CN208083860U - 教学型五轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种教学型五轴数控机床，包括基板，所述基板上设有两弧形导轨上，两弧形导轨上均套设有滑块，一滑块上设有一Z轴电机、Z轴滚珠丝杠、两Z轴导轨、刀具；所述基板上设有一X轴电机、X轴滚珠丝杠、两X轴导轨、Y轴电机、Y轴滚珠丝杠、两Y轴导轨、工件卡盘连接。本数控机床通过设置两上下横跨的弧形导轨，结构更简单，重量轻，便于搬运，适于在教学中的演示，学生可直观、真切地观察设备的结构和运行情况，不仅方便教师教学，也增加学生学习的积极性，有利于提高学生的实践能力。此外，采用两上下交错的弧形导轨，不仅增大了工作台与机构体积比，相同机构体积下，可以加工的工件体积更大，且精度更高、灵活性更好。

Description

教学型五轴数控机床

技术领域

本实用新型涉及一种教学设备，具体涉及一种教学型五轴数控机床。

背景技术

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。传统的五轴联动数控机床，一般都是按串联形式布置的，因此在五轴联动时运动惯性较大，刚度较弱，动态性能较差，一端切削精度较低。而并联机床由几条简单的串联支链组成，混联机床为并联机构和串联定位头组成，结构简单、工作空间与机构体积之比大，刚度高，精度高，灵活性好，适合做复杂空间曲面的数控加工。

但是，现有的五轴联动数控机床，大都采用三个支链架与摇篮式工作台实现五轴联动加工，造成数控机床的支架多、重量重，而且价格昂贵，学校一般不够买。因此，在教学中无法实物展示，学生们无法直观、真切地观看五轴联动数控机床的结构和运行，不仅影响教师的教学，而且降低学生学习的积极性。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种教学型五轴数控机床，本数控机床通过设置两上下横跨的弧形导轨，实现刀具三维空间定位，改变现有通过三个支链架的结构，结构更简单，重量轻，便于搬运，适宜在教学中的演示，学生可直观、真切地观察设备的结构和运行情况，不仅方便教师教学，也增加学生学习的积极性，更深刻理解数控机床运行原理，有利于提高学生的实践能力。此外，采用两上下横跨的弧形导轨，不仅增大了工作台与机构体积比，相同机构体积下，可以加工的工件体积更大，且精度更高、灵活性更好。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案：

教学型五轴数控机床，包括呈方状的基板，所述基板的四边上有两两对称设置的四块立板，对称设置的两立板之间均设有一弧形导轨，两弧形导轨均呈半圆形、且一弧形导轨横跨于另一弧形导轨上，两弧形导轨均是一端铰接在一立板上、另一端通过联轴器与固定在另一立板上的导轨电机连接；两弧形导轨上均套设有可沿其移动的滑块，两滑块之间通过一活动轴连接，位于低处滑块的底端设有一主轴底板，所述主轴底板上设有一Z轴电机，所述Z轴电机连接一固定在主轴底板上的Z轴滚珠丝杠，所述主轴底板上还设有位于Z轴滚珠丝杠两侧的两Z轴导轨，所述Z轴滚珠丝杠上配合连接一可在两Z轴导轨上移动的刀具活动板，所述刀具活动板上设有刀具驱动，所述刀具驱动连接一刀具；所述基板上设有一X轴电机，所述X轴电机设有一固定于基板上的X轴滚珠丝杠，所述基板上还设有位于X轴滚珠丝杠两侧的两X轴导轨，所述X轴滚珠丝杠上配合连接一可在两X轴导轨上移动的下底板；所述下底板上设有一Y轴电机，所述Y轴电机设有一固定于下底板上的Y轴滚珠丝杠，所述下底板上还设有位于Y轴滚珠丝杠两侧的两Y轴导轨，所述Y轴滚珠丝杠上配合连接一可在两Y轴导轨上移动的上底板；所述上底板的上方设有一工作板，所述上底板上还设有一卡盘驱动，所述卡盘驱动通过连接件与位于工作板上方的工件卡盘连接；所述导轨电机、Z轴电机、X轴电机、Y轴电机、卡盘驱动均设置为步进电机或伺服电机。

作为优选技术方案，为了有效控制机床的重量，尽可能使机床的重量较轻，便于教师搬运，有利于在教学中展示，适用于作为教学设备，所述基板、立板、下底板、上底板、工作板以及所有导轨均是由铝材制成的。

