 王云梅
Original assignee: Yunnan Jing Ji Hu Zheng Machinery Co ltd
Current assignee: Yunnan Jing Ji Hu Zheng Machinery Co ltd
Priority date: 2023-10-18
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2043-10-18
Also published as: CN117086630B

Abstract

本发明公开了立式复合加工机床，属于车床技术领域，通过在XZ向滑移机构上转动安装集成盘座，集成盘座上安装有刀库和加工部，刀库呈弧形且转动安装，加工部包括车铣机构以及控制车铣机构沿集成盘座径向滑动的伸缩驱动机构；换刀时，车铣机构缩回后控制刀库转动，然后控制车铣机构挺进，使得车铣机构所包括刀具卸载在刀库所包括空位的刀槽内，持续控制刀库转动，配合车铣机构挺进，使得刀轴前端配装指定的刀具；车铣时，刀库复位，车铣机构挺进，刀轴与刀具伸出集成盘座，通过在集成盘座集成化安装刀库、车铣机构以及伸缩驱动机构，一方面满足刀具在车削、铣削以及钻孔等功能需求，另一方面能够整合优化换刀结构与工序，减少空间占用和结构的冗余。

Description

立式复合加工机床

技术领域

本发明涉及车床技术领域，尤其涉及立式复合加工机床。

背景技术

在传统的生产工艺中，较为常见的数控车床都是卧式的，在针对同一零部件进行车、钻、攻加工需要在多台机床上加工，而立式复合加工机床是专用加工设备，立式复合加工机床在加工功能上与卧式车床相似，不同之处在于主轴是垂直定向的，而不是水平定向的，这种垂直的主轴设计在零件生产方面提供了很多优势，例如结构简单、占地面积小，加工范围广：立式复合加工机床适用于加工各种复杂形状的零件。通过选择合适的刀具和工件夹持方式，可以实现不同形状和尺寸的工件加工，具有较大的灵活性。

然而现有的立式复合加工机床，为扩大其加工范围，通常会配备转动工作台和多轴加工头，使其具备简单的铣削功能，其刀轴可以进行XZ向进行移动调节，同时车床还会配备刀库以及换刀机构，以实现车削和简单的铣削，在实际应用过程中，在需要对工件进行非垂直钻孔时，传统的刀轴一般为X向设置，难以满足任意倾斜钻孔的需求，同时传统的换刀机构以及刀库配置在立式机床一侧，通过数控控制进行换刀，此种结构设计一方面占用空间较大，另一方面机床整体结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决传统立式机床刀轴不能满足XZ平面内倾斜钻孔的加工需求和自动换刀机构配制在机床一侧所占用空间较大以及带来整体结构复杂的问题，而提出的立式复合加工机床，在XZ向滑移机构上转动安装集成盘座，通过集成盘座集成化安装刀库以及车铣机构，一方面满足刀具在车削、铣削以及钻孔等功能需求，另一方面能够整合优化换刀结构与工序，减少空间占用和结构的冗余。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

立式复合加工机床，包括底座，底座上装设有主轴，主轴顶端安装有卡盘主体，卡盘主体能够进行夹持工件，也能够对平面加工的工件进行定位，底座背侧通过配置有架体来安装XZ向滑移机构，还包括：集成盘座，转动安装在XZ向滑移机构上；刀库，呈弧形，转动设于集成盘座上；加工部，被配置在集成盘座上，包括车铣机构以及控制车铣机构沿集成盘座径向滑动的伸缩驱动机构；换刀时，车铣机构缩回后控制刀库转动，然后控制车铣机构挺进，使得车铣机构所包括刀具卸载在刀库所包括空位的刀槽内，持续控制刀库转动，配合车铣机构挺进，使得刀轴前端配装指定的刀具；车铣时，刀库复位，车铣机构挺进，刀轴与刀具伸出集成盘座，刀轴端部通过内置夹持机构来对刀具的刀柄进行夹持，夹持机构可以为电动夹爪、液压夹爪或气动夹爪，均为现有技术，在此不做赘述。

