CN117359301B - 五轴高速龙门加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴高速龙门加工中心，涉及加工中心技术领域，加工腔内设置有安装座，安装座上设置有工件放置台，工件放置台两侧对称设置有驱动部，工件放置台上方设置有加工头，加工腔内顶部设置有位移机构，加工腔内侧壁上固设有脉冲气泵和吹气泵，防护罩固设于加工头的外壳上，防护罩中心设置有脉冲管，脉冲管外侧壁上均匀固设有两个以上的吹气管，除尘箱固设于加工腔内侧壁上，除尘箱内设置有过滤网，过滤网靠近加工头一侧设置有引风扇。本发明通过设置脉冲气泵，利用同功率下脉冲气泵能够产生远强于引风机吸力的气流的特点，能够更快、更有效的将未能完全脱离的丝状的金属碎屑吹走，有助于降低设备能耗。

Description

五轴高速龙门加工中心

技术领域

本发明涉及加工中心技术领域，更具体的，涉及一种五轴高速龙门加工中心。

背景技术

现有技术中，如公开号为CN112756987B的中国发明专利公开了一种数控车铣磨雕万能机床及其使用方法，包括龙门支架和固定底座，所述龙门支架固定安装在固定底座上，所述固定底座的后侧外壁上固定安装有X轴向伺服电机，所述X轴向伺服电机的输出端固定连接有滚珠丝杆一，所述固定底座的上侧设置有加工平台，所述加工平台与滚珠丝杆一通过螺纹连接，所述加工平台的左右两端内部贯穿有X轴导向杆，两个所述X轴导向杆的两端分别与固定底座的前后两侧内壁固定连接，通过在旋转电机上安装加湿装置，而在固定底座上安装吸尘装置，通过加湿装置对加工过程中的机头进行雾化加湿，减少灰尘飞扬，降低机头表面温度，通过吸尘装置将水雾与金属尘屑吸收，保持加工平台的洁净，防止金属粉尘吸入人体造成损害。

但上述技术方案存在如下缺陷：由于在机头铣削加工过程中，工件表面也会存在未能完全脱离的丝状的金属碎屑，此时吸尘风罩需要提供极大的吸力才能够将该种金属碎屑吸走，也即需要提高引风机的功率，而引风机长期处于高功率的工作条件，会导致设备的耗能变大，提高了加工成本。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种五轴高速龙门加工中心，通过设置脉冲气泵，利用同功率下脉冲气泵能够产生远强于引风机吸力气流的特点，能够更快、更有效的将未能完全脱离的丝状的金属碎屑吹走，有助于降低设备能耗。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种五轴高速龙门加工中心，包括机壳、安装座、工件放置台、驱动部、位移机构、加工头和碎屑清洁机构，机壳内开设有加工腔，加工腔内设置有安装座，安装座上设置有工件放置台，工件放置台两侧对称设置有驱动部，用于驱动工件放置台沿X方向移动以及绕着X、Y轴转动，工件放置台上方设置有加工头，加工腔内顶部设置有用于驱动加工头沿Y、Z轴移动的位移机构 ，加工腔内还设置有碎屑清洁机构，碎屑清洁机构包括脉冲气泵、吹气泵、第一软管、第二软管、防护罩、脉冲管、吹气管、除尘箱、过滤网和引风扇，加工腔内侧壁上固设有脉冲气泵和吹气泵，防护罩固设于加工头的外壳上，防护罩中心设置有脉冲管，脉冲管一端通过第一软管与脉冲气泵输出端连接，脉冲管外侧壁上均匀固设有两个以上的吹气管，吹气管一端通过第二软管与吹气泵输出端连接，除尘箱固设于加工腔内侧壁上，且除尘箱一侧与加工腔连通，除尘箱另一侧与机壳的外部连通，除尘箱内设置有过滤网，过滤网靠近加工头一侧设置有引风扇。

