CN117983879A - 一种型材加工用卧式五轴加工设备 - Google Patents

一种型材加工用卧式五轴加工设备 Download PDF

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CN117983879A CN202410398613.9A CN202410398613A CN117983879A CN 117983879 A CN117983879 A CN 117983879A CN 202410398613 A CN202410398613 A CN 202410398613A CN 117983879 A CN117983879 A CN 117983879A
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Abstract

本申请属于数控机床加工技术领域,公开了一种型材加工用卧式五轴加工设备,包括加工平台、机架及加工组件,加工组件包括加工电机和铣刀,机架上设置有用于对加工组件进行调节的调节机构,加工电机的壳体上固定有底板,底板上固定有套设于铣刀外侧的内套管,内套管上套设有外套管,外套管外侧固定套设有内圆板,内圆板顶部铰接有多个喷头,喷头远离内圆板的一端可绕其铰接轴朝向靠近或远离铣刀的一侧转动,内圆板上设置有用于驱使多个喷头绕各自的铰接轴同步转动的驱动机构。本申请在铣刀的位置变化时,驱动机构驱使多个喷头绕各自的铰接轴同步转动,使得多个喷头喷射的冷却液形成的汇聚点发生改变以适应铣刀的位置变换,保证了铣刀的降温效果。

Description

一种型材加工用卧式五轴加工设备
技术领域
本发明涉及数控机床加工技术领域,特别涉及一种型材加工用卧式五轴加工设备。
背景技术
五轴加工是数控机床加工的一种模式,五轴加工所采用的机床通常称为五轴机床或五轴加工中心,五轴加工常用于机械加工领域,如加工具有型材、自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等,五轴机床可以不改变工件在机床上的位置而对工件的不同侧面进行加工,可大大提高棱柱形零件的加工效率。
采用五轴加工机床对型材进行加工的过程中通常会产生较多热量,现有技术常采用向五轴加工机床的铣刀进行喷洒冷却液的方式进行降温,用于喷洒冷却液的多个喷头通常固定于铣刀周侧,多个喷头喷出的冷却液朝向铣刀喷洒以实现降温,而五轴加工机床在对型材进行加工时,铣刀的空间位置经常需要发生改变和调整,多个喷头固定于铣刀周侧,喷射冷却液的角度难以进行调节以适应铣刀的位置变换,由于重力原因,可能导致多个喷头形成的冷却液汇聚点偏离铣刀,降低了对铣刀进行降温的效果,因此,需要进行改进。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种型材加工用卧式五轴加工设备。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种型材加工用卧式五轴加工设备,包括加工平台、固定于加工平台顶部的机架以及设置于机架上的加工组件,所述加工组件包括加工电机以及与加工电机的输出轴端连接的铣刀,所述机架上设置有用于对加工组件的空间位置进行调节的调节机构,所述加工电机的壳体上固定有套设于铣刀外侧的底板,所述底板上固定有套设于铣刀外侧的内套管,所述内套管上套设有与内套管配合的外套管,所述外套管外侧固定套设有内圆板,所述内圆板顶部铰接有多个关于铣刀轴线均匀分布并与外部冷却液系统连通的喷头,所述喷头远离内圆板的一端可绕其铰接轴朝向靠近或远离铣刀的一侧转动,所述内圆板上设置有用于驱使多个喷头绕各自的铰接轴同步转动的驱动机构;
所述驱动机构包括驱动组件和传动组件,所述驱动组件包括套设于内圆板外侧并与内圆板配合的外圆板、固定于内圆板顶部的第一电机、固定于第一电机的输出端上的第一齿轮以及固定于外圆板顶部并与第一齿轮啮合的第一圆弧形齿条,所述第一圆弧形齿条的轴线与铣刀的轴线重合;
