一种用于加工牙科材料的五轴雕铣机
技术领域
本实用新型涉及义齿加工设备领域,具体涉及一种用于加工牙科材料的五轴雕铣机。
背景技术
雕铣机的本质是使用小刀具和大功率高速主轴电机的数控铣床,利用旋转的多刃刀具对工件进行切削。其工作时电主轴带动刀具旋转作主运动,同时整个电主轴在位移装置的作用下沿X、Y、Z轴(机械行业常用的坐标系)方向移动进给。位移装置一般包括安装电主轴的滑动块上,在丝杆副等动力的推动下滑动块沿导轨往复运动。但在加工义齿的牙冠、个性基台等部件时,由于工件尺寸小,材料硬度大,采用传统的加工车床、三轴以及四轴雕铣机已无法满足生产需求。所以出现了一种专门针对上述部件加工的小五轴义齿雕铣机,如实用新型专利 CN205569104公布了一种三个移动轴(X、Y、Z)和两个旋转轴(主轴、旋转夹持座)配合的五轴义齿雕铣机,发明专利CN105436581A除了五轴之外还设置有扩充加工范围的旋转刀库;这两个专利公开的五轴雕铣机均能实现自动、连续的加工出形状特异的义齿。
目前口腔牙科行业加工材料主要有以下几种:一是软材料:蜡型、氧化锆、树脂、聚安脂;二是硬材料:纯钛、钴铬、镍基;三是其他材料:玻璃陶瓷、复合材料。从市场份额来看,义齿修复材料以氧化锆占据主导地位;同时随着客户需求个性化,在义齿加工材料的选择上更倾向于多种材料的复合组成。而现有的五轴义齿雕铣机,往往没有设置相应的工作刀具和在加工义齿的冷却系统,只能适用于一些软材料及易加工等加工时产热量低的义齿加工;同时设置的冷却系统往往只是通过冷却液冷却以适应硬质材料及加工时产热量高的义齿加工。因此目前加工不同材质的义齿需要不同的义齿加工机床,通用性差,对于牙科治疗设备采购成本高。另外,在加工时如义齿和加工刀具不能及时的得到冷却,严重影响义齿的加工精度,甚至导致损坏刀具和正在加工的义齿,故维护成本高、废品率高。
发明内容
本实用新型目的在于提供通用性好、加工精度高的用于加工牙科材料的五轴雕铣机。
为实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:包括机架以及安装在其上的工作台,所述工作台上设置电转动的夹具,还包括用于安装刀具及进行加工的主轴;所述机架底部设置有冷却液箱、空压机,所述空压机依次通过真空发生器、电动调压阀后与安装在主轴上的万向冷却液管相连,所述万向冷却液管喷口可正对刀具和/或夹具;所述真空发生器的低压介质入口通过电动开关阀与冷却液箱相连,所述工作台设置有与冷却液箱回液口相连的集液槽;所述夹具、主轴、空压机、电动调压阀、电动开关阀分别与安装在机架上的控制器电性连接。
优选的,所述主轴还固定有开口正对工作台的吸尘管,所述吸尘管通过过滤器后与负压风机相连;所述过滤器、负压风机安装在机架内,所述负压风机与所述控制器电性连接。
优选的,所述工作台移动方向的旁侧设置与其上表面平行的旋转刀库,所述旋转刀库由竖直升降装置驱动可上下移动,所述旋转刀库、竖直升降装置与所述控制器电性连接。
优选的,所述竖直升降装置由丝杆机构驱动。
优选的,所述旋转刀库安装有检测刀具位置的图像扫描仪、红外检测仪,所述图像扫描仪、红外检测仪分别与所述控制器电性连接。
优选的,所述主轴还固定有正对加工位置的红外测温仪,所述红外测温仪与所述控制器电性连接。
优选的,所述集液槽内适配有滤网。