在本发明较佳的技术方案中，所述驱动部包括套管、可伸缩气缸、铰接部、第一电机、第一主动齿轮和第一从动齿轮，套管横向固设于所述加工腔内侧壁上，套管内转动连接有可伸缩气缸，可伸缩气缸的输出端通过铰接部与所述工件放置台铰接，可伸缩气缸上还固设于第一从动齿轮，第一电机固设于加工腔内侧壁上，第一电机的动力输出轴上连接有第一主动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮相互啮合。

在本发明较佳的技术方案中，所述铰接部包括传动杆、固定座、第二电机和弧形杆，传动杆两端均转动连接有固定座，其中一个固定座连接至所述可伸缩气缸的输出端，另一个固定座连接至所述工件放置台侧壁上，固定座一侧固设有第二电机，第二电机的输出端连接有弧形杆，且弧形杆两端均可以与传动杆抵接。

在本发明较佳的技术方案中，所述安装座包括框体、滑动座、支撑柱、球体、球窝和限位件，框体横向固设于所述加工腔内侧壁上，框体上滑动连接有滑动座，滑动座中心竖向固设有支撑柱，支撑柱顶端固设有球体，所述工件放置台底部固设有球窝，且球体滚动连接于球窝内，滑动座上还设置有用于将滑动座固定在框体上的限位件。

在本发明较佳的技术方案中，所述限位件包括第一滑块、第一弹簧、卡块、梯形块和输气软管，所述滑动座内横向开设有滑动腔，滑动腔内滑动连接有第一滑块，且第一滑块两端均通过第一弹簧连接至滑动腔侧壁上，滑动座的前后两侧均开设有滑动腔连通的滑孔，滑孔内滑动连接有卡块，第一滑块上设置有与卡块滑动配合的滑槽，滑槽中心处固设有梯形块，滑动座两侧均连接有输气软管，且两个输气软管自由端分别与其中一个所述可伸缩气缸连通。

在本发明较佳的技术方案中，所述卡块一端转动安装有与所述滑槽配合的转轮，卡块另一端固设有橡胶垫块，且橡胶垫块与所述框体可以抵接。

在本发明较佳的技术方案中，所述滑动座两侧均可拆卸安装有毛刷，且毛刷与所述框体抵接。

在本发明较佳的技术方案中，所述位移机构包括滑动导轨、横梁、第一液压缸和第二液压缸，滑动导轨固设于所述加工腔侧壁上，滑动导轨上滑动连接有横梁，且横梁通过第一液压缸连接至加工腔侧壁上，横梁上竖向固设有第二液压缸，且第二液压缸输出端与所述加工头连接。

本发明的有益效果为：

本发明提出的一种五轴高速龙门加工中心，通过设置脉冲气泵，利用同功率下脉冲气泵能够产生远强于引风机吸力的气流的特点，能够更快、更有效的将未能完全脱离的丝状的金属碎屑吹走，有助于降低设备能耗；设置的吹气泵，能够产生低压、低速的连续气流，从而能够在吹走铣削部位的金属碎屑的同时减少扬尘的产生，从而降低除尘箱内过滤网的过滤压力，以提高使用寿命；设置的安装座能够对工件放置台起到辅助支撑的作用，以减小可伸缩气缸输出轴受到的压力，从而达到减少磨损的效果，有助于延长装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的一种五轴高速龙门加工中心的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B处的局部放大图；

