CN201436138U - 冲击试样数控加工中心机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冲击试样数控加工中心机床，包括床身、X轴滑台系统、Y轴滑台系统、Z轴滑板、夹具系统、立柱、铣头主轴；床身上设置Y轴滑台系统，Y轴滑台系统上设置X轴滑台系统，X轴滑台系统上设置夹具系统；床身的一端设置有立柱，铣头主轴通过铣头装置与立柱上的Z轴滑板连接，铣头主轴垂直立式设置；X轴伺服驱动电机和Y轴伺服驱动电机使夹具系统能够在XY平面内自由移动；Z轴伺服驱动电机驱动铣头主轴在Z轴方向上下进给。本实用新型在同一机器上经过平铣、侧铣、底铣、切V口铣、打标记、去毛刺铣、切断等多道加工工序将坯料直接加工成为标准冲击试样，所加工的冲击试样各项性能一致，可确保检测数据的准确性。

Description

冲击试样数控加工中心机床

技术领域

本实用新型涉及一种机械加工设备，具体涉及一种冲击试样数控加工中心机床。

背景技术

金属材料物理性能的检测需要用到大量的冲击试样，为保证检测结果的准确性，应当使冲击试样本身的各项性能保持一致。常用的加工冲击试样的方法是采用普通机床进行加工，一个冲击试样需经过多道工序，如铣、刨、磨、拉等，需采用多台机床，如铣床、刨床、磨床、拉床、打标机等，如此经过多人、多台机床对试样工件进行加工，才能最终得到所需要的冲击试样。这种加工方法不但成本较高，加工过程复杂，效率低，多人多台机床占地面积大，而且所加工的冲击试样一致性差，所得到的金属材料检测数据发散，准确性差。

目前已经出现一种双工作台的卧式加工设备，其采用旋转卡具，自动换刀代替多台普通机床进行铣、割、打标记等多道工序，完成冲击试样的加工，每小时可加工24个工件，但该加工设备结构复杂，价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种冲击试样数控加工中心机床，它自动化程度高，结构合理，加工效率高，共建一致性好，操作简单。

为解决上述技术问题，本实用新型冲击试样数控加工中心机床的技术解决方案为：

包括床身、X轴滑台系统、X轴伺服驱动电机、Y轴滑台系统、Y轴伺服驱动电机、Z轴滑板、Z轴伺服驱动电机、夹具系统、立柱、铣头主轴；床身上设置Y轴滑台系统，Y轴滑台系统上设置X轴滑台系统，X轴滑台系统上设置夹具系统；床身的一端设置有立柱，铣头主轴通过铣头装置与立柱上的Z轴滑板连接，铣头主轴垂直立式设置；Y轴滑台系统通过Y轴轨道与床身连接，X轴滑台系统通过X轴轨道与Y轴滑台系统连接，夹具系统固定设置于X轴滑台系统上；X轴伺服驱动电机驱动X轴滑台系统沿X轴轨道滑动，Y轴伺服驱动电机驱动Y轴滑台系统沿Y轴轨道滑动，使夹具系统在XY平面内自由移动；Z轴伺服驱动电机驱动铣头装置沿Z轴滑板在Z轴方向上下进给；铣头主轴设有夹持部用于夹持刀具。

所述夹具系统为八工位液压自动卡具，包括八个卡具单元；卡具单元连接手动液压阀，由手动液压阀控制卡具单元的夹紧与放松。

所述卡具单元包括卡具体、固定钳口、活动钳口，固定钳口固定设置于卡具体，活动钳口与卡具体活动连接，活动钳口通过顶杆连接液压顶缸；液压顶缸通过油路连接所述手动液压阀。

所述八个卡具单元，四个卡具单元共用一个卡具体，同一卡具体上的四个卡具单元的液压顶缸共用一个手动液压阀，每个手动液压阀通过液压顶缸同时控制四个卡具单元的活动钳口。

所述铣头主轴通过变速机构连接主轴伺服电机，主轴伺服电机驱动铣头主轴旋转。

所述X轴伺服驱动电机、Y轴伺服驱动电机、Z轴伺服驱动电机、主轴伺服电机分别通过无侧隙联轴器及P4级滚珠丝杠副连接X轴滑台系统、Y轴滑台系统、Z轴滑板以及铣头主轴的变速机构。

