CN117840780A - 一种转盘式加工中心和工件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转盘式加工中心和工件加工方法，属于机床加工技术领域，其中，转盘式加工中心包括底座、旋转台、第四轴和旋转机构；旋转台可转动设置在底座上；第四轴设置在旋转台上；旋转机构包括电机、下花键轴、花键套、上花键轴和升降组件，电机设置在底座上，下花键轴与电机连接，花键套可升降设置在下花键轴上，上花键轴与第四轴连接并能够驱使第四轴转动，升降组件与花键套连接，升降组件驱使花键套上升以使花键套与上花键轴连接，或者升降组件驱使花键套下降以使花键套脱离上花键轴。本发明通过电机上的花键套的升降，实现花键套与上花键轴的连接和断开，从而实现第四轴的转动，使得第四轴上的工件位置准确。

Description

一种转盘式加工中心和工件加工方法

技术领域

本发明涉及机床加工技术领域，特别涉及一种转盘式加工中心和工件加工方法。

背景技术

在普通的三轴数控机床上加工腔体类零件，对多个面进行加工，传统的加工方法是每加工一个面就装夹一次，并且针对每个加工面设计专用的定位夹具。这样的方法生产效率低，而且由于工件加工中装夹定位次数多，加工精度很难保证。为了提高生产效率、加工精度，现有技术通常采用在普通的三轴数控机床工作台上增设第四轴旋转工作台，以实现一次装夹工件完成多个面的加工。

转盘式加工中心添加第四轴的好处是可以使刀具加工的平面更为广泛，并且可以减少工件的反复装夹，提高工件的整体加工精度，利于简化工艺，提高生产效率。

转盘式加工中心包括有旋转台，旋转台上设置第四轴，第四轴的自转需要动力，传统的是在第四轴上设置电机，通过电机实现第四轴上的工件的角度调节。由于旋转台是转动的，需要解决电线缠绕问题，因此需要使用电滑环，实现电路的传输。但是电滑环在使用久了，可能发生接触不了的现象，导致第四轴上的工件位置不准确。有鉴于此，本发明人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种转盘式加工中心，其通过在旋转台下方设置对应第四轴的电机，通过电机上的花键套的升降，实现花键套与上花键轴的连接和断开，从而实现第四轴的转动，使得第四轴上的工件位置准确。

本发明的第二个目的在于提出一种工件加工方法。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种转盘式加工中心，包括底座、旋转台、第四轴和旋转机构；

所述旋转台可转动设置在底座上；所述第四轴设置在旋转台上；所述旋转机构包括电机、下花键轴、花键套、上花键轴和升降组件，所述电机设置在底座上，所述下花键轴与电机连接并由电机驱使其转动，所述花键套可升降设置在下花键轴上，所述上花键轴与第四轴连接并能够驱使第四轴转动，所述升降组件与花键套连接，所述升降组件驱使花键套上升以使花键套与上花键轴连接，或者所述升降组件驱使花键套下降以使花键套脱离上花键轴。

进一步，所述旋转机构还包括安装座，所述安装座设置在底座上，所述下花键轴位于安装座内。

进一步，所述升降组件包括升降气缸、升降架和升降座，所述升降气缸设置在安装座外侧部，所述升降架与升降气缸连接并由升降气缸驱使其升降，所述升降座与升降架连接，所述升降座位于安装座内并能沿着安装座内侧壁升降，所述升降座升降带动花键套升降。

进一步，所述花键套外侧壁设置凸环，所述升降座与花键套之间设置上轴承和下轴承，所述上轴承位于凸环上侧，所述下轴承位于凸环下侧。

进一步，所述升降座内侧壁设置第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽设置所述上轴承，第二安装槽设置所述下轴承。

进一步，所述底座包括座体和安装平台，所述安装平台设置在座体上，所述安装平台与座体之间形成下腔体，所述安装平台下部设置所述电机，所述电机位于下腔体内，所述安装平台与旋转台之间形成上腔体，所述安装平台上部设置所述安装座，所述安装座位于上腔体内。

进一步，所述安装平台上设置驱使旋转台定角度旋转的驱动机构。

进一步，所述第四轴包括第一轴座、第二轴座、加工平台和转轴，所述第一轴座设置在旋转台上，所述第二轴座设置在旋转台上，所述加工平台一端可转动与第一轴座连接，所述加工平台另一端可转动与第二轴座连接，所述转轴设置在第一轴座内，所述转轴与上花键轴连接并由上花键轴驱使其转动，所述转轴与加工平台连接并能够驱使加工平台转动。

进一步，所述转轴上设置第一锥齿轮，所述上花键轴上设置第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合。