图4是图1中C处的局部放大图；

图5是图2中D-D方向的剖视图。

图中：

1、机壳；11、加工腔；2、安装座；21、框体；22、滑动座；221、滑动腔；222、滑孔；23、支撑柱；24、球体；25、球窝；26、限位件；261、第一滑块；262、第一弹簧；263、卡块；264、滑槽；265、梯形块；266、输气软管；267、转轮；268、橡胶垫块；27、毛刷；3、工件放置台；4、驱动部；41、套管；42、可伸缩气缸；43、铰接部；431、传动杆；432、固定座；433、第二电机；434、弧形杆；44、第一电机；45、第一主动齿轮；46、第一从动齿轮；5、位移机构；51、滑动导轨；52、横梁；53、第一液压缸；54、第二液压缸；6、加工头；7、碎屑清洁机构；701、脉冲气泵；702、吹气泵；703、第一软管；704、第二软管；705、防护罩；706、脉冲管；707、吹气管；708、除尘箱；709、过滤网；710、引风扇。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-5所示，实施例中提供了一种五轴高速龙门加工中心，包括机壳1、安装座2、工件放置台3、驱动部4、位移机构5、加工头6和碎屑清洁机构7，机壳1内开设有加工腔11，加工腔11内设置有安装座2，安装座2上设置有工件放置台3，工件放置台3两侧对称设置有驱动部4，用于驱动工件放置台3沿X方向移动以及绕着X、Y轴转动，工件放置台3上方设置有加工头6，加工腔11内顶部设置有用于驱动加工头6沿Y、Z轴移动的位移机构5 ，加工腔11内还设置有碎屑清洁机构7，碎屑清洁机构7包括脉冲气泵701、吹气泵702、第一软管703、第二软管704、防护罩705、脉冲管706、吹气管707、除尘箱708、过滤网709和引风扇710，加工腔11内侧壁上固设有脉冲气泵701和吹气泵702，防护罩705固设于加工头6的外壳上，防护罩705中心设置有脉冲管706，脉冲管706一端通过第一软管703与脉冲气泵701输出端连接，脉冲管706外侧壁上均匀固设有两个以上的吹气管707，吹气管707一端通过第二软管704与吹气泵702输出端连接，除尘箱708固设于加工腔11内侧壁上，且除尘箱708一侧与加工腔11连通，除尘箱708另一侧与机壳1的外部连通，除尘箱708内设置有过滤网709，过滤网709靠近加工头6一侧设置有引风扇710。本实施例中，机壳1为封闭式结构，能够避免工件加工过程中产生的粉尘外溢，且机壳1的正面还设置有滑动门，能够将加工腔11打开，方便进行上下料作业。安装座2固设于加工腔11侧壁上，且安装座2与加工腔11底壁之间预留有间隙，使得加工产生的金属碎屑能够掉落至加工腔11底部暂存，方便清理。工件放置台3上自带有夹持件，能够夹持固定工件，以防止在工件放置台3转动时出现工件滑落的情况。驱动部4用于驱动工件放置台3运动，以调节工件与加工头6的角度，位移机构5用于驱动加工头6运动，以调节加工头6的位置，驱动部4与位移机构5相互配合，进而实现对复杂曲面的加工。由于工件在铣削过程中会产生金属碎屑，当金属碎屑堆积在加工头6的加工路径上时，加工头6与金属碎屑相互作用容易导致工件表面被刮花，影响加工质量，通过设置碎屑清洁机构7，能够及时的将工件上的金属碎屑吹走，以保证加工质量。其中，脉冲气泵701和吹气泵702的输入端均与机壳1的外部连通，脉冲气泵701能够产生高压、高速的脉冲气流，从而将工件表面未完全脱落的丝状金属碎屑吹落，而吹气泵702能够产生低压、低速的连续气流，从而将铣削过程产生的粉末状的金属碎屑吹落，且低速的气流有助于减少扬尘的产生。第一软管703和第二软管704均采用橡胶材料制成，具有一定的弹性，能够任意弯曲且不会因为弯折而产生堵塞。脉冲管706的直径要大于吹气管707的直径，且脉冲气流经由脉冲管706排出后吹至工件表面，连续气流经由吹气管707排出后吹至工件表面。工件放置台3的左右两侧均设置有除尘箱708，引风扇710能够将加工腔11内的气流引导至除尘箱708内，进而由过滤网709过滤而后排出机壳1外。此外，加工头6能够转动，从而对工件表面铣削加工。

