CN212043826U - 一种高刚性五轴加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高刚性五轴加工中心,包括底架、摇篮式双回转工作台、固定架、废屑收集漏斗、旋转式刀库组件、龙门架、Y轴动力组件、第一滑鞍、X轴动力组件、电主轴组件和Z轴动力组件；所述底架沿Y轴方向的前、后两部分别设有所述摇篮式双回转工作台和所述固定架；所述摇篮式双回转工作台配合有所述废屑收集漏斗；所述旋转式刀库组件设于所述固定架上，位于所述底架的中部；所述龙门架架设于所述旋转式刀库组件的上方，其两端的立柱与固定架滑动连接；所述固定架上还设有用于驱动所述龙门架沿Y轴方向滑动的Y轴动力组件；所述第一滑鞍滑动安装在所述龙门架的横梁上。本实用新型具有结构设计合理、整体刚性高的优点。

Description

一种高刚性五轴加工中心

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域,尤其是一种高刚性五轴加工中心。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床是现今自动化生产作业中不可或缺的重要设备。其中，加工中心作为数控机床的核心组件，是由许多零部件结合而成，在载荷作用下，加工中心的各部件及结合部都会生产细微的变形，尤其是多轴运动处各零件连接的刚性较低更容易发生变形，这些变形直接或间接的引起刀具和工件之间的相对位移，最终影响了工件的精度。进一步的，现有的中小型数控机床的加工中心中，由于内部结构紧凑，刀库通常是外挂在底架的侧壁上，导致加工中心安装有刀库的一侧偏轻而另一侧偏重；在工作头(即相应刀具以及驱动该刀具的动力装置总成)重量较大的情况下，作业中的工作头高速运转并不停地变换位置容易导致加工中心整体产生细微的抖动，抖动会加剧各部件及其结合部的变形，即外挂式的刀库容易降低加工中心的整体刚性。

因此，现有技术有待于改善和提高。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是针对上述现有技术中的问题,提供一种高刚性五轴加工中心,该加工中心具有整体刚性高、抗变形能力好的优点。

为解决上述技术问题,本实用新型采取的一种技术方案如下:一种高刚性五轴加工中心,包括底架、摇篮式双回转工作台、固定架、废屑收集漏斗、旋转式刀库组件、龙门架、Y轴动力组件、第一滑鞍、X轴动力组件、电主轴组件和Z轴动力组件；所述底架沿Y轴方向的前、后两部分别设有所述摇篮式双回转工作台和所述固定架；所述摇篮式双回转工作台配合有所述废屑收集漏斗；所述旋转式刀库组件设于所述固定架上，位于所述底架的中部；所述龙门架架设于所述旋转式刀库组件的上方，其两端的立柱与固定架滑动连接；所述固定架上还设有用于驱动所述龙门架沿Y轴方向滑动的Y轴动力组件；所述第一滑鞍滑动安装在所述龙门架的横梁上；所述X轴动力组件设于所述龙门架的横梁上，并驱动所述第一滑鞍沿X轴方向滑动；所述电主轴组件滑动安装在所述第一滑鞍上；所述Z轴动力组件设于所述第一滑鞍上，并驱动所述电主轴组件沿Z轴方向滑动。

作为对上述技术方案的进一步阐述：

在上述技术方案中,所述摇篮式双回转工作台包括涡轮蜗杆减速机、第一电机、旋臂、第一轴承座、第二电机、转盘；所述涡轮蜗杆减速机螺接在所述底架上，所述第一电机的转轴与所述涡轮蜗杆减速机的输入轴动力连接；所述涡轮蜗杆减速机的输出轴与所述旋臂的一端连接，并驱动所述旋臂旋转；所述旋臂的另一端通过所述第一轴承座转动安装在所述底架上；所述第二电机设于所述旋臂上，所述第二电机驱动所述转盘绕所述转盘的轴心线旋转，所述旋臂的旋转轴与所述转盘的轴心线相互垂直。

在上述技术方案中,所述废屑收集漏斗设于所述底架的顶板上；所述废屑收集漏斗的入料口位于所述旋臂的下方；所述涡轮蜗杆减速机与所述第一轴承座相对设置在所述废屑收集漏斗的入料口的两侧。

在上述技术方案中,所述旋转式刀库组件包括行星减速机、第三电机、刀架盘和刀夹；所述行星减速机与所述固定架连接；所述行星减速机的输入轴与所述第三电机动力连接，所述行星减速机还驱动所述刀架盘旋转，所述刀架盘的周侧端缘设有若干所述刀夹。

在上述技术方案中,所述电主轴组件包括第二滑鞍和自动换刀式电主轴；所述第二滑鞍前部设有安装槽，所述自动换刀式电主轴设于所述安装槽内。

在上述技术方案中,所述Z轴动力组件包括第四电机和第一滚珠丝杆副；所述第四电机安装在所述第一滑鞍上，所述第四电机的输出轴与所述第一滚珠丝杆副的丝杆连接；所述第一滚珠丝杆副的丝杆通过第二轴承座转动安装在所述第一滑鞍上；所述第一滚珠丝杆副的丝杆螺母与所述第二滑鞍连接。