所述传动组件设有多组,所述传动组件的组数与喷头的组数相等且位置一一对应,每组所述传动组件均包括固定于内圆板上并成组设置的U形轨道、与喷头远离铣刀的一侧铰接的连接杆、与连接杆下端铰接的滑动块以及固定于滑动块上的传动杆,所述外圆板位于U形轨道两侧的架体之间并能自由活动,所述滑动块两侧与成组设置的两个U形轨道相互靠近的一侧滑动配合,所述外圆板上贯穿设置有供传动杆滑动配合的弧形槽,所述弧形槽远离铣刀的一端与铣刀之间的距离大于弧形槽靠近铣刀的一端与铣刀之间的距离,所述弧形槽的个数与传动杆的个数相等且位置一一对应;
所述内套管中段呈球壳状,所述外套管与内套管中段配合并能绕内套管的球心旋转,所述底板上设置有用于驱使外套管绕内套管的球心转动的辅助调节组件,所述辅助调节组件包括固定于底板上的第二电机、固定于第二电机的输出端上的第二齿轮、转动安装于底板上的环形板体、固定于环形板体顶部并与第二齿轮啮合的第二圆弧形齿条以及铰接于环形板体顶部的电动推杆,所述电动推杆的输出端与内圆板底部铰接,所述第二圆弧形齿条的轴线与铣刀的轴线亦重合。
进一步的,所述内圆板底部固定有套设于外套管外侧的储液腔,所述储液腔底部固定并连通有与外部冷却液系统连通的注液管,所述储液腔远离铣刀的一侧设置有环形开口,所述储液腔内靠近环形开口的位置上转动安装有圆环体,所述圆环体远离铣刀一侧的圆弧形表面与储液腔远离铣刀一侧的内表面贴合,所述圆环体上固定有与储液腔内部和喷头的进液端均连通的喷管,所述喷管和注液管均采用软管制成,所述内圆板上贯穿设置有供喷管活动的腰形槽,所述喷管的个数与喷头的个数以及腰形槽的个数均相等。
进一步的,所述喷头远离铣刀的一侧设置有与连接杆上端铰接的安装板,所述安装板与内圆板之间的铰接点即为喷头与内圆板之间的铰接点,所述安装板与内圆板之间的铰接点位于腰形槽与弧形槽之间,所述安装板上固定有成组设置的抱箍,成组设置的两个所述抱箍远离安装板的一端均设置有缺口,其中一个所述抱箍远离另一个抱箍的一侧铰接有连接轴,所述连接轴的直径小于缺口的宽度,所述连接轴远离其铰接轴的一侧套设有与连接轴螺纹连接的螺帽,所述螺帽与抱箍远离连接轴铰接点的一侧抵紧。
进一步的,所述抱箍远离安装板的一端一体成型有限位块。
进一步的,所述加工电机、第一电机、第二电机以及电动推杆均与五轴加工设备的控制系统通信连接。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1、本申请中,在调节机构控制加工组件中铣刀的空间位置进行变化,以对型材的不同部位进行加工时,驱动机构驱使多个喷头绕各自的铰接轴同步转动,以此使得多个喷头喷射的冷却液形成的汇聚点发生适应性改变,从而改变了因重力原因而导致冷却液与铣刀之间产生偏差的现象,有利于保证对铣刀的降温效果,延长了铣刀的使用寿命;
2、本申请中,第二电机工作时带动第二齿轮转动,使得与第二齿轮啮合的第二圆弧形齿条带动环形板体绕铣刀转动,同时,电动推杆工作后,电动推杆的输出端拉动内圆板,使得与内圆板固定的外套管绕内套管的球心旋转,从而使得安装于内圆板上的多个喷头均发生位置改变,由多个喷头喷射的冷却液形成的汇聚点发生进一步改变,使得汇聚点能够适应铣刀空间位置的变化,充分保证对铣刀的降温效果。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图;
图2是本发明实施例用于凸显加工组件的结构示意图;
图3是本发明实施例用于凸显弧形槽和驱动组件的结构示意图;
图4是本发明实施例用于凸显传动组件的结构示意图;
图5是图4中A处的放大示意图;
图6是图3中B处的放大示意图;
图7是本发明实施例中辅助调节组件驱使内圆板绕内套管的球心转动,而使得多个喷头形成的喷射汇聚点发生改变的状态示意图;
图8是本发明实施例用于凸显弧形槽的俯视图;
图9是本发明实施例中多个喷头形成的喷射汇聚点位于铣刀轴线上的状态示意图;
图10是本发明实施例中多个喷头形成的喷射汇聚点在铣刀径向上调节时的状态示意图。
图中:1、加工平台;11、机架;2、加工组件;21、加工电机;22、铣刀;3、调节机构;4、底板;41、内套管;5、驱动机构;51、驱动组件;511、外圆板;5111、弧形槽;512、第一电机;513、第一齿轮;514、第一圆弧形齿条;52、传动组件;521、U形轨道;522、连接杆;523、滑动块;524、传动杆;6、外套管;61、内圆板;611、腰形槽;7、喷头;71、安装板;711、抱箍;712、缺口;713、连接轴;714、螺帽;715、限位块;8、辅助调节组件;81、第二电机;82、第二齿轮;83、环形板体;84、第二圆弧形齿条;85、电动推杆;9、储液腔;91、注液管;92、环形开口;93、圆环体;94、喷管。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