设计思路：在立式车床针对工件实际加工过程中，XZ向滑移机构仅能满足单一角度的车削、铣削以及钻孔，在面对需要针对工件倾斜面铣削或钻孔时，常规的立式车床无法满足需求，需要在多台机床上加工，为解决上述问题，在立式车床的基础上，通过在XZ向滑移机构上转动安装集成盘座，集成盘座上配置安装有加工部，加工部包括车铣机构和控制车铣机构沿集成盘座径向滑动的伸缩驱动机构，以此实现控制刀具在车削、铣削或钻孔时XZ平面内的角度，车铣机构可伸缩设置还能够实现高精度的控制刀具在XZ平面内运移，另外，通过集成盘座上转动安装呈弧形的刀库，配合车铣机构的伸缩动作进行换刀动作，相较于传统机床在一侧配置的刀库以及换刀机构，能够整合优化换刀结构与工序，减少空间占用和结构的冗余。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述XZ向滑移机构包括Z向滑移单元和X向滑移单元，Z向滑移单元包括平行置于架体前侧的Z向滑轨，Z向滑轨上下端均设有垂直尾座，位于上方尾座的中部通过Z向电机座安装有Z向电机，Z向电机的输出端连接有Z向丝杠，Z向滑轨上滑动安装有Z向滑鞍，Z向滑鞍背侧设有第一卡板，第一卡板通过设有第一卡槽滑动卡装在两个Z向滑轨上，且Z向丝杠贯穿第一卡板并与其螺纹配装，Z向滑鞍前侧安装有X向滑移单元。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述X向滑移单元包括Z向滑鞍前侧平行设有的X向滑轨，X向滑轨的水平两端均设有水平尾座，其中一个水平尾座上通过X向电机座安装有X向电机，X向电机输出端连接有X向丝杠，X向滑轨上滑动安装有X向滑鞍，X向滑鞍背侧设有第二卡板，第二卡板上通过设有第二卡槽滑动卡装在X向滑轨上，且X向丝杠贯穿第二卡板并与其螺纹配装，X向滑鞍前侧转动安装有所述集成盘座。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述集成盘座背侧同轴心设有轴孔和旋转卡槽，X向滑鞍前侧同轴心设有轴销和第一内齿环，轴销与轴孔配合，第一内齿环与旋转卡槽配合，集成盘座上还通过对称设有设备槽来安装第一电机，第一电机的输出端连接有与第一内齿环啮合的第一齿轮。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述集成盘座内还设有刀库槽和贯穿滑槽，刀库槽呈环状，刀库槽内缘连通设有让位卡槽，贯穿滑槽过集成盘座轴心并贯穿集成盘座外侧壁，且刀库槽与贯穿滑槽在Y向宽度相同。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述刀库上设有若干朝向弧形内侧面贯通的刀槽，刀槽内侧壁上对称设有对刀具刀柄进行夹持的弹性凸起，刀库背侧固定连接有第二内齿环，第二内齿环与让位卡槽配合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述集成盘座前侧还安装有第二电机，第二电机输出端连接有插入集成盘座内的转轴，转轴的内侧端连接有与第二内齿环啮合的第二齿轮。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述伸缩驱动机构包括配置在贯穿滑槽一端通口处集成盘座上的安装座，安装座上安装有电动伸缩缸，电动伸缩缸活动端插入贯穿滑槽内。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述电动伸缩缸活动端连接有车铣机构所包括的滑座，滑座至少部分滑动安装在贯穿滑槽内，滑座为中空箱体状且内侧安装有驱动电机，驱动电机输出端连接有刀轴。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

通过在XZ向滑移机构上转动安装集成盘座，集成盘座集成化安装刀库以及车铣机构，一方面满足刀具在车削、铣削以及钻孔等功能需求，另一方面能够整合优化换刀结构与工序，减少空间占用和结构的冗余。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的立式复合加工机床立体图；

图2示出了根据本发明实施例提供的XZ向滑移机构局部与集成盘座、刀库、加工部安装立体图一；

图3示出了根据本发明实施例提供的XZ向滑移机构局部与集成盘座、刀库、加工部安装立体图二；

图4示出了根据本发明实施例提供的集成盘座去除前盖板与刀库、加工部安装立体图；

图5示出了根据本发明实施例提供的集成盘座去除前盖板与刀库分离、加工部安装立体图；

图6示出了根据本发明实施例提供的刀库立体图；

图7示出了根据本发明实施例提供的X向滑鞍与集成盘座分离立体图一；

图8示出了根据本发明实施例提供的X向滑鞍与集成盘座分离立体图二；

图9示出了根据本发明实施例提供的集成盘座与伸缩驱动部安装以及车铣机构分离立体图。

图例说明：

10、底座；20、架体；30、主轴；31、卡盘主体；

40、XZ向滑移机构；41、Z向滑轨；42、Z向电机座；43、Z向电机；431、Z向丝杠；44、Z向滑鞍；441、第一卡板；442、第一卡槽；45、X向滑轨；46、X向电机座；47、X向电机；471、X向丝杠；48、X向滑鞍；481、第二卡板；482、第二卡槽；483、第一内齿环；484、轴销；