在上述技术方案中,所述X轴动力组件包括第五电机和第二滚珠丝杆副；所述第五电机设于所述龙门架的横梁上，所述第五电机的转轴与所述第二滚珠丝杆副的丝杆连接，所述第二滚珠丝杆副的丝杆通过第三轴承座转动安装在所述龙门架的横梁上，所述第二滚珠丝杆副的丝杆与所述第一滑鞍连接。

在上述技术方案中,所述Y轴动力组件包括第六电机和第三滚珠丝杆副；所述第六电机设于所述固定架上，所述第六电机的转轴与所述第三滚珠丝杆副的丝杆连接，所述第三滚珠丝杆副的丝杆通过第四轴承座转动安装在所述固定架上，所述第三滚珠丝杆副的丝杆螺母与所述龙门架连接。

本实用新型的有益效果在于:

第一、与电主轴进行两轴回转的头摆式五轴方案相比，本实用新型采用的摇篮式双回转工作台摆动(即工作台摆动)的方式具有加工中心的电主轴的刚性高、加工效率高、刀具长度对加工精度不会产生影响、加工不会产生形状误差、同样的行程下加工中心五轴加工范围等优点。第二、相较于现有技术中的将刀库外挂在底架的侧壁上，本实用新型将旋转式刀库组件内置在底架靠近中心处，使得加工中心整体的重量分布更均匀，不易出现一边轻一边重的状况，进而使得加工中心工作时更加稳定，提高了加工中心整体的刚性。第三、现有的加工中心的工作头通常采用的是伺服电机通过带轮传动和齿轮传动等传动结构驱动机械主轴旋转的结构；而本实用新型中采用的电主轴取消了传动机构，由其内置的电动机直接驱动其内的机床主轴，实现了加工中心的零传动，具有响应速度快、精传动度高和刚性高等优点。第四、将龙门架滑动安装在固定架上、第一滑鞍滑动安装在龙门架的横梁上、电主轴组件滑动安装在第一滑鞍上，即保证了加工中心的各个活动连接处相关零件移动时的精度，又提高了加工中心各活动连接处相关零件连接的稳定性，提高了加工中心整体的刚性。第五、通过废屑收集漏斗可以实时收集加工中心工作时产生的废屑便于及时排出，有效防止废屑导致加工中心的部分零件卡死。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型第一滑鞍与电主轴组件爆炸图；

图3是本实用新型的旋转式刀库结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“若干个”、“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接；可以是机械连接,也可以是电连接；可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

附图1-3实例了本实用新型一种高刚性五轴加工中心的具体实施例,参考附图1-3,一种高刚性五轴加工中心,包括底架1、摇篮式双回转工作台2、固定架3、废屑收集漏斗4、旋转式刀库组件5、龙门架6、Y轴动力组件7、第一滑鞍8、X轴动力组件9、电主轴组件10和Z轴动力组件11。所述底架1沿Y轴方向的前、后两部分别设有所述摇篮式双回转工作台2和所述固定架3。所述摇篮式双回转工作台2配合有所述废屑收集漏斗4；在本实施例中：所述废屑收集漏斗4固定安装在所述底架1上，其入料口位于所述摇篮式双回转工作台2的下方。通过所述废屑收集漏斗4可以实时收集加工中心工作时产生的废屑便于及时排出，有效防止废屑堆积导致加工中心的部分零件卡死。同时，由于所述摇篮式双回转工作台2固定安装在底架1上无法进行移动，所述废屑收集漏斗4无需通过活动安装的方式跟随所述摇篮式双回转工作台2同步移动，或扩大其入料口以保证所述废屑收集漏斗42的入料口始终在所述摇篮式双回转工作台2的下部，使得本实用新型具有结构紧凑和刚性高的优点。

所述旋转式刀库组件5与所述固定架3螺接固定，位于所述底架1中部的上方；同时，在所述固定架3沿X轴方向的两侧端缘分别向上成型有一个承重台12，所述旋转式刀库组件5位于两个所述承重台12之间；两个所述承重台12与所述旋转式刀库组件5之间均连接有加强筋13，以增加所述旋转式刀库组件5与所述固定架3之间的连接强度，进而提高本实用新型一种高刚性五轴加工中心整体的刚性。同时，相较于现有技术中外挂刀库的结构，本实用新型将所述旋转式刀库组件5内置在底架1中心处，使得加工中心整体的重量分布更均匀，不易出现一边轻一边重的状况，进而使得加工中心工作时更加稳定，不易发生抖动，提高了加工中心整体的刚性。

