CN207696037U - 微型数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型数控机床。机床床身的左端设置有车床子系统，机床床身的右端设置有铣钻床子系统，机床床身的中间设置有工作台子系统，车床子系统和铣钻床子系统共用工作台子系统，机床床身的下方是电控柜，工作台上装有电动转塔刀架，铣钻床子系统中主轴电机采用高速电主轴，车床子系统中主轴驱动电机通过传动带驱动车床主轴。功能上，工作台子系统与位于机床左侧的车床子系统组合可实现车削加工，工作台子系统与位于机床右侧的铣钻床子系统结合可实现铣削和钻削加工，电控柜以及机床的所有驱动电机共同组成该微型数控机床的控制系统，能实现数控加工。该微型数控机床主要有结构微型化、功能复合化以及加工数控化的特点。

Description

微型数控机床

技术领域

本实用新型属于数控机床技术领域，尤其是涉及一种微型的车、铣、钻复合数控机床。

背景技术

机床是加工制造各种零件所必备的工具，现有机床逐渐向微型化、加工自动化以及个性化的方向发展。在微型机床领域，一般的微型机床都只有一种机加工功能，很少在同一台微型机床上集成车、铣、钻等多种机加工功能，同时集成了车、铣和钻功能的只有加工中心，但是加工中心体积庞大，不利于机床向个性化和轻量化的方向发展。此外，现有微型机床的自动化程度都比较低，一般都采用手动操作的工作方式，很少实现功能复合型微型机床的自动化加工。随着数控技术的发展以及人们对微型机床的个性化定制需求，功能复合型的微型数控机床的发展已经成为了未来的一个必然趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微型数控机床；该数控机床的整体结构具有微型化、轻量化的特点，在同一个机床上集成了车床与立式铣、钻床的功能，该机床主要分为车床子系统、铣钻床子系统以及车、铣、钻公用模块三大部分，车床子系统和铣钻床子系统公用一个工作平台和床身，节省了机床空间和制造成本；数控机床的铣钻床子系统采用高速电主轴，高速电主轴转速高，自身带有润滑和冷却系统，有利于提高加工精度和效率；数控机床的车削系统还配有专门的自动转塔刀架，能够实现车削加工过程的自动换刀，保证车削加工精度和提高车削加工效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种微型数控机床，它包括床身模块、车床子系统、铣钻床子系统、工作台子系统以及电控柜，其特征是：所述的床身模块主要包括床身、X轴导轨模组、X轴限位开关以及X轴驱动单元，所述的X轴导轨模组呈水平方向安装在床身上，工作台子系统在X轴导轨上左右滑动；所述的车床子系统设置在床身模块的左端，车床子系统包括床头箱、床头箱防护罩、床头箱端盖、主轴防护罩以及车床主轴系统，所述车床主轴系统包括主轴电机、主动带轮、传动带、从动带轮、主轴、主轴轴承、三爪卡盘以及车削工件；所述的铣钻床子系统设置在床身模块的右端，铣钻床子系统包括立柱、Z轴导轨模组、Z轴驱动单元、Z轴拖板、Z轴限位开关、主轴箱、高速电主轴及其安装支座，所述Z轴导轨模组呈竖直方向安装在立柱上，Z轴拖板以及高速电主轴在Z轴导轨上上下运动；所述的工作台子系统设置在床身模块的中间，位于车床子系统和铣钻床子系统之间，工作台子系统包括Y轴拖板、Y轴驱动单元、T形槽工作台、刀架、Y轴导轨模组、Y轴限位开关，所述的T形槽工作台的一端设置有刀架，一端用于装夹铣、钻削工件，所述的Y轴导轨安装在Y轴拖板上，方向垂直于纸面方向，T形槽工作台带动刀架在Y轴导轨上来回直线运动，所述的刀架采用电动砖塔刀架，具有4个工位，并带有转塔刀架电机；所述的电控柜设置于床身模块的下方，用于容纳相关控制硬件设备；所述的X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元结构和组成均一致，主要包括驱动电机、联轴器、滚珠丝杠、螺母以及丝杠支撑座；所述的X、Y、Z轴导轨模组，均包括导轨和与之配套的滑块，X、Y、Z轴采用相同的导轨模组。