所述铣头主轴顶部设有打刀系统，打刀系统控制铣头主轴上的刀具与铣头主轴之间的间隙。

所述铣头主轴为标准BT50主轴。

所述刀库为24位标准盘式刀库，刀库内设置有平铣刀、台阶铣刀、侧铣刀、V口铣刀、气动打标记工具、平面去刺工具、侧面去刺工具、切断铣刀。

所述立柱一侧设置有刀库，刀库与铣头主轴之间设有自动换刀机构，自动换刀机构将刀库中的刀具安装于铣头主轴上；所述自动换刀机构为机械手。

本实用新型可以达到的技术效果是：

本实用新型冲击试样数控加工中心机床，在同一机器上经过平铣、侧铣、底铣、切V口铣、打标记、去毛刺铣、切断等多道加工工序将坯料直接加工成为标准冲击试样，所加工的冲击试样各项性能一致，可确保检测数据的准确性。每45分钟可加工24个标准冲击试样，加工效率高；并且加工产品冲击试样的对称性好，精度高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型冲击试样数控加工中心机床的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是夹具系统的结构示意图；

图4是图3的侧视图。

图中附图标记说明：

1为床身，               2为Y轴伺服驱动电机，

3为Y轴滑台系统，        4为X轴滑台系统，

5为X轴伺服驱动电机，    6为夹具系统，

7为铣头主轴，           8为铣头装置，

9为打刀系统，           10为主轴伺服电机，

11为Z轴伺服驱动电机，   12为铣头配重系统，

13为立柱，              14为气动控制系统，

15为润滑系统，          131为Z轴滑板，

17为刀库，              18为自动换刀机构，

65为卡具体，            61为固定钳口，

62为活动钳口，          63为顶杆，

64为液压顶缸，          66为手动液压阀，

60为底板。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型冲击试样数控加工中心机床，用于加工金属材料物理性能检测的冲击试样，包括床身1、X轴滑台系统4、X轴伺服驱动电机5、Y轴滑台系统3、Y轴伺服驱动电机2、夹具系统6、立柱13、铣头主轴7、主轴伺服电机10、Z轴伺服驱动电机11、Z轴滑板131；

床身1上设置Y轴滑台系统3，Y轴滑台系统3上设置X轴滑台系统4，X轴滑台系统4上设置夹具系统6；床身1的一端设置有立柱13，铣头主轴7通过铣头装置8与立柱13连接，铣头主轴7垂直立式设置；铣头主轴7连接铣头装置8的一端，铣头装置8的另一端通过Z轴滑板131连接立柱13，铣头装置8连接设置于立柱13内的主轴配重。立柱13顶部设有铣头配重系统12，用于平衡铣头装置8的重量。

Y轴滑台系统3通过Y轴轨道与床身1连接，X轴滑台系统4通过X轴轨道与Y轴滑台系统3连接，夹具系统6固定设置于X轴滑台系统4上。

X轴伺服驱动电机5通过无侧隙联轴器及P4级滚珠丝杠副连接X轴滑台系统4；Y轴伺服驱动电机2通过无侧隙联轴器及P4级滚珠丝杠副连接Y轴滑台系统3。X轴伺服驱动电机5驱动X轴滑台系统4沿X轴轨道滑动，Y轴伺服驱动电机2驱动Y轴滑台系统3沿Y轴轨道滑动，使夹具系统6能够在XY平面内自由移动。

Z轴伺服驱动电机11通过无侧隙联轴器及P4级滚珠丝杠副连接铣头装置8连接，Z轴伺服驱动电机11驱动铣头装置8沿Z轴滑板131在Z轴方向上下进给，使铣头主轴7在Z轴方向上下进给。

铣头主轴7通过变速机构连接主轴伺服电机10，扩大了主轴伺服电机10驱动铣头主轴7的旋转扭矩。主轴伺服电机10经同步带变速机构向铣头主轴7提供动力源，驱动铣头主轴7旋转。主轴伺服电机10通过无侧隙联轴器及P4级滚珠丝杠副连接变速机构。

铣头主轴7采用标准BT50主轴。床身1的材质为HT300高强度铸铁。

立柱13一侧设置有刀库17，刀库17与铣头主轴7之间设有自动换刀机构18。刀库17内设置有平铣刀、台阶铣刀、侧铣刀、V口铣刀、气动打标记工具、平面去刺工具、侧面去刺工具、切断铣刀等。刀库17采用24位标准盘式刀库。