本实用新型的有益技术效果是:在现有的五轴义齿雕铣机上设置空压机、冷却液箱,空压机通过真空发生器、电动调压阀后与万向冷却液管相连,真空发生器的低压介质进口通过电动开关阀与冷却液箱相连。故能够通过控制器控制,根据所加工的义齿材料选择相应的冷却方式,并配合旋转刀库,一台设备能适用于常用的义齿加工材料;且在加工过程中能够充分的对刀具和在加工义齿进行充分的冷却,确保加工的精度和刀具的使用寿命,并降低刀具打磨、维护的频次。因此本实用新型具有适用范围广、加工精度高、维护成本低的特点。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图;
图2为本实用新型的旋转刀库俯视示意图;
图3为本实用新型的工作台俯视示意图;
图4为本实用新型的冷却系统管路连接示意图;
图5为本实用新型的吸尘系统管路连接示意图。
具体实施方式
结合图1~5,一种用于加工牙科材料的五轴雕铣机,包括机架1以及安装在其上的工作台2,所述工作台2上设置电转动的夹具3,还包括用于安装刀具及进行加工的主轴4,所述工作台2由位移装置驱动可沿X轴移动,所述主轴4由位移装置驱动可沿Y、Z轴方向移动,所述工作台2移动方向的旁侧设置与其上表面平行的旋转刀库5,所述位移装置包括分别沿X、Y、Z轴布置且适配滑块7的导轨6构成,所述滑块 7由相应的丝杆机构驱动;所述机架1底部设置有冷却液箱8、空压机9,所述空压机9依次通过真空发生器10、电动调压阀11后与安装在主轴 4上的万向冷却液管相连,所述真空发生器10的低压介质入口通过电动开关阀12与冷却液箱8相连,所述工作台2设置有与冷却液箱8回液口相连的集液槽;所述夹具3、主轴4、旋转刀库5、丝杆驱动机构、空压机9、电动调压阀11、电动开关阀12分别与安装在机架上的控制器13电性连接。
具体来说,机架1上部沿其X、Y、Z轴均布置有适配滑块7的导轨 6,滑块7由丝杆机构驱动;具体为:X轴方向的导轨6固定在机架1上、滑块7与工作台2固定连接,Y轴方向的导轨6固定在机架1的横梁上、滑块7与工其滑动连接,Z轴方向的导轨6则固定在Y轴方向的滑块7 上,而主轴4则固定在Z轴方向的滑块7上。同时丝杆由与内核为单片机或PLC的控制器13电性连接的伺服电机驱动,从而实现各轴向的滑块7沿各轴的导轨6移动。主轴4包括用于夹持刀具的刀具夹持头,以及驱动刀具夹持头旋转的与控制器13电性连接的驱动电机,实现刀具的夹持与旋转。旋转刀库5包括用于存放刀具的转盘和驱动转盘旋转且与控制器13电性连接的驱动电机,能够存放各种加工刀具和为主轴4 刀具夹持头提供刀具。夹具3由与控制器13电性连接的伺服电机驱动,可在XZ平面内转动。
空压机9可提供高压气体,而电动调压阀11能够根据控制器13的指令,调节输出的压力,从而控制输入万向冷却液管的气体压力,输出高的高压气体一方面可以及时的吹掉加工时产生的切削,另一方面可以对刀具和正在加工的义齿进行冷却。同时高压气体流经真空发生器10,在电动开关阀12打开的状态下,能够产生一定的负压(负压大小和输入万向冷却液管的气体压力呈一定的正比关系),从而将冷却液箱8内的冷却液吸出,而送入万向冷却液管内。另外工作台2底部设置有集液槽20,集液槽20底部设置有通孔或者倾斜设置,使冷却液在重力的作用下通过管道回流至冷却液箱8实现冷却液的回收。
其工作原理为:使用时,首先将待加工工件固定在夹具3中,并将其材料输入控制器13内,并调整万向冷却液管的喷头正对加工区域。然后控制器分别控制Y、Z轴方向的丝杆机构的驱动电机以及旋转刀库5 的驱动电机,通过他们的配合工作,使主轴4前端刀具夹头对所需的刀具,并夹持。接着控制器13分别控制X、Y、Z轴方向的丝杆机构的驱动电机,使工作刀具和工作台2底板移动对准加工工件;同时,控制主轴4的驱动电机带动工作刀具旋转,完成夹具3中工件的常规加工工作。在进行异形加工时,控制夹具3的驱动电机运转,带动加工工件旋转,实现五轴联动加工出形状特异的义齿。