工作原理

该数控机床具有车削、铣削和钻削三种机加工功能，当要进行车削时，铣钻床子系统不动，车床子系统的主轴电机通过传动带带动主轴旋转，主轴又通过三爪卡盘带动车削工件旋转，同时工作台子系统中的Y轴驱动单元和X轴驱动单元分别驱动工作台和Y轴拖板分别在在Y轴方向和X轴方向做水平面内的二维运动，工作台带动刀架上装夹的车削刀具对三爪卡盘上的车削工件进行车削加工；当要进行铣削时，车床子系统不动，铣钻床子系统的高速电主轴启动，高速电主轴上安装有铣削刀具，电主轴的转动带动铣削刀具旋转，工作台子系统中的Y轴驱动单元和X轴驱动单元分别驱动工作台和Y轴拖板分别在在Y轴方向和轴X方向做水平面内的二维运动，待铣工件安装在工作台上，随工作台一起做XY平面内的二维运动，同时高速电主轴在Z轴驱动单元的驱动下，沿着立柱上的Z轴导轨上下运动，最终X、Y、Z三轴联动加上电主轴自身带动刀具的旋转，实现对工作台上待铣削工件的的铣削加工；机床的钻削功能，其钻削过程与铣削过程类似，只是工作台带动待钻削工件在X、Y轴方向定好位之后，X、Y轴驱动单元保持不动，Z轴驱动单元开始驱动Z轴滑板和高速电主轴向下运动，同时高速电主轴带动安装在其上的钻削刀具高速旋转，对待钻削工件进行钻削加工。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1.机床结构紧凑，一台机床同时具备车削、铣削和钻削三种机加工功能，且机床的车床子系统和铣钻床子系统公用一个工作台，既节省资源又节省空间，有利于机床结构微型化和轻量化。

2.机床配备高速电主轴，电主轴自身带有润滑系统和冷却系统，高速机加工有利于提高机加工精度和效率。

3.机床配备数控系统和电动砖塔刀架，能够实现多道车削加工工序的自动进行，同时也能实现三轴联动自动铣削加工和自动钻削加工，有利于提高车削、铣削和钻削加工的加工精度和效率。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的平面结构示意图；

图2是床身模块结构示意图；

图3是车床主轴系统结构示意图；

图4是车床床头箱结构示意图；

图5是工作台子系统结构示意图；

图6是铣钻床子系统结构示意图；

图7是X/Y/Z轴驱动单元结构示意图；

图8是X/Y/Z轴导轨模组结构示意图。

图中，1.床身模块，101.床身，102.X轴驱动单元，103.X轴导轨模组，104.X轴限位开关，2.车床子系统，201.床头箱，202.车床主轴驱动电机，203.主轴电机安装板，204.主动带轮，205.传动带，206.从动带轮，207.主轴后端轴承，208.车床主轴，209.主轴前端轴承，210.三爪卡盘，211.车削工件，3.工作台子系统，301.Y轴拖板，302.Y轴导轨模组，303.工作台，304.Y轴驱动单元，305.刀架，306.Y轴限位开关，307.刀架电机，308.车刀，309.待铣削工件，4.铣钻床子系统，401.立柱，402.Z轴导轨模组，403.Z轴拖板，404.Z轴驱动单元，405.主轴箱，406.电主轴安装座，407.高速电主轴，408.Z轴限位开关，5.电控柜，6.床头箱防护罩，7.车床主轴防护罩，8.驱动电机，9.驱动电机支板，10.弹性联轴器，11.丝杠固定侧支座，12.连接座，13.螺母，14.滚珠丝杠，15.丝杠支撑侧支座，16.导轨，17.滑块。

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

具体实施方式

实施例1

在图1中，微型数控机床的床身模块1设在电控柜5的上方，床身模块1的左端设有车床子系统2，车床子系统2主要包括床头箱201、车床主轴系统及其相关覆盖件、防护件，在床头箱201的左侧设有床头箱防护罩6，床头箱201的顶面设有车床主轴防护罩7对车床主轴系统的三抓卡盘210和车削工件211进行防护，床身模块1的右侧设有铣钻床子系统4，在铣钻床子系统4中，高速电主轴407在Z轴驱动单元404的驱动下沿着Z轴导轨模组402在竖直方向上上下运动，Z轴驱动单元404固定于立柱401上，床身模块1的中间位置还设有工作台子系统3，工作台子系统3位于车床子系统2和铣钻床子系统4之间，床身模块1上设有水平方向的X轴导轨模组103，工作台子系统3整体连接在X轴导轨模组103的滑块上并能够沿着X轴导轨在机床床身101上左右运动。

在图2中，床身模块主要由X轴导轨模组103、X轴驱动单元102、床身101以及X轴限位开关104组成，其中床身101的上表面设有一组X轴导轨模组103，床身101的中间纵向布置一组X轴驱动单元102，X轴驱动单元102的驱动电机支板和丝杠支撑座与床身101固定连接，X轴驱动单元102的连接座与工作台子系统3固定，X轴驱动单元102的驱动电机通过丝杠螺母和连接座推动工作台子系统3沿床身101水平运动，床身101的一个侧面的两边分别设有一个X轴限位开关104。