作为优选技术方案，为了使刀具、工件卡盘移位精确，保证五轴定位精确，有利于提高数控机床的加工精度，同时有效控制本整个数控机床的制造成本，所述导轨电机、Z轴电机、X轴电机、Y轴电机均设置为步进电机。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：

1、本数控机床通过设置两上下横跨的弧形导轨，实现刀具三维空间定位，改变现有通过三个支链架的结构，结构更简单，重量轻，便于搬运，适宜在教学中的演示，学生可直观、真切地观察设备的结构和运行情况，不仅方便教师教学，也增加学生学习的积极性，更深刻理解数控机床运行原理，有利于提高学生的实践能力。此外，采用两上下横跨的弧形导轨，不仅增大了工作台与机构体积比，相同机构体积下，可以加工的工件体积更大，且精度更高、灵活性更好。

2、型材选择铝材，有效控制机床的重量，尽可能使机床的重量较轻，便于教师搬运，有利于在教学中展示，适用于作为教学设备。

3、所有电机设置为步进电机，保证刀具、卡盘移位精确，保证五轴定位精确，有利于提高数控机床的加工精度，同时有效控制本整个数控机床的制造成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的一个轴侧图；

附图标号：1、基板，2、立板，3、弧形导轨，4、导轨电机，5、滑块，6、主轴底板，7、Z轴电机，8、Z轴滚珠丝杠，9、Z轴导轨，10、刀具活动板，11、刀具，12、X轴电机，13、X轴滚珠丝杠，14、X轴导轨，15、下底板，16、Y轴电机，17、Y轴滚珠丝杠，18、Y轴导轨，19、上底板，20、工作板，21、卡盘驱动，22、同步带，23、同步轮，24、工件卡盘，25、刀具驱动。

具体实施方式

如图1所示提出本实用新型一种具体实施例，教学型五轴数控机床，包括呈方状的基板1，所述基板1的四边上有两两对称设置的四块立板2，则四块立板2均设于基板1的中点，本实施例设置四块立板2均呈方状、且垂直设于基板1的四边上，对称设置的两立板2之间均设有一弧形导轨3，则位于同一直线上的两立板2之间设有一弧形导轨3，两弧形导轨3均呈半圆形、且一弧形导轨3横跨于另一弧形导轨3上，两弧形导轨3均是一端铰接在一立板2上、另一端通过联轴器与固定在另一立板2上的导轨电机4连接；两弧形导轨3上均套设有可沿其移动、呈方体状的滑块5，两滑块5之间通过一活动轴连接，则两滑块5同时一起在两弧形导轨3上移动，位于低处滑块5的底端设有一主轴底板6，所述主轴底板6呈长方体状、且向下设置，所述主轴底板6上设有一Z轴电机7，所述Z轴电机7连接一固定在主轴底板6上的Z轴滚珠丝杠8，所述主轴底板6上还设有位于Z轴滚珠丝杠8两侧的两Z轴导轨9，所述Z轴滚珠丝杠8上配合连接一可在两Z轴导轨9上移动的刀具活动板10，本实施例设置刀具活动板10呈方状，所述刀具活动板10上设有刀具驱动25，本实施例设置刀具驱动25为电机，所述刀具驱动25连接一刀具11，所述刀具11与电机的输出轴连接；所述基板1上设有一X轴电机12，所述X轴电机12设有一固定于基板1上的X轴滚珠丝杠13，所述基板1上还设有位于X轴滚珠丝杠13两侧的两X轴导轨14，所述X轴滚珠丝杠13上配合连接一可在两X轴导轨14上移动的下底板15，本实施例设置下底板15呈方状；所述下底板15上设有一Y轴电机16，所述Y轴电机16设有一固定于下底板15上的Y轴滚珠丝杠17，则所述Y轴滚珠丝杠17与所述X轴滚珠丝杠13垂直设置，所述下底板15上还设有位于Y轴滚珠丝杠17两侧的两Y轴导轨18，所述Y轴滚珠丝杠17上配合连接一可在两Y轴导轨18上移动的上底板19，本实施例设置上底板19也呈方状、且面积小于所述下底板15；所述上底板19的上方设有一工作板20，所述上底板19上还设有一卡盘驱动21，所述卡盘驱动21通过连接件与位于工作板20上方的工件卡盘24连接，本实施例设置卡盘驱动21与位于工作板20底端的同步带22连接，所述同步带22连接一同步轮23，所述同步轮23通过连接轴与工件卡盘24连接，如图2所示，所述工件卡盘24用于紧固加工件，则卡盘驱动21通过同步带22带动工件卡盘24旋转；所述导轨电机4、Z轴电机7、X轴电机12、Y轴电机16、卡盘驱动21均设置为步进电机或伺服电机。