50、集成盘座；51、轴孔；52、旋转卡槽；53、设备槽；54、第一电机；55、第一齿轮；56、刀库槽；57、让位卡槽；58、贯穿滑槽；591、第二电机；592、转轴；593、第二齿轮；

60、刀库；61、刀槽；62、弹性凸起；63、第二内齿环；

70、加工部；71、安装座；72、电动伸缩缸；73、滑座；74、驱动电机；75、刀轴；76、刀具。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

相较于现有的立式车床所不能满足多角度车削、铣削以及钻孔等功能需求，同时换刀机构以及刀库配置在立式机床一侧，通过数控控制进行换刀，一方面换刀机构以及刀库占用空间较大，另一方面机床整体结构复杂，本发明提出一种基于现有立式机床上系统性集成整合设计的立式复合加工机床以解决上述问题。

如图1所示，本发明所提出的立式复合加工机床包括与现有立式机床相同设置的底座10，底座背侧安装有架体20或立柱，用于安装XZ向滑移机构40，架体20的前侧安装有主轴30，主轴30的顶端安装有卡盘主体31，卡盘主体31的作用主要为针对柱形或平面状工件进行夹持或定位。

进一步详细的，如图2-图3所示，XZ向滑移机构40包括Z向滑移单元和X向滑移单元，Z向滑移单元能够带动X向滑移单元上下移动，具体的，Z向滑移单元包括平行置于架体20前侧的Z向滑轨41，Z向滑轨41上下端均设有垂直尾座，位于上方尾座的中部通过Z向电机座42安装有Z向电机43，Z向电机43的输出端连接有Z向丝杠431，Z向滑轨41上滑动安装有Z向滑鞍44，Z向滑鞍44背侧一体成型连接有第一卡板441，第一卡板441通过设有第一卡槽442滑动卡装在两个Z向滑轨41上，且Z向丝杠431贯穿第一卡板441并与其螺纹配装，通过数控系统控制Z向电机43带动Z向丝杠431转动来推动Z向滑鞍44上下移动，在车削时，以此实现带动集成盘座50、加工部70沿着工件的轴向移动，进行车削；

Z向滑鞍44前侧安装有X向滑移单元，X向滑移单元所包括的X向滑鞍48前侧转动安装有集成盘座50，X向滑移单元包括Z向滑鞍44前侧平行设有的X向滑轨45，X向滑轨45的水平两端均设有水平尾座，其中一个水平尾座上通过X向电机座46安装有X向电机47，X向电机47输出端连接有X向丝杠471，X向滑轨45上滑动安装有X向滑鞍48，X向滑鞍48背侧设有第二卡板481，第二卡板481上通过设有第二卡槽482滑动卡装在X向滑轨45上，且X向丝杠471贯穿第二卡板481并与其螺纹配装，X向滑鞍48前侧转动安装有所述集成盘座50，通过数控系统控制X向电机47带动X向丝杠471转动，X向丝杠471推动X向滑鞍48进行水平滑动，以此实现在车削、铣削或钻孔时控制刀具76水平运移。

进一步详细的，如图7-图9所示，X向滑鞍48前侧同轴心设有轴销484和第一内齿环483，轴销484位于内侧，集成盘座50背侧同轴心设有轴孔51和旋转卡槽52，通过轴销484与轴孔51配合、第一内齿环483与旋转卡槽52配合，实现将集成盘座50转动安装在X向滑鞍48上，集成盘座50上还通过对称设有设备槽53来安装第一电机54，第一电机54的输出端连接有与第一内齿环483啮合的第一齿轮55，通过双第一电机54带动两个第一齿轮55转动，两个第一齿轮55受到第一内齿环483的反向推动带动集成盘座50转动，以此实现带动加工部70在XZ平面内进行转动角度调节的功能，此种双驱动角度调节的设计具备角度调节精度高以及角度锁定稳固的优点。