在图3中，车床主轴系统包括车床主轴驱动电机202、主轴电机安装板203、主动带轮204、传动带205、从动带轮206、主轴后端轴承207、车床主轴208、主轴前端轴承209、三爪卡盘210和车削工件211，所述的主轴电机安装板203与床头箱201固定连接，所述的车床主轴驱动电机202位于床头箱201下方的电机安装孔中，所述的主动带轮204和从动带轮206分别与车床主轴驱动电机202和主轴208固定连接，主动带轮204和从动带轮206通过传动带205连接，所述的主轴208的轴身前后分别设有主轴前端轴承209和主轴后端轴承207，主轴208前端与三爪卡盘210固定连接，所述的三爪卡盘210上装夹有待车削工件211，所述的车床主轴驱动电机202通过主动带轮204、传动带205、从动带轮206、主轴208以及三爪卡盘210，最终带动车削工件211旋转。

在图4中，车床床头箱201的下方纵向设有一个方形的矩形通孔，用于容纳车床主轴驱动电机，车床床头箱201下方的两侧设有两个较小的矩形孔用于床头箱201与床身的固定连接，床头箱201上方纵向设有一个圆柱形通孔，用于安装车床主轴和主轴轴承。

在图5中，工作台子系统3主要包括Y轴拖板301、Y轴导轨模组302、工作台303、Y轴驱动单元304、刀架305、Y轴限位开关306、刀架电机307、车刀308以及待铣削工件309，所述的Y轴拖板301是工作台子系统3的安装基体，Y轴拖板301两侧上边缘设有一组Y轴导轨模组302，Y轴导轨模组302的导轨和滑块分别与Y轴拖板301和工作台303固定连接，Y轴拖板301一个侧面的两端分别设有一个Y轴限位开关306，所述的Y轴驱动单元304纵向安装于Y轴拖板301的中间位置，Y轴驱动单元304的连接座、驱动电机支板和丝杠支撑座分别与工作台303下表面、Y轴拖板301的端部和凹槽上表面固定连接，所述的工作台303设于Y轴拖板301的上方，工作台303的下表面分别与Y轴驱动单元304的连接座和Y轴导轨模组302的滑块固定连接，并能在Y轴导轨模组302的导轨上沿导轨滑动，工作台303上表面的左端设有刀架305，工作台303与刀架305之间为可拆卸连接，所述的刀架305上设有刀架电机307和车刀308，在工作台303上表面的右端还设有待加工的待铣削工件309，所述的待铣削工件309通过夹具装夹在工作台303上表面进行加工。

在本实施例中，当要进行车削加工时，设于电控柜5中的数控系统仅对车床主轴驱动电机202、X轴驱动单元102和Y轴驱动单元304进行通电控制，即只使用床身模块1、车床子系统2和工作台子系统3，而铣钻床子系统4不启用，车床子系统2的主轴电机202通过传动带205带动主轴208旋转，主轴208又通过三爪卡盘210带动车削工件211旋转，同时工作台子系统3中Y轴驱动单元304和床身模块1中X轴驱动单元102的驱动电机8分别驱动工作台303和Y轴拖板301在机床的Y轴和X轴方向做直线运动，工作台303带动刀架305上装夹的车削刀具308对三爪卡盘210上的车削工件211进行车削加工。

实施例2

在图6中，铣钻床子系统4主要包括立柱401、Z轴导轨模组402、Z轴拖板403、Z轴驱动单元404、主轴箱405、电主轴安装座406、高速电主轴407以及Z轴限位开关408，所述的立柱401呈竖直方向安装，其底部与机床床身固定连接，立柱401的两边缘设有一组Z轴导轨模组402，所述导轨模组402的导轨和与之配套的滑块分别与立柱401和Z轴拖板403固定连接，立柱401的中间位置设有Z轴驱动单元404，所述Z轴驱动单元404的驱动电机安装板和丝杠支撑座分别与立柱401的上端面和内侧面固定连接，Z轴驱动单元404的连接座与Z轴拖板403的侧面固定连接，所述Z轴拖板403的侧面与Z轴导轨模组402的滑块固定连接，Z轴驱动单元404的驱动电机通过丝杠、螺母和连接座推动Z轴拖板403在Z轴导轨模组402的导轨上上下运动，在Z轴拖板403的另一侧面设有主轴箱405，所述的主轴箱405左侧设有电主轴安装座406和高速电主轴407，所述的电主轴安装座406与主轴箱405固定连接，所述的电主轴安装座406与高速电主轴407之间为可拆卸连接，所述的高速电主轴407上安装有夹具和刀具，高速电主轴407自身带有润滑和冷却系统，所述的Z轴限位开关408安装在立柱401一侧的上下两端用于Z轴限位。