如图1和图2所示,本申请实施例公开一种型材加工用卧式五轴加工设备,包括加工平台1、加工组件2、调节机构3、底板4以及驱动机构5。加工平台1顶部固定有机架11,加工组件2设置于机架11两侧的架体之间,加工组件2包括加工电机21以及与加工电机21的输出轴端连接的铣刀22,在本实施例中,调节机构3为五轴加工机床常用的调节机构3以用于调节加工电机21的空间位置,进而调节铣刀22的空间位置,属于现有技术,在此不做过多赘述。
如图2-10所示,底板4水平设置并固定于加工电机21的壳体顶部,底板4套设于铣刀22外侧,底板4上固定有套设于铣刀22外侧的内套管41,内套管41的上段和下段均呈圆管状,内套管41的中段呈球壳状。在本实施例中,内套管41的中段外侧套设有与内套管41配合的外套管6,外套管6可绕内套管41的球心旋转,外套管6外侧固定套设有内圆板61,内圆板61顶部铰接有多个关于铣刀22的轴线均匀分布并与外部冷却液系统连通的喷头7,具体的:喷头7远离铣刀22的一侧设置有与内圆板61顶部铰接的安装板71,安装板71与内圆板61之间的铰接点即为喷头7与内圆板61之间的铰接点,且喷头7远离内圆板61的一端可绕喷头7的铰接轴朝向靠近或远离铣刀22的一侧转动。安装板71上固定有成组且对称设置的两个抱箍711,两个抱箍711相互配合并夹持喷头7,两个抱箍711远离安装板71的一端均设置有缺口712,其中一个抱箍711远离另一个抱箍711的一侧铰接有连接轴713,连接轴713同时穿过两个缺口712,连接轴713的直径小于缺口712的宽度,连接轴713远离其铰接轴的一侧套设有与连接轴713螺纹连接的螺帽714,螺帽714与抱箍711远离连接轴713铰接点的一侧抵紧,在本实施例中,抱箍711远离安装板71的一端一体成型有限位块715。
驱动机构5设置于内圆板61上,用于驱使多个喷头7绕各自的铰接轴同步转动,驱动机构5包括驱动组件51和传动组件52,驱动组件51包括外圆板511、第一电机512、第一齿轮513以及第一圆弧形齿条514。外圆板511套设于内圆板61上并与内圆板61配合,第一电机512固定于内圆板61顶部,第一电机512的输出轴的轴线与铣刀22的轴线垂直并相交,加工电机21以及第一电机512均与五轴加工设备的控制系统通信连接。第一齿轮513的轴线与第一电机512的输出轴的轴线重合,第一齿轮513与第一电机512的输出端固定。第一圆弧形齿条514固定于外圆板511顶部,第一圆弧形齿条514的延伸方向呈圆弧形,第一圆弧形齿条514的轴线与铣刀22的轴线重合,且第一圆弧形齿条514与第一齿轮513啮合。
传动组件52设有多组,传动组件52的组数与喷头7的个数相等且位置一一对应,每组传动组件52均包括U形轨道521、连接杆522、滑动块523和传动杆524。U形轨道521为“U”形杆状结构,U形轨道521顶部内侧与内圆板61顶部固定,U形轨道521底部内侧与内圆板61底部固定,外圆板511位于U形轨道521上、下两侧的架体之间并能绕内圆板61转动,每组传动组件52中的U形轨道521均成组设置有两个并相互平行。连接杆522上端与安装板71远离铣刀22的一侧铰接,滑动块523顶部与连接杆522下端铰接,滑动块523两侧与成组设置的两个U形轨道521相互靠近的一侧滑动配合。传动杆524为轴线与铣刀22的轴线平行的圆杆状结构,传动杆524固定于滑动块523上,外圆板511上贯穿设置有供传动杆524穿过并滑动配合的弧形槽5111,弧形槽5111远离铣刀22的一端与铣刀22之间的距离大于弧形槽5111靠近铣刀22的一端与铣刀22之间的距离,弧形槽5111的个数与传动杆524的个数相等且位置一一对应。