进一步，所述旋转台底部设置连接座，所述上花键轴可转动设置在连接座内。

进一步，所述旋转台上设置多组第四轴，每组第四轴与一上花键轴连接；所述安装平台上设置多组旋转机构。

进一步，所述旋转台上设置四组第四轴，每组所述第四轴与一上花键轴连接所述；安装平台上设置四组旋转机构。

为达到上述目的，本发明另一方面提出了一种工件加工方法，包括以下步骤：

S1，将工件固定在第四轴的加工平台上；

S2，旋转台将第四轴转动至指定位置，使得上花键轴位于花键套正上方；

S3，花键套上升，以使花键套套在上花键轴上；

S4，电机驱使花键套转动，花键套转动带动上花键轴转动，上花键轴转动驱使加工平台转动；

S5，加工装置对加工平台上的工件进行加工；

S6，加工完成后，花键套下降，花键套脱离上花键轴。

进一步，加工完成后，花键套下降之前，电机驱使第四轴处于相同的位置并刹停，然后花键套再下降。

采用上述结构后，本发明涉及的一种转盘式加工中心和工件加工方法，其至少具有以下有益效果：

一，在需要加工工件时，将工件固定在第四轴上，旋转台旋转至指定位置，使得上花键轴刚好位于花键套正上方，然后升降组件驱使花键套上升，使得花键套套入上花键轴，实现花键套与上花键轴连接，最后电机驱使下花键轴转动，下花键轴转动驱使花键套转动，花键套转动而驱使上花键轴转动，上花键轴转动而实现第四轴转动，使得第四轴上的工件转动至合适角度后，便于加工装置进行加工。

二，通过设置安装座，将安装座固定在底座上，使得下花键轴位于安装座内，从而起到保护作用，使得灰尘不易进入下花键轴和花键套内。

三，通过设置升降气缸、升降架和升降座，在花键套需升降时，升降气缸通过升降架驱使升降座沿着安装座内侧壁升降，升降座升降而带动花键套升降，花键套上升而与上花键轴连接，花键套下降而脱离上花键轴，使得花键套与上花键轴断开连接。

与现有技术相比，本发明通过在旋转台下方设置对应第四轴的电机，通过电机上的花键套的升降，实现花键套与上花键轴的连接和断开，从而实现第四轴的转动，使得第四轴上的工件位置准确，不需要设置电滑环，不存在电滑环发生接触不了的现象，使得第四轴上的工件位置准确，使得加工装置对工件加工时精确。

附图说明

图1为根据本发明实施例的转盘式加工中心的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的转盘式加工中心的分解图；

图3为根据本发明实施例的旋转机构的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的旋转机构的分解图；

图5为根据本发明实施例的旋转机构的剖面图；

图6为根据本发明实施例的第四轴的结构示意图。

标号说明

底座1、座体11、安装平台12、驱动机构13、旋转台2、连接座21、第四轴3、第一轴座31、第二轴座32、加工平台33、旋转机构4、电机41、下花键轴42、花键套43、凸环431、上轴承432、下轴承433、第一导向面434、上花键轴44、第二导向面441、升降组件45、升降气缸451、升降架452、连接部4521、升降座453、安装座46、限位槽461。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图6所示，本发明的一种转盘式加工中心，包括底座1、旋转台2、第四轴3和旋转机构4；旋转台2可转动设置在底座1上；第四轴3设置在旋转台2上；旋转机构4包括电机41、下花键轴42、花键套43、上花键轴44和升降组件45，电机41设置在底座1上，下花键轴42与电机41连接并由电机41驱使其转动，花键套43可升降设置在下花键轴42上，上花键轴44与第四轴3连接并能够驱使第四轴3转动，升降组件45与花键套43连接，升降组件45驱使花键套43上升以使花键套43与上花键轴44连接，或者升降组件45驱使花键套43下降以使花键套43脱离上花键轴44。

这样，本发明涉及的一种转盘式加工中心，在需要加工工件时，将工件固定在第四轴3上，旋转台2旋转至指定位置，使得上花键轴44刚好位于花键套43正上方，然后升降组件45驱使花键套43上升，使得花键套43套入上花键轴44，实现花键套43与上花键轴44连接，最后电机41驱使下花键轴42转动，下花键轴42转动驱使花键套43转动，花键套43转动而驱使上花键轴44转动，上花键轴44转动而实现第四轴3转动，使得第四轴3上的工件转动至合适角度后，便于加工装置进行加工。

可选地，旋转机构4还包括安装座46，安装座46设置在底座1上，下花键轴42位于安装座46内。通过设置安装座46，将安装座46固定在底座1上，使得下花键轴42位于安装座46内，从而起到保护作用，使得灰尘不易进入下花键轴42和花键套43内。