所述基板1、立板2、下底板15、上底板19、工作板20以及所有导轨均是由铝材制成的，铝材的重量较轻，有效控制机床的重量，尽可能使机床的重量较轻，便于教师搬运，有利于在教学中展示，适用于作为教学设备。

所述导轨电机4、Z轴电机7、X轴电机12、Y轴电机16、卡盘驱动21均设置为步进电机，一方面使刀具11、工件卡盘24移位精确，保证五轴定位精确，有利于提高数控机床的加工精度，另一方面有效控制本整个数控机床的制造成本。

本实用新型使用时：将加工件置于工件卡盘24上，启动数控机床，X轴电机12通过X轴滚珠丝杠13带动下底板15在X轴方向移动，Y轴电机16通过Y轴滚珠丝杠17带动上底板19在Y轴方向移动，而卡盘驱动21通过同步带22带动工件卡盘24做C轴旋转，实现工件卡盘24在X、Y、C轴上的运动，Z轴电机7通过Z轴滚珠丝杠8带动刀具活动板10在Z轴上移动，实现刀具11在Z轴上移动，而导轨电机4带动两弧形导轨3绕X轴或Y轴做A轴或B轴旋转，即球表面轨迹的移动，进而实现数控机床的五轴运动。本实用新型设置两弧形导轨3实现球表面轨迹定位，因此工作台与机构体积的比例大，可以对大体积的工件曲面加工。本实用新型既可适用于教学设备，按比例扩大制造本实用新型，也可用作生产设备。

当然，上面只是结合附图对本实用新型优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本实用新型的实施范围，凡依本实用新型的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.教学型五轴数控机床，其特征在于：包括呈方状的基板(1)，所述基板(1)的四边上有两两对称设置的四块立板(2)，对称设置的两立板(2)之间均设有一弧形导轨(3)，两弧形导轨(3)均呈半圆形、且一弧形导轨(3)横跨于另一弧形导轨(3)上，两弧形导轨(3)均是一端铰接在一立板(2)上、另一端通过联轴器与固定在另一立板(2)上的导轨电机(4)连接；两弧形导轨(3)上均套设有可沿其移动的滑块(5)，两滑块(5)之间通过一活动轴连接，位于低处滑块(5)的底端设有一主轴底板(6)，所述主轴底板(6)上设有一Z轴电机(7)，所述Z轴电机(7)连接一固定在主轴底板(6)上的Z轴滚珠丝杠(8)，所述主轴底板(6)上还设有位于Z轴滚珠丝杠(8)两侧的两Z轴导轨(9)，所述Z轴滚珠丝杠(8)上配合连接一可在两Z轴导轨(9)上移动的刀具活动板(10)，所述刀具活动板(10)上设有刀具驱动(25)，所述刀具驱动(25)连接一刀具(11)；所述基板(1)上设有一X轴电机(12)，所述X轴电机(12)设有一固定于基板(1)上的X轴滚珠丝杠(13)，所述基板(1)上还设有位于X轴滚珠丝杠(13)两侧的两X轴导轨(14)，所述X轴滚珠丝杠(13)上配合连接一可在两X轴导轨(14)上移动的下底板(15)；所述下底板(15)上设有一Y轴电机(16)，所述Y轴电机(16)设有一固定于下底板(15)上的Y轴滚珠丝杠(17)，所述下底板(15)上还设有位于Y轴滚珠丝杠(17)两侧的两Y轴导轨(18)，所述Y轴滚珠丝杠(17)上配合连接一可在两Y轴导轨(18)上移动的上底板(19)；所述上底板(19)的上方设有一工作板(20)，所述上底板(19)上还设有一卡盘驱动(21)，所述卡盘驱动通过连接件与位于工作板(20)上方的工件卡盘(24)连接；所述导轨电机(4)、Z轴电机(7)、X轴电机(12)、Y轴电机(16)、卡盘驱动(21)均设置为步进电机或伺服电机。

2.根据权利要求1所述的教学型五轴数控机床，其特征在于：所述基板(1)、立板(2)、下底板(15)、上底板(19)、工作板(20)以及所有导轨均是由铝材制成的。

3.根据权利要求1或2所述的教学型五轴数控机床，其特征在于：所述导轨电机(4)、Z轴电机(7)、X轴电机(12)、Y轴电机(16)、卡盘驱动(21)均设置为步进电机。