具体的，驱动部4包括套管41、可伸缩气缸42、铰接部43、第一电机44、第一主动齿轮45和第一从动齿轮46，套管41横向固设于加工腔11内侧壁上，套管41内转动连接有可伸缩气缸42，可伸缩气缸42的输出端通过铰接部43与工件放置台3铰接，可伸缩气缸42上还固设于第一从动齿轮46，第一电机44固设于加工腔11内侧壁上，第一电机44的动力输出轴上连接有第一主动齿轮45，第一主动齿轮45与第一从动齿轮46相互啮合。本实施例中，套管41与可伸缩气缸42的中心轴线重合。第一电机44用于驱动第一主动齿轮45转动，进而使得可伸缩气缸42可以在套管41内转动，以达到驱动工件放置台3绕着X轴转动的目的。可伸缩气缸42为可伸缩结构，当两个可伸缩气缸42同时伸长或收缩时，能够带动工件放置台3绕着Y轴转动；反之，当其中一个可伸缩气缸42伸长而另一个可伸缩气缸42缩短时，此时工件放置台3的两端由于受到同向的力，会带动其左右移动，以达到驱动工件放置台3沿着X轴方向移动的目的。

具体的，铰接部43包括传动杆431、固定座432、第二电机433和弧形杆434，传动杆431两端均转动连接有固定座432，其中一个固定座432连接至可伸缩气缸42的输出端，另一个固定座432连接至工件放置台3侧壁上，固定座432一侧固设有第二电机433，第二电机433的输出端连接有弧形杆434，且弧形杆434两端均可以与传动杆431抵接。本实施例中，传动杆431能够绕着固定座432转动，进而在可伸缩气缸42伸长或缩短时通过传动杆431的转动带动工件放置台3同步发生转动。弧形杆434为四分之三圆弧杆，传动杆431的端部设置在圆弧杆的缺口内，用于限制传动杆431的转动范围，且第二电机433能够驱动圆弧杆转动以调整缺口的位置，以控制传动杆431座顺时针转动或逆时针转动，进而达到控制工件放置台3的转动方向的目的。

具体的，安装座2包括框体21、滑动座22、支撑柱23、球体24、球窝25和限位件26，框体21横向固设于加工腔11内侧壁上，框体21上滑动连接有滑动座22，滑动座22中心竖向固设有支撑柱23，支撑柱23顶端固设有球体24，工件放置台3底部固设有球窝25，且球体24滚动连接于球窝25内，滑动座22上还设置有用于将滑动座22固定在框体21上的限位件26。本实施例中，框体21为矩形框，滑动座22可以沿着框体21做横向移动，且滑动座22表面设置有滚轮，使得滑动座22与框体21之间为滚动摩擦，从而能够减少零部件受到的磨损。如背景技术中所述的现有技术中，由于在工件放置到加工平台上后，加工平台的总重量会增大，进而使得加工平台与X轴导向杆之间的摩擦力同步增大，此时在驱动加工平台移动的过程中会加快X轴导向杆的磨损，影响加工精度以及设备的使用寿命，故本申请中设置的支撑柱23通过球体24与球窝25相配合的结构与工件放置台3连接，能够对工件放置台3起到辅助支撑的作用，进而减少可伸缩气缸42输出轴受到的压力，从而达到减少磨损的目的。球体24可以在球窝25内转动，进而使得工件放置台3可以朝任意方向转动。

具体的，限位件26包括第一滑块261、第一弹簧262、卡块263、梯形块265和输气软管266，滑动座22内横向开设有滑动腔221，滑动腔221内滑动连接有第一滑块261，且第一滑块261两端均通过第一弹簧262连接至滑动腔221侧壁上，滑动座22的前后两侧均开设有滑动腔221连通的滑孔222，滑孔222内滑动连接有卡块263，第一滑块261上设置有与卡块263滑动配合的滑槽264，滑槽264中心处固设有梯形块265，滑动座22两侧均连接有输气软管266，且两个输气软管266自由端分别与其中一个可伸缩气缸42连通。本实施例中，第一滑块261能够将滑动腔221分隔为左右两个腔室，且在两个第一弹簧262的配合下使得第一滑块261位于滑动腔221的中心位置。每个输气软管266分别与其中一个腔室连通，使得左右两个腔室内的气压分别与其中一个可伸缩气缸42内的气压一致，当两个可伸缩气缸42同时伸长或同时收缩时，左右两个腔室内的气压相同，此时第一滑块261位于滑动腔221中点处，反之当其中一个可伸缩气缸42伸长同时另一个可伸缩气缸42收缩时，靠近收缩气缸一侧的腔室的气压会小于另一个腔室，使得左右两个腔室的气压出现压差，进而会推动第一滑块261在滑动腔221内左右滑动。卡块263能够在滑孔222内滑动，当第一滑块261位于中心位置时，此时梯形块265与卡块263的端部正好对齐，从而将卡块263向外侧推动并使其抵接在框体21的内侧壁上，从而实现锁定，反之当第一滑块261向两侧滑动后，卡块263的端部滑入至滑槽264内，此时卡块263不与框体21抵接，从而实现解锁。