自动换刀机构18包括机械手，机械手从刀库17中取出各工序所用刀具，并将刀具从铣头主轴7顶部装入铣头主轴7内，使刀具的刀刃从铣头主轴7底部伸出，以便对夹具系统6上夹持的工件进行加工。

铣头主轴7顶部设有打刀系统9，打刀系统9控制铣头主轴7上的刀具与铣头主轴7之间的间隙。刀具工作时，使刀具与铣头主轴7紧固；更换刀具时，使刀具与铣头主轴7之间的间隙增大，以便于刀具的更换。

机械手及刀库17结构均属于现有技术，在此不做赘述。

夹具系统6为八工位液压自动卡具，包括8个结构相同的卡具单元，8个结构相同的卡具单元连接2个手动液压阀66，由手动液压阀66控制卡具单元的工作，每个手动液压阀66控制4个卡具单元。

如图3、图4所示，卡具单元包括卡具体65、固定钳口61、活动钳口62，固定钳口61固定设置于卡具体65上，活动钳口62与卡具体65活动连接，固定钳口61与活动钳口62的钳口相配合；活动钳口62通过顶杆63连接液压顶缸64。

4个卡具单元共用1个卡具体65，2个卡具体65设置于底板60，底板60设有油路。同一卡具体65上的四个卡具单元的液压顶缸64共用一个手动液压阀66，每个手动液压阀66通过液压顶缸64同时控制四个卡具单元的活动钳口62。

液压顶缸64通过油路与手动液压阀66相连。底板60的油路包括设置于底板60上的油孔，通过手动液压阀66控制底板油路，使与底板油路相通的液压顶缸64卡紧或放松，从而控制活动钳口62的移动。

工作时，将工件坯料置于活动钳口62与固定钳口61之间，扳动手动液压阀66，使液压顶缸64通过顶杆63将活动钳口62与固定钳口61顶紧，从而将工件坯料夹紧，则工件坯料被卡持在卡具单元上准备加工。

本实用新型的夹具系统6采用内油路设计，所有油路都集中在底板60上，底板60既是夹具系统6的基座又是油路的配油板，夹具系统6没有一支外漏油管。

铣头主轴7连接冷却系统，冷却系统采用油冷方式向铣头主轴7提供油冷循环，使铣头主轴7实现6000rpm的高速性能。

立柱13上设有润滑系统15，润滑系统15为自动间歇式供油润滑泵站，可向机床各部位以集中供油的方式提供润滑。

立柱13上还设有气动控制系统14，用于控制打标机，向密封系统供气，需要时还可对机器进行吹扫。

机器外设有防护罩使机床实现全封闭。

本实用新型的使用方法如下：

采用立式加工方式，对尺寸L×W×H为(240～250)mm×(18～45)mm×(60～65)mm的工件坯料切削加工与为24个标准冲击试样：

1、将8块工件的坯料置于夹具系统的8个卡具单元上，合上手动液压阀的手柄使工件被夹具系统夹紧；

2、加工工件上表面；

控制机械手，使机械手从刀库中取出平铣刀装入立式铣头主轴7，控制打刀系统，使平铣刀被夹紧于铣头主轴7上，使之处于工作状态；分别通过X轴伺服驱动电机、Y轴伺服驱动电机、Z轴伺服驱动电机，控制夹具系统的位置，以及铣头主轴7的进给，使铣头主轴7上的平铣刀依次加工夹具系统八个工位的工件上表面；如工件切深大于5mm，控制铣头主轴7的进给，进行多刀加工，每刀切深5mm直至切完余量。

通过X、Y轴伺服驱动电机控制夹具系统的位置，并通过Z轴伺服驱动电机控制铣头主轴7上刀具与工件之间的相对高度，可对夹具系统八工位中的任一工位进行加工，还可实现空位越过加工。