加工过程中,根据设定的加工程序,通过控制Y、Z轴方向的丝杆机构的驱动电机以及旋转刀库5的驱动电机,由他们的配合实现刀具的更换。具体的为,在需要更换刀具时,旋转刀库5将空余的刀具存放位置旋转至Y轴方向,主轴4移动至其上方,然后通过Z轴和主轴4的配合将刀具存放,接着通过Z轴移动,将主轴4升高;同时旋转旋转刀库 5的转盘,使目标刀具位于主轴4下方,最后夹持相应的刀具,完成刀具的更换,从而实现自动、连续的加工出形状特异的义齿。而冷却的方式则通过在加工的工件材料和正在进行的加工工序,由控制器控制电动调压阀11和电动开关阀12动作,实现无冷却、气体冷却、冷却液冷却的方式选择。故在旋转刀库5的配合,单台雕铣机能适用于各种常用的义齿加工材料;且在加工过程中能够充分的对刀具和在加工义齿进行充分的冷却,确保加工的精度和刀具的使用寿命,并降低刀具打磨、维护的频次。
进一步的,所述主轴4还固定有开口正对工作台2的吸尘管14,所述吸尘管14通过过滤器15后与负压风机16相连;所述过滤器15、负压风机16安装在机架1内,所述负压风机16与所述控制器电性连接。可以理解的是,在对不能使用冷却液冷却的义齿材料加工时,只能通过气体来冷却时,加工产生的磨粉、细小颗粒容易被气体带动产生扬尘现象。此时通过负压风机16对吸尘管14抽吸气体,能够将扬尘通过过滤器15收集起来,防止扬尘进入雕铣机的运动副内,影响传动精度和加工精度。
进一步的,所述旋转刀库5由竖直升降装置驱动可上下移动,所述竖直升降装置与所述控制器电性连接。应当理解的是,旋转刀库5通过由控制器丝杆驱动机构、皮带驱动机构、齿轮或链条等驱动,实现上下移动也就是沿Z轴上下移动,能够节约刀具更换的时间,从而缩短义齿的加工时间。
进一步的,所述竖直升降装置由丝杆机构驱动。即旋转刀库5,通过伺服电机和丝杆机构的配合,来实现其沿Z方向移动的,输出力矩大、传动精度可控。
进一步的,所述旋转刀库5安装有检测刀具位置的图像扫描仪17、红外检测仪18,所述图像扫描仪17、红外检测仪18分别与所述控制器电性连接。也就是说,在旋转刀库5用于存放刀具的转盘上端安装有图像扫描仪17、红外检测仪18,图像扫描仪17、红外检测仪18实时的将获得数据反馈给控制器。通过图像扫描仪17的数据和设定的数据比较能够区分刀具的种类,防止主轴4夹持错误的刀具,致使损坏在加工的义齿甚至损坏刀具。结合红外检测仪18的数据为主轴4更换刀具时,提供相应刀具的具体位置,并通过控制器13控制旋转刀库5的旋转电机,使相应的刀具停在准确的位置,确保主轴4能够快速、准确的夹持相应的刀具。
进一步的,所述主轴4还固定有正对加工位置的红外测温仪19,所述红外测温仪19与所述控制器13电性连接。需要说明的是,红外测温仪19能够实时的检测在加工义齿及刀具的温度数据,并将温度数据实时反馈给控制器13;由控制器根据获得的温度数据调整电动调压阀11 的输出压力和流量,在温度过高时,提高气体/气液混合流体的流量,温度低时降低流量,将温度控制在适合加工的范围内。能进一步的提高义齿的加工精度,并节约能源。
进一步的,所述控制器13设置有远程操作接口。通过上位机(一般为PC机)与其远程操作接口相连,可实现远程化的操作,能够利用数字化设计进行网络远程传输、远程诊断、远程控制加工等。
进一步的,所述集液槽20内设配有滤网。集液槽20内的滤网能够方式义齿加工后大的切削屑进入冷却液箱8内,难以清理。而在滤网堵塞后,直接将其取下清理即可,清洗方便,也方便加工废屑的回收。