进一步详细的，如图4-图9所示，集成盘座50内还设有用于安装刀库60的刀库槽56和安装加工部70的贯穿滑槽58，刀库槽56呈环状，刀库60上设有若干朝向弧形内侧面贯通的刀槽61，刀槽61内用于装载不同类型的刀具76，以满足车削、铣削或钻孔的需求，刀槽61内侧壁上对称设有对刀具76刀柄进行夹持的弹性凸起62，刀库60背侧固定连接有第二内齿环63，刀库槽56内缘连通设有让位卡槽57，第二内齿环63与让位卡槽57配合，集成盘座50前侧还安装有第二电机591，第二电机591输出端连接有插入集成盘座50内的转轴592，转轴592的内侧端连接有与第二内齿环63啮合的第二齿轮593，通过数控系统控制第二电机591带动转轴592转动，转轴592带动第二齿轮593转动，第二齿轮593推动第二内齿环63转动，以此实现控制刀库60在刀库槽56内转动的目的。

其中，刀库槽56与设备槽53至少部分连通，目的在于通过通槽对第一电机进行散热，避免内置安装作业温度较高影响设备寿命。

同时，贯穿滑槽58过集成盘座50轴心并贯穿集成盘座50外侧壁，且刀库槽56与贯穿滑槽58在Y向宽度相同，贯穿滑槽58一侧端口处的集成盘座50上安装有加工部70所包括的伸缩驱动机构，贯穿滑槽58内滑动安装有加工部70所包括的车铣机构；换刀时，通过伸缩驱动机构控制车铣机构缩回后第二电机591控制刀库60转动，使得车铣机构所包括的刀具76缩回刀库槽56内侧的贯穿滑槽58内，刀库60上所包括空位的刀槽61对准待卸载的刀具76，然后通过伸缩驱动机构控制车铣机构挺进，使得车铣机构所包括刀具76卸载在刀库60所包括空位的刀槽61内，即刀具76的刀柄卡在弹性凸起62间，通过伸缩驱动机构控制车铣机构持续缩回，以完成刀具76卸载的目的，持续控制刀库60转动，配合车铣机构挺进，使得刀轴75前端配装指定的刀具76，其中，刀轴75前端内置夹持机构来对刀具76的刀柄进行夹持，夹持机构可以为电动夹爪、液压夹爪或气动夹爪，均为现有技术，在此不做赘述，即通过数控系统控制内置的夹持机构配合收放刀具76的刀柄，以此完成换刀的动作，数控系统为现有的机床控制系统，为现有技术，在此不做赘述，本发明所提出机床相较于传统立式车床在一侧配置的刀库以及用于换刀的换刀机构来说，能够整合优化换刀结构与工序，减少空间占用和结构的冗余。

进一步详细的，如图4、图9所示，伸缩驱动机构包括配置安装在在贯穿滑槽58一端通口处集成盘座50上的安装座71，安装座71上安装有电动伸缩缸72，电动伸缩缸72与数控系统连接，电动伸缩缸72活动端插入贯穿滑槽58内，电动伸缩缸72活动端连接有车铣机构所包括的滑座73，滑座73至少部分滑动安装在贯穿滑槽58内，滑座73为中空箱体状且内侧安装有驱动电机74，驱动电机74输出端连接有刀轴75，滑座73上还设有用于刀轴75定位的轴套，以确保其转动稳定，通过数控系统来控制滑座73向贯穿滑槽58另一端口滑动，实现将刀轴75、刀具76推出，同时还可以满足在固定倾角时的钻孔推进，具备精度高的特点。

通过以上结构设计，能够满足立式复合加工机床在针对工件进行复合加工的作业需求，无需更换加工车床，即可进行车削、铣削或钻孔等需求，同时又实现整合优化换刀结构与工序，减少传统换刀机构、刀库空间占用和结构的冗余。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.立式复合加工机床，包括底座（10），底座（10）上装设有主轴（30），主轴（30）顶端安装有卡盘主体（31），底座（10）背侧通过配置有架体（20）来安装XZ向滑移机构（40），其特征在于，还包括：