在图7中，机床X、Y、Z三轴的驱动单元的结构和组成相同，X/Y/Z轴驱动单元主要包括驱动电机8、驱动电机支板9、弹性联轴器10、丝杠固定侧支座11、连接座12、螺母13、滚珠丝杠14、丝杠支撑侧支座15，所述的驱动电机8与驱动电机支板9的右侧面固定连接，所述的驱动电机支板9的中心位置有一个圆孔，驱动电机8的电机轴穿过驱动电机支板9上的圆孔，所述的弹性联轴器10一端连接驱动电机8的电机轴，另一端连接丝杠14，所述丝杠的左、右两端分别设有丝杠支撑侧支座15和丝杠固定侧支座11，在丝杠14的两支座之间，丝杠14上还设有与其配套的螺母13以及一个连接座12，所述的连接座12与螺母13固定连接，同时连接座12还与外部执行件固定连接以带动外部负载，X/Y/Z轴驱动单元中的驱动电机支板9、丝杠固定侧支座11以及丝杠支撑侧支座15分别与外部结构固定连接，所述驱动电机8自身的旋转运通过弹性联轴器10、丝杠14、螺母13和连接座12最终转换成连接座12沿丝杠14轴向的直线运动，从而推动外部执行件沿丝杠14轴线进行直线运动。

在图8中，X/Y/Z轴导轨模组包括两根直线导轨16和四个滑块17，其中导轨16与滑块17相互配合。

在本实施例中，当要进行铣削时，设于电控柜5中的数控系统仅对数控机床的X轴驱动单元102、Y轴驱动单元304和Z轴驱动单元404进行通电控制，即只使用床身模块1工作台子系统3和铣钻床子系统4，而车床子系统2不启用，此时车床子系统2不动，铣钻床子系统4的高速电主轴407启动，高速电主轴407上安装有铣削刀具，高速电主轴407的转动带动铣削刀具旋转，工作台子系统3中Y轴驱动单元304和床身模块1中X轴驱动单元102的驱动电机8分别驱动工作台303和Y轴拖板301在机床的Y轴方向和轴X方向做水平面内的直线运动，待铣削工件309装夹在工作台303上，随工作台303一起做XY平面内的二维运动，同时高速电主轴407在Z轴驱动单元404的驱动下，沿着立柱401上的Z轴导轨上下运动，最终X、Y、Z三轴联动加上高速电主轴407自身带动刀具的旋转，实现对工作台303上待加工工件的的铣削加工；当数控机床要进行钻削加工时，其钻削过程与铣削过程类似，只是工作台303带动待铣削工件309在X、Y轴方向定好位之后，X轴驱动单元102和Y轴驱动单元304保持不动，Z轴驱动单元404开始驱动Z轴拖板403和高速电主轴407向下运动，同时高速电主轴407带动安装在其上的钻削刀具高速旋转，对待加工工件进行钻削加工。

Claims (3)

1.一种微型数控机床，包括床身模块、车床子系统、铣钻床子系统、工作台子系统以及电控柜，其特征是：机床床身的左端设置有车床子系统，机床床身的右端设置有铣钻床子系统，机床床身的中间设置有工作台子系统，工作台子系统位于车床子系统和铣钻床子系统之间，车床子系统和铣钻床子系统共用一个工作台，工作台子系统中设置有电动转塔刀架，工作台子系统中的T形槽工作台的一端安装电动转塔刀架，工作台其余部分作为铣、钻工作台使用，铣钻床子系统中主轴电机采用高速电主轴，高速电主轴带动铣、钻削刀具高速旋转，高速电主轴上设有弹簧夹套，能够实现手动换刀，数控机床具有XYZ三个运动进给轴和一个车床主轴、一个铣、钻床高速电主轴，数控系统配备数控系统，并安装在数控柜中，数控系统控制车床子系统和工作台子系统实现车削加工，或控制铣钻床子系统和工作台子系统实现铣、钻削加工。

2.根据权利要求1所述的微型数控机床，其特征是：车床子系统中主轴驱动电机采用直流电机，车床主轴系统为两级同步带传动，车床主轴后端安装有一对深沟球轴承，车床主轴前端安装的是一对背靠背的推力轴承或滑动轴承。

3.根据权利要求1所述的微型数控机床，其特征是：X、Y、Z轴驱动单元中的驱动电机均采用伺服电机或步进电机。