本示例中，升降组件45包括升降气缸451、升降架452和升降座453，升降气缸451设置在安装座46外侧部，升降架452与升降气缸451连接并由升降气缸451驱使其升降，升降座453与升降架452连接，升降座453位于安装座46内并能沿着安装座46内侧壁升降，升降座453升降带动花键套43升降。

具体地，安装座46侧部形成限位槽461，升降气缸451侧部固定在限位槽461内，以将升降气缸451牢固固定在安装座46侧部，升降架452侧部延伸形成连接部4521，连接部4521与升降气缸451的活塞杆连接，从而实现驱使升降架452做升降运动。

通过设置升降气缸451、升降架452和升降座453，在花键套43需升降时，升降气缸451通过升降架452驱使升降座453沿着安装座46内侧壁升降，升降座453升降而带动花键套43升降，花键套43上升而与上花键轴44连接，花键套43下降而脱离上花键轴44，使得花键套43与上花键轴44断开连接。

进一步地，花键套43外侧壁设置凸环431，升降座453与花键套43之间设置上轴承432和下轴承433，上轴承432位于凸环431上侧，下轴承433位于凸环431下侧。通过设置凸环431，在安装时，将上轴承432设置在花键套43外侧，使得上轴承432位于凸环431上侧，将下轴承433设置在花键套43外侧，使得下轴承433位于凸环431下侧，如此，在升降座453带动上轴承432和下轴承433升降时，通过凸环431的作用，使得花键套43同步升降，实现花键套43与上花键轴44连接或断开。

在一些示例中，升降座453内侧壁设置第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽设置所述上轴承432，第二安装槽设置所述下轴承433。通过设置第一安装槽，便于安装上轴承432，通过设置第二安装槽，便于安装下轴承433，将上轴承432和下轴承433设置在升降座453内后，升降座453升降而使上轴承432和下轴承433同步升降，从而确保花键套43同步升降。

本示例中的下花键轴42外侧设有多个第一条块，上花键轴44外侧设有多个第二条块，花键套43内侧设有多个供第一条块和第二条块插入的条槽，从而使得下花键轴42在伺服电机41的驱动下转动后，通过第一条块、条槽和第二条块的配合驱使上花键轴44转动。其中，花键套43上端设置第一导向面434，上花键轴44底部设置第二导向面441，通过设置第二导向面441和第一导向面434，在花键套43与上花键轴44连接时，第一导向面434可以沿着第二导向面441滑动，确保上花键轴44能插入花键套43内，确保花键套43能与上花键轴44连接。

本示例中，底座1包括座体11和安装平台12，安装平台12设置在座体11上，安装平台12与座体11之间形成下腔体，安装平台12下部设置所述电机41，电机41位于下腔体内，安装平台12与旋转台2之间形成上腔体，安装平台12上部设置所述安装座46，安装座46位于上腔体内。

通过设置安装平台12，在安装电机41时，通过下腔体可以将电机41固定在安装平台12下侧，使得电机41安装时较为方便，在安装安装座46时，通过上腔体可以将安装座46固定在安装平台12上侧，使得安装座46安装时较为方便。

本示例中，安装平台12上设置驱使旋转台2定角度旋转的驱动机构13，其中，驱动机构13可以为驱动电机，驱动电机驱使旋转台2定角度旋转，如驱动电机每次驱使旋转台2转动九十度。

在本发明较佳实施例中，第四轴3包括第一轴座31、第二轴座32、加工平台33和转轴，第一轴座31设置在旋转台2上，第二轴座32设置在旋转台2上，加工平台33一端可转动与第一轴座31连接，加工平台33另一端可转动与第二轴座32连接，转轴设置在第一轴座31内，转轴与上花键轴44连接并由上花键轴44驱使其转动，转轴与加工平台33连接并能够驱使加工平台33转动。

本示例中，转轴上设置第一锥齿轮，上花键轴44上设置第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，在花键套43驱使上花键轴44转动后，上花键轴44转动通过第二锥齿轮和第一锥齿轮驱使转轴转动，转轴转动而带动加工平台33转动，使得加工平台33上的工件同步转动，从而便于加工装置精准加工工件。

为了使得上花键轴44转动时更加顺畅，本示例中，旋转台2底部设置连接座21，上花键轴44可转动设置在连接座21内，其中，连接座21内可以设置轴承。

进一步地，旋转台2上设置多组第四轴3，每组第四轴3与一上花键轴44连接；安装平台12上设置多组旋转机构4，具体地，旋转台2上设置四组第四轴3，每组第四轴3与一上花键轴44连接；安装平台12上设置四组旋转机构4，旋转台2每次转动九十度，通过设置四组第四轴3，可以在不同的第四轴3上固定工件，从而提高加工效率。