集成盘座（50），转动安装在XZ向滑移机构（40）上；

刀库（60），呈弧形，转动设于集成盘座（50）上；

加工部（70），被配置在集成盘座（50）上，包括车铣机构以及控制车铣机构沿集成盘座（50）径向滑动的伸缩驱动机构；

换刀时，车铣机构缩回后控制刀库（60）转动，然后控制车铣机构挺进，使得车铣机构所包括刀具（76）卸载在刀库（60）所包括空位的刀槽（61）内，持续控制刀库（60）转动，配合车铣机构挺进，使得刀轴（75）前端配装指定的刀具（76）；

车铣时，刀库（60）复位，车铣机构挺进，刀轴（75）与刀具（76）伸出集成盘座（50）。

2.根据权利要求1所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述XZ向滑移机构（40）包括Z向滑移单元和X向滑移单元，Z向滑移单元包括平行置于架体（20）前侧的Z向滑轨（41），Z向滑轨（41）上下端均设有垂直尾座，位于上方尾座的中部通过Z向电机座（42）安装有Z向电机（43），Z向电机（43）的输出端连接有Z向丝杠（431），Z向滑轨（41）上滑动安装有Z向滑鞍（44），Z向滑鞍（44）背侧设有第一卡板（441），第一卡板（441）通过设有第一卡槽（442）滑动卡装在两个Z向滑轨（41）上，且Z向丝杠（431）贯穿第一卡板（441）并与其螺纹配装，Z向滑鞍（44）前侧安装有X向滑移单元。

3.根据权利要求2所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述X向滑移单元包括Z向滑鞍（44）前侧平行设有的X向滑轨（45），X向滑轨（45）的水平两端均设有水平尾座，其中一个水平尾座上通过X向电机座（46）安装有X向电机（47），X向电机（47）输出端连接有X向丝杠（471），X向滑轨（45）上滑动安装有X向滑鞍（48），X向滑鞍（48）背侧设有第二卡板（481），第二卡板（481）上通过设有第二卡槽（482）滑动卡装在X向滑轨（45）上，且X向丝杠（471）贯穿第二卡板（481）并与其螺纹配装，X向滑鞍（48）前侧转动安装有所述集成盘座（50）。

4.根据权利要求3所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述集成盘座（50）背侧同轴心设有轴孔（51）和旋转卡槽（52），X向滑鞍（48）前侧同轴心设有轴销（484）和第一内齿环（483），轴销（484）与轴孔（51）配合，第一内齿环（483）与旋转卡槽（52）配合，集成盘座（50）上还通过对称设有设备槽（53）来安装第一电机（54），第一电机（54）的输出端连接有与第一内齿环（483）啮合的第一齿轮（55）。

5.根据权利要求4所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述集成盘座（50）内还设有刀库槽（56）和贯穿滑槽（58），刀库槽（56）呈环状，刀库槽（56）内缘连通设有让位卡槽（57），贯穿滑槽（58）过集成盘座（50）轴心并贯穿集成盘座（50）外侧壁，且刀库槽（56）与贯穿滑槽（58）在Y向宽度相同。

6.根据权利要求5所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述刀库（60）上设有若干朝向弧形内侧面贯通的刀槽（61），刀槽（61）内侧壁上对称设有对刀具（76）的刀柄进行夹持的弹性凸起（62），刀库（60）背侧固定连接有第二内齿环（63），第二内齿环（63）与让位卡槽（57）配合。

7.根据权利要求6所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述集成盘座（50）前侧还安装有第二电机（591），第二电机（591）输出端连接有插入集成盘座（50）内的转轴（592），转轴（592）的内侧端连接有与第二内齿环（63）啮合的第二齿轮（593）。

8.根据权利要求7所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述伸缩驱动机构包括配置在贯穿滑槽（58）一端通口处集成盘座（50）上的安装座（71），安装座（71）上安装有电动伸缩缸（72），电动伸缩缸（72）活动端插入贯穿滑槽（58）内。

9.根据权利要求8所述的立式复合加工机床，其特征在于，所述电动伸缩缸（72）活动端连接有车铣机构所包括的滑座（73），滑座（73）至少部分滑动安装在贯穿滑槽（58）内，滑座（73）为中空箱体状且内侧安装有驱动电机（74），驱动电机（74）输出端连接有刀轴（75）。