具体的，卡块263一端转动安装有与滑槽264配合的转轮267，卡块263另一端固设有橡胶垫块268，且橡胶垫块268与框体21可以抵接。本实施例中，通过设置转轮267，使得卡块263与滑槽264之间为滚动摩擦，以达到减小零件磨损的目的。橡胶垫块268远离卡块263的一侧设置有摩擦纹路，能够增大与框体21的摩擦力，以实现更好的固定。

具体的，滑动座22两侧均可拆卸安装有毛刷27，且毛刷27与框体21抵接。本实施例中，设置的毛刷27能够随着滑动座22同步移动，从而将落在框体21上的碎屑扫落。

具体的，位移机构5包括滑动导轨51、横梁52、第一液压缸53和第二液压缸54，滑动导轨51固设于加工腔11侧壁上，滑动导轨51上滑动连接有横梁52，且横梁52通过第一液压缸53连接至加工腔11侧壁上，横梁52上竖向固设有第二液压缸54，且第二液压缸54输出端与加工头6连接。本实施例中，横梁52横向设置在加工腔11内，第一液压缸53能够驱动横梁52沿着滑动导轨51滑动，以达到驱动加工头6沿着Y轴方向移动的目的。第二液压缸54用于驱动加工头6上下移动，以达到驱动加工头6沿着Z轴方向移动的目的。

工作原理：

使用时，将工件固定安装在工件放置台3上，然后启动第一液压缸53和第二液压缸54，进而带动加工头6沿着Y、Z轴运动，以调节加工头6的位置，同时启动可伸缩气缸42和第一电机44，可伸缩气缸42能够驱动工件放置台3沿着X轴运动，且当两个可伸缩气缸42同时伸长或同时收缩时，能够驱动工件放置台3绕着Y轴旋转，而第一电机44能够驱动工件放置台3绕着X轴旋转，从而实现调节工件放置台3的位置和倾斜角度，进而和加工头6相互配合，以实现复杂曲面的加工。

同时，在加工过程中，启动脉冲气泵701和吹气泵702，吹气泵702能够产生低压、低速的连续气流，并经由吹气管707吹出将铣削产生的金属粉尘吹落，然后由引风扇710将漂浮的金属粉尘随气流引导至除尘箱708内，并由过滤网709过滤后排出，同时脉冲气泵701能够产生高压、高速的脉冲气流，并经由脉冲管706间断性的吹至铣削加工部位，从而将工件表面未完全脱落的丝状金属屑吹落，且由于铣削加工部位的金属粉尘大部分已被吹气管707吹走，故在脉冲管706作用时不会产生较多的扬尘。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种五轴高速龙门加工中心，包括机壳（1）、安装座（2）、工件放置台（3）、驱动部（4）、位移机构（5）、加工头（6）和碎屑清洁机构（7），其特征在于：机壳（1）内开设有加工腔（11），加工腔（11）内设置有安装座（2），安装座（2）上设置有工件放置台（3），工件放置台（3）两侧对称设置有驱动部（4），用于驱动工件放置台（3）沿X方向移动以及绕着X、Y轴转动，工件放置台（3）上方设置有加工头（6），加工腔（11）内顶部设置有用于驱动加工头（6）沿Y、Z轴移动的位移机构（5） ，加工腔（11）内还设置有碎屑清洁机构（7），碎屑清洁机构（7）包括脉冲气泵（701）、吹气泵（702）、第一软管（703）、第二软管（704）、防护罩（705）、脉冲管（706）、吹气管（707）、除尘箱（708）、过滤网（709）和引风扇（710），加工腔（11）内侧壁上固设有脉冲气泵（701）和吹气泵（702），防护罩（705）固设于加工头（6）的外壳上，防护罩（705）中心设置有脉冲管（706），脉冲管（706）一端通过第一软管（703）与脉冲气泵（701）输出端连接，脉冲管（706）外侧壁上均匀固设有两个以上的吹气管（707），吹气管（707）一端通过第二软管（704）与吹气泵（702）输出端连接，除尘箱（708）固设于加工腔（11）内侧壁上，且除尘箱（708）一侧与加工腔（11）连通，除尘箱（708）另一侧与机壳（1）的外部连通，除尘箱（708）内设置有过滤网（709），过滤网（709）靠近加工头（6）一侧设置有引风扇（710），