底板4上设置有辅助调节组件8,用于驱使外套管6绕内套管41的球心转动,辅助调节组件8包括第二电机81、第二齿轮82、环形板体83、第二圆弧形齿条84以及电动推杆85。第二电机81固定于底板4顶部,第二电机81的输出轴的轴线与铣刀22的轴线垂直并相交。第二齿轮82的轴线与第二电机81的输出轴的轴线重合,第二齿轮82与第二电机81的输出端固定。环形板体83转动安装于底板4上,第二圆弧形齿条84固定于环形板体83顶部,第二圆弧形齿条84的延伸方向呈圆弧形,第二圆弧形齿条84的轴线与铣刀22的轴线重合,且第二圆弧形齿条84与第二齿轮82啮合。电动推杆85的底部与环形板体83顶部铰接,电动推杆85的输出端与内圆板61底部铰接,电动推杆85为现有技术中常用于调节部件伸长和缩短的电动调节设备,其使用原理和方法属于常规手段,在此不做过多赘述,在本实施例中,第二电机81和电动推杆85亦与五轴加工设备的控制系统通信连接。
本实施例中一种型材加工用卧式五轴加工设备的使用原理为:对型材的不同部位进行加工时,工作人员只需通过五轴加工设备的控制系统控制调节机构3,以此控制铣刀22从而对型材的不同部位进行加工,在加工过程中,冷却液系统对喷头7提供冷却液,以此对铣刀22进行冷却降温,当铣刀22的空间位置变化时,五轴加工设备的控制系统控制第一电机512、第二电机81和电动推杆85启动,第一电机512工作后带动第一齿轮513转动,以此使得与第一齿轮513啮合的第一圆弧形齿条514、与第一圆弧形齿条514固定的外圆板511均发生转动,外圆板511上的弧形槽5111作用于传动杆524并使得传动杆524发生偏转,传动杆524通过滑动块523和连接杆522牵引安装板71,使得安装板71以及被抱箍711固定的喷头7与外圆板511之间的夹角发生改变,从而使得多个喷头7喷射的冷却液形成的汇聚点沿铣刀22的轴向发生改变。第二电机81工作后带动第二齿轮82转动,使得与第二齿轮82啮合的第二圆弧形齿条84带动环形板体83绕铣刀22转动,同时,电动推杆85工作后,电动推杆85的输出端拉动内圆板61,使得内圆板61以及与内圆板61固定的外套管6绕内套管41的球心旋转,从而使得多个喷头7喷射的冷却液形成的汇聚点沿铣刀22的径向发生改变,直至汇聚点适应铣刀22的空间位置改变,从而改变了因重力原因而导致冷却液与铣刀22之间产生偏差的现象,有利于保证对铣刀22的降温效果,延长了铣刀22的使用寿命。
为避免在喷头7在绕铣刀22转动的过程中发生供液管缠绕的现象,内圆板61底部固定有套设于外套管6外侧的储液腔9,储液腔9底部固定并连通有与外部冷却液系统连通的注液管91,储液腔9远离铣刀22的一侧设置有环形开口92,储液腔9内靠近环形开口92的位置上转动安装有圆环体93,圆环体93远离铣刀22一侧的圆弧形表面与储液腔9远离铣刀22一侧的内表面贴合(圆环体93与环形开口92侧的储液腔9内壁可采用旋转轴封之类的进行旋转密封,旋转轴封属于现有技术中常用于旋转过程密封的密封件,在此不做过多赘述),圆环体93上固定有与储液腔9内部和喷头7的进液端(图示中喷头7的下端即为喷头7的进液端)均连通的喷管94,喷管94和注液管91均采用软管制成,内圆板61上贯穿设置有供喷管94活动的腰形槽611,喷管94的个数与喷头7的个数以及腰形槽611的个数均相等,在本实施例中,安装板71与内圆板61之间的铰接点位于腰形槽611与弧形槽5111之间。在外圆板511、内圆板61绕铣刀22的轴线转动的过程中,采用软管制成的喷管94沿腰形槽611运动,圆环体93在喷管94的作用下沿储液腔9发生转动,充分降低了喷管94发生管道缠绕现象的概率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种型材加工用卧式五轴加工设备,包括加工平台(1)、固定于加工平台(1)顶部的机架(11)以及设置于机架(11)上的加工组件(2),所述加工组件(2)包括加工电机(21)以及与加工电机(21)的输出轴端连接的铣刀(22),所述机架(11)上设置有用于对加工组件(2)的空间位置进行调节的调节机构(3),其特征是:所述加工电机(21)的壳体上固定有套设于铣刀(22)外侧的底板(4),所述底板(4)上固定有套设于铣刀(22)外侧的内套管(41),所述内套管(41)上套设有与内套管(41)配合的外套管(6),所述外套管(6)外侧固定套设有内圆板(61),所述内圆板(61)顶部铰接有多个关于铣刀(22)轴线均匀分布并与外部冷却液系统连通的喷头(7),所述喷头(7)远离内圆板(61)的一端可绕其铰接轴朝向靠近或远离铣刀(22)的一侧转动,所述内圆板(61)上设置有用于驱使多个喷头(7)绕各自的铰接轴同步转动的驱动机构(5);