其中，在旋转台2转动后，每组第四轴3底部的上花键轴44刚好位于一花键套43的正上方，便于花键套43上升而与该上花键轴44连接。

本发明还提出了一种工件加工方法，包括以下步骤：

S1，将工件固定在第四轴3的加工平台33上；S2，旋转台2将第四轴3转动至指定位置，使得上花键轴44位于花键套43正上方；S3，花键套43上升，以使花键套43套在上花键轴44上；S4，电机41驱使花键套43转动，花键套43转动带动上花键轴44转动，上花键轴44转动驱使加工平台33转动；S5，加工装置对加工平台33上的工件进行加工；S6，加工完成后，花键套43下降，花键套43脱离上花键轴44。

在工件需要加工时，先将工件固定在第四轴3的加工平台33上，然后旋转台2在驱动电机的作用下旋转，使得上花键轴44刚好位于花键套43正上方，再然后升降组件45驱使花键套43上升，使得花键套43套在上花键轴44上，接着电机41驱使下花键轴42转动，下花键轴42转动驱使花键套43转动，花键套43转动驱使上花键轴44转动，上花键轴44转动而驱使加工平台33转动，实现调节固定在加工平台33上的工件的位置，便于加工装置对该工件进行精准加工。

进一步地，加工完成后，花键套43下降之前，电机41驱使第四轴3处于相同的位置并刹停，然后花键套43再下降。如此，使得下次加工时，花键套43上升时能准确对准上花键套43，花键套43能准确套入上花键轴44上。

与现有技术相比，本发明通过在旋转台2下方设置对应第四轴3的电机41，通过电机41上的花键套43的升降，实现花键套43与上花键轴44的连接和断开，从而实现第四轴3的转动，使得第四轴3上的工件位置准确，不需要设置电滑环，不存在电滑环发生接触不了的现象，使得第四轴3上的工件位置准确，使得加工装置对工件加工时精确。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种转盘式加工中心，其特征在于：包括底座、旋转台、第四轴和旋转机构；

所述旋转台可转动设置在底座上；所述第四轴设置在旋转台上；所述旋转机构包括电机、下花键轴、花键套、上花键轴和升降组件，所述电机设置在底座上，所述下花键轴与电机连接并由电机驱使其转动，所述花键套可升降设置在下花键轴上，所述上花键轴与第四轴连接并能够驱使第四轴转动，所述升降组件与花键套连接，所述升降组件驱使花键套上升以使花键套与上花键轴连接，或者所述升降组件驱使花键套下降以使花键套脱离上花键轴。

2.如权利要求1所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述旋转机构还包括安装座，所述安装座设置在底座上，所述下花键轴位于安装座内。

3.如权利要求2所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述升降组件包括升降气缸、升降架和升降座，所述升降气缸设置在安装座外侧部，所述升降架与升降气缸连接并由升降气缸驱使其升降，所述升降座与升降架连接，所述升降座位于在安装座内并能沿着安装座内侧壁升降，所述升降座升降带动花键套升降。

4.如权利要求3所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述花键套外侧壁设置凸环，所述升降座与花键套之间设置上轴承和下轴承，所述上轴承位于凸环上侧，所述下轴承位于凸环下侧。

5.如权利要求2所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述底座包括座体和安装平台，所述安装平台设置在座体上，所述安装平台与座体之间形成下腔体，所述安装平台下部设置所述电机，所述电机位于下腔体内，所述安装平台与旋转台之间形成上腔体，所述安装平台上部设置所述安装座，所述安装座位于上腔体内。

6.如权利要求5所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述安装平台上设置驱使旋转台定角度旋转的驱动机构。

7.如权利要求1所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述第四轴包括第一轴座、第二轴座、加工平台和转轴，所述第一轴座设置在旋转台上，所述第二轴座设置在旋转台上，所述加工平台一端可转动与第一轴座连接，所述加工平台另一端可转动与第二轴座连接，所述转轴设置在第一轴座内，所述转轴与上花键轴连接并由上花键轴驱使其转动，所述转轴与加工平台连接并能够驱使加工平台转动。

8.如权利要求5所述的转盘式加工中心，其特征在于：所述旋转台上设置多组第四轴，每组第四轴与一上花键轴连接；所述安装平台上设置多组旋转机构。

9.一种工件加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，将工件固定在第四轴的加工平台上；

S2，旋转台将第四轴转动至指定位置，使得上花键轴位于花键套正上方；

S3，花键套上升，以使花键套套在上花键轴上；

S4，电机驱使花键套转动，花键套转动带动上花键轴转动，上花键轴转动驱使加工平台转动；

S5，加工装置对加工平台上的工件进行加工；

S6，加工完成后，花键套下降，花键套脱离上花键轴。

10.如权利要求9所述的工件加工方法，其特征在于：加工完成后，花键套下降之前，电机驱使第四轴处于相同的位置并刹停，然后花键套再下降。