所述驱动部（4）包括套管（41）、可伸缩气缸（42）、铰接部（43）、第一电机（44）、第一主动齿轮（45）和第一从动齿轮（46），套管（41）横向固设于所述加工腔（11）内侧壁上，套管（41）内转动连接有可伸缩气缸（42），可伸缩气缸（42）的输出端通过铰接部（43）与所述工件放置台（3）铰接，可伸缩气缸（42）上还固设于第一从动齿轮（46），第一电机（44）固设于加工腔（11）内侧壁上，第一电机（44）的动力输出轴上连接有第一主动齿轮（45），第一主动齿轮（45）与第一从动齿轮（46）相互啮合，

所述铰接部（43）包括传动杆（431）、固定座（432）、第二电机（433）和弧形杆（434），传动杆（431）两端均转动连接有固定座（432），其中一个固定座（432）连接至所述可伸缩气缸（42）的输出端，另一个固定座（432）连接至所述工件放置台（3）侧壁上，固定座（432）一侧固设有第二电机（433），第二电机（433）的输出端连接有弧形杆（434），且弧形杆（434）两端均与传动杆（431）抵接，

所述安装座（2）包括框体（21）、滑动座（22）、支撑柱（23）、球体（24）、球窝（25）和限位件（26），框体（21）横向固设于所述加工腔（11）内侧壁上，框体（21）上滑动连接有滑动座（22），滑动座（22）中心竖向固设有支撑柱（23），支撑柱（23）顶端固设有球体（24），所述工件放置台（3）底部固设有球窝（25），且球体（24）滚动连接于球窝（25）内，滑动座（22）上还设置有用于将滑动座（22）固定在框体（21）上的限位件（26），

所述限位件（26）包括第一滑块（261）、第一弹簧（262）、卡块（263）、梯形块（265）和输气软管（266），所述滑动座（22）内横向开设有滑动腔（221），滑动腔（221）内滑动连接有第一滑块（261），且第一滑块（261）两端均通过第一弹簧（262）连接至滑动腔（221）侧壁上，滑动座（22）的前后两侧均开设有滑动腔（221）连通的滑孔（222），滑孔（222）内滑动连接有卡块（263），第一滑块（261）上设置有与卡块（263）滑动配合的滑槽（264），滑槽（264）中心处固设有梯形块（265），滑动座（22）两侧均连接有输气软管（266），且两个输气软管（266）自由端分别与其中一个所述可伸缩气缸（42）连通，

所述卡块（263）一端转动安装有与所述滑槽（264）配合的转轮（267），卡块（263）另一端固设有橡胶垫块（268），且橡胶垫块（268）与所述框体（21）抵接。

2.根据权利要求1所述的一种五轴高速龙门加工中心，其特征在于：所述滑动座（22）两侧均可拆卸安装有毛刷（27），且毛刷（27）与所述框体（21）抵接。

3.根据权利要求1所述的一种五轴高速龙门加工中心，其特征在于：所述位移机构（5）包括滑动导轨（51）、横梁（52）、第一液压缸（53）和第二液压缸（54），滑动导轨（51）固设于所述加工腔（11）侧壁上，滑动导轨（51）上滑动连接有横梁（52），且横梁（52）通过第一液压缸（53）连接至加工腔（11）侧壁上，横梁（52）上竖向固设有第二液压缸（54），且第二液压缸（54）输出端与所述加工头（6）连接。