所述驱动机构(5)包括驱动组件(51)和传动组件(52),所述驱动组件(51)包括套设于内圆板(61)外侧并与内圆板(61)配合的外圆板(511)、固定于内圆板(61)顶部的第一电机(512)、固定于第一电机(512)的输出端上的第一齿轮(513)以及固定于外圆板(511)顶部并与第一齿轮(513)啮合的第一圆弧形齿条(514),所述第一圆弧形齿条(514)的轴线与铣刀(22)的轴线重合;
所述传动组件(52)设有多组,所述传动组件(52)的组数与喷头(7)的组数相等且位置一一对应,每组所述传动组件(52)均包括固定于内圆板(61)上并成组设置的U形轨道(521)、与喷头(7)远离铣刀(22)的一侧铰接的连接杆(522)、与连接杆(522)下端铰接的滑动块(523)以及固定于滑动块(523)上的传动杆(524),所述外圆板(511)位于U形轨道(521)两侧的架体之间并能自由活动,所述滑动块(523)两侧与成组设置的两个U形轨道(521)相互靠近的一侧滑动配合,所述外圆板(511)上贯穿设置有供传动杆(524)滑动配合的弧形槽(5111),所述弧形槽(5111)远离铣刀(22)的一端与铣刀(22)之间的距离大于弧形槽(5111)靠近铣刀(22)的一端与铣刀(22)之间的距离,所述弧形槽(5111)的个数与传动杆(524)的个数相等且位置一一对应;
所述内套管(41)中段呈球壳状,所述外套管(6)与内套管(41)中段配合并能绕内套管(41)的球心旋转,所述底板(4)上设置有用于驱使外套管(6)绕内套管(41)的球心转动的辅助调节组件(8),所述辅助调节组件(8)包括固定于底板(4)上的第二电机(81)、固定于第二电机(81)的输出端上的第二齿轮(82)、转动安装于底板(4)上的环形板体(83)、固定于环形板体(83)顶部并与第二齿轮(82)啮合的第二圆弧形齿条(84)以及铰接于环形板体(83)顶部的电动推杆(85),所述电动推杆(85)的输出端与内圆板(61)底部铰接,所述第二圆弧形齿条(84)的轴线与铣刀(22)的轴线亦重合。
2.根据权利要求1所述的一种型材加工用卧式五轴加工设备,其特征是:所述内圆板(61)底部固定有套设于外套管(6)外侧的储液腔(9),所述储液腔(9)底部固定并连通有与外部冷却液系统连通的注液管(91),所述储液腔(9)远离铣刀(22)的一侧设置有环形开口(92),所述储液腔(9)内靠近环形开口(92)的位置上转动安装有圆环体(93),所述圆环体(93)远离铣刀(22)一侧的圆弧形表面与储液腔(9)远离铣刀(22)一侧的内表面贴合,所述圆环体(93)上固定有与储液腔(9)内部和喷头(7)的进液端均连通的喷管(94),所述喷管(94)和注液管(91)均采用软管制成,所述内圆板(61)上贯穿设置有供喷管(94)活动的腰形槽(611),所述喷管(94)的个数与喷头(7)的个数以及腰形槽(611)的个数均相等。
3.根据权利要求2所述的一种型材加工用卧式五轴加工设备,其特征是:所述喷头(7)远离铣刀(22)的一侧设置有与连接杆(522)上端铰接的安装板(71),所述安装板(71)与内圆板(61)之间的铰接点即为喷头(7)与内圆板(61)之间的铰接点,所述安装板(71)与内圆板(61)之间的铰接点位于腰形槽(611)与弧形槽(5111)之间,所述安装板(71)上固定有成组设置的抱箍(711),成组设置的两个所述抱箍(711)远离安装板(71)的一端均设置有缺口(712),其中一个所述抱箍(711)远离另一个抱箍(711)的一侧铰接有连接轴(713),所述连接轴(713)的直径小于缺口(712)的宽度,所述连接轴(713)远离其铰接轴的一侧套设有与连接轴(713)螺纹连接的螺帽(714),所述螺帽(714)与抱箍(711)远离连接轴(713)铰接点的一侧抵紧。
4.根据权利要求3所述的一种型材加工用卧式五轴加工设备,其特征是:所述抱箍(711)远离安装板(71)的一端一体成型有限位块(715)。
5.根据权利要求3所述的一种型材加工用卧式五轴加工设备,其特征是:所述加工电机(21)、第一电机(512)、第二电机(81)以及电动推杆(85)均与五轴加工设备的控制系统通信连接。
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