3、加工工件的侧面；

换刀：控制打刀系统，松开平铣刀，通过机械手将平铣刀送回刀库，再取出台阶铣刀装入铣头主轴7，夹紧，使之处于工作状态；

分别侧铣八个工位上工件的侧面，根据标准规定，轧制侧面切深2mm；八个工位的工件均完成后，转向工件的另一侧面，按每刀切深15mm自动多刀加工直至完成工件尺寸；

4、加工工件的底面；

换刀：将侧铣刀换至工作状态；

分别铣削各工位工件的底面直至所有工件完成；

5、加工V型口；

换刀：将V口铣刀换至工作状态；

分别在各工位的工件上按尺寸开切三条V型口，深为2mm；

6、打标记；

换刀：将气动打标记工具换至工作状态；

分别在各工位的工件上打上标记数字或字母；

7、平面去毛刺；

换刀：将平面去刺工具换至工作状态；

分别去除各工位的工件的平面棱角毛刺；

8、侧面去毛刺；

换刀：将侧面去刺工具换至工作状态；

分别去除各工位工件的侧面棱角毛刺；

以上各工序顺序可以调整。

9、切断；

换刀：将切断铣刀换至工作状态；

将各工位上的工件按长55mm分割为三段。

本实用新型对尺寸为(185～250)mm×(18～45)mm×(60～65)mm的工件坯料进行加工，用时45分钟以内，即可一次加工24个标准冲击试样。

控制夹具系统的位置，及铣头主轴7的进给量，可对不同规格的工件坯料进行自动加工。

本实用新型采用八工位固定式组合夹具系统，并采用液压系统控制卡具单元的装卡，代替了现有的旋转式卡具，不仅装夹性能稳定可靠，而且结构简单，自动装卡方便。

本实用新型将刀具装于立式铣头主轴7上，进行立式加工，结构更加简单。

本实用新型设有去毛刺功能及自动换刀功能，实现了自动化生产。

本实用新型冲击试样数控加工中心机床，针对冲击试样工件多工序的特点，采用多种先进刀具，以盘式换刀数控立式加工中心为基本架构，专用于加工冲击试样。

Claims (9)

1.一种冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：包括床身、X轴滑台系统、X轴伺服驱动电机、Y轴滑台系统、Y轴伺服驱动电机、Z轴滑板、Z轴伺服驱动电机、夹具系统、立柱、铣头主轴；

床身上设置Y轴滑台系统，Y轴滑台系统上设置X轴滑台系统，X轴滑台系统上设置夹具系统；床身的一端设置有立柱，铣头主轴通过铣头装置与立柱上的Z轴滑板连接，铣头主轴垂直立式设置；

Y轴滑台系统通过Y轴轨道与床身连接，X轴滑台系统通过X轴轨道与Y轴滑台系统连接，夹具系统固定设置于X轴滑台系统上；X轴伺服驱动电机驱动X轴滑台系统沿X轴轨道滑动，Y轴伺服驱动电机驱动Y轴滑台系统沿Y轴轨道滑动，使夹具系统在XY平面内自由移动；

Z轴伺服驱动电机驱动铣头装置沿Z轴滑板在Z轴方向上下进给；

所述夹具系统为八工位液压自动卡具，包括八个卡具单元；卡具单元连接手动液压阀，由手动液压阀控制卡具单元的夹紧与放松。

2.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述卡具单元包括卡具体、固定钳口、活动钳口，固定钳口固定设置于卡具体，活动钳口与卡具体活动连接，活动钳口通过顶杆连接液压顶缸；液压顶缸通过油路连接所述手动液压阀。

3.根据权利要求2所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述八个卡具单元，四个卡具单元共用一个卡具体，同一卡具体上的四个卡具单元的液压顶缸共用一个手动液压阀，每个手动液压阀通过液压顶缸同时控制四个卡具单元的活动钳口。

4.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述铣头主轴通过变速机构连接主轴伺服电机，主轴伺服电机驱动铣头主轴旋转。

5.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述X轴伺服驱动电机、Y轴伺服驱动电机、Z轴伺服驱动电机、主轴伺服电机分别通过无侧隙联轴器及P4级滚珠丝杠副连接X轴滑台系统、Y轴滑台系统、Z轴滑板以及铣头主轴的变速机构。

6.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述铣头主轴顶部设有打刀系统，打刀系统控制铣头主轴上的刀具与铣头主轴之间的间隙。

7.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述铣头主轴为标准BT50主轴。

8.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述刀库为24位标准盘式刀库，刀库内设置有平铣刀、台阶铣刀、侧铣刀、V口铣刀、气动打标记工具、平面去刺工具、侧面去刺工具、切断铣刀。

9.根据权利要求1所述的冲击试样数控加工中心机床，其特征在于：所述立柱一侧设置有刀库，刀库与铣头主轴之间设有自动换刀机构，自动换刀机构将刀库中的刀具安装于铣头主轴上；所述自动换刀机构为机械手。

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