所述龙门架6架设于所述旋转式刀库组件5的上方，其两根立柱14分别滑动安装在所述固定架3的两个所述承重台12上；在本实施例中：每一所述立柱14的下壁螺接均有第一滑块，两个所述承重台12的上壁分别螺接有与对应的所述立柱14下壁的所述第一滑块滑动配合的第一滑轨，所述承重台12上还设有用于驱动龙门架6沿Y轴方向滑动的Y轴动力组件7，滑动安装的连接方式增加了所述龙门架6与所述承重台12连接的刚性。

所述第一滑鞍8滑动安装在所述龙门架6的横梁15上，具体地说：所述横梁15上设有第二滑轨，所述第一滑鞍8上设有与所述第二滑轨滑动配合的第二滑块；所述X轴动力组件9设于所述龙门架6的横梁15上，并驱动所述第一滑鞍8沿X轴方向滑动。滑动安装的连接方式增加了所述龙门架6与所述第一滑鞍8连接的刚性。

所述电主轴组件10滑动安装在所述第一滑鞍8上，具体地说：所述电主轴组件10包括第二滑鞍16和自动换刀式电主轴17；所述第二滑鞍16的后部螺接有第三滑轨，所述第一滑鞍8上螺接有与所述第三滑轨滑动配合的第三滑块；所述第二滑鞍16的前部设有安装槽，所述自动换刀式电主轴17设于所述安装槽内；而所述自动换刀式电主轴17指的是在数控机床的PLC工控系统控制下可以自动装夹或松开刀具的电主轴，可以是市面上直接采购的标准件，也可以是专利号为201610712199.X、201910433717.8等中国发明专利所披露的电主轴；所述Z轴动力组件11安装在所述第一滑鞍8上，并驱动所述电主轴组件10沿Z轴方向滑动。滑动安装的连接方式增加了所述电主轴组件10与所述第一滑鞍8连接的刚性。

进一步的,所述摇篮式双回转工作台2包括涡轮蜗杆减速机18、第一电机19、旋臂20、第一轴承座21、第二电机22、转盘23。所述涡轮蜗杆减速机18螺接在所述底架1上，所述第一电机19的转轴与所述涡轮蜗杆减速机18的输入轴通过联轴器实现动力连接；所述涡轮蜗杆减速机18的输出轴与所述旋臂20的一端连接，并驱动所述旋臂20绕X轴方向进行±90°的旋转；所述旋臂20的另一端通过所述第一轴承座21转动安装在所述底架1上，以提高所述旋臂20连接的稳定性，进而提高本实用新型一种高刚性五轴加工中心整体的稳定性；所述第二电机22设于所述旋臂20上，所述第二电机22驱动所述转盘23绕所述转盘23的轴心线旋转，所述旋臂20旋转的轴心线与所述转盘23的轴心线相互垂直。其中，所述第一电机19与所述第二电机22接于外部电源，将工件固定在所述转盘23上便可实现工件的两轴回转。

进一步的,所述底架1为中空的长方体状，所述废屑收集漏斗4的主体嵌入所述底架1内，其入料口的侧壁螺接在所述底架1的顶板上；所述废屑收集漏斗4的入料口位于所述旋臂20的下方；所述涡轮蜗杆减速机18与所述第一轴承座21相对设置在所述废屑收集漏斗4的入料口的两侧。

进一步的,所述旋转式刀库组件5包括行星减速机24、第三电机25、刀架盘26和刀夹27；所述行星减速机24与所述固定架3固定连接；所述行星减速机24的输入轴与所述第三电机25的转轴通过联轴器动力连接，所述行星减速机24的输出轴通过连接法兰与所述刀架盘26固定连接，并驱动所述刀架盘26绕Z轴方向旋转，所述刀架盘26的周侧端缘均匀设有若干所述刀夹27，所述刀夹27为市面上可以直接采购的日本标准的BT03刀夹。

进一步的,所述Z轴动力组件11包括第四电机28和第一滚珠丝杆副29；所述第四电机28安装在所述第一滑鞍8顶部的第一电机座上，所述第四电机28的输出轴与所述第一滚珠丝杆副29的丝杆通过联轴器连接；所述第一滚珠丝杆副29的丝杆通过第二轴承座转动安装在所述第一滑鞍8上，增加了所述第一滚珠丝杆副29的丝杆的稳定性，进而提高本实用新型一种高刚性五轴加工中心整体的刚性；所述第一滚珠丝杆副29的丝杆螺母与所述第二滑鞍16连接。

进一步的,所述X轴动力组件9包括第五电机30和第二滚珠丝杆副31；所述第五电机30设于所述龙门架6的横梁15上，所述第五电机30的转轴与所述第二滚珠丝杆副31的丝杆连接，所述第二滚珠丝杆副31的丝杆通过第三轴承座转动安装在所述龙门架6的横梁15上，增加了所述第二滚珠丝杆副31的丝杆的稳定性，进而提高本实用新型一种高刚性五轴加工中心整体的刚性；所述第二滚珠丝杆副31的丝杆与所述第一滑鞍8连接。

进一步的,所述Y轴动力组件7包括第六电机32和第三滚珠丝杆副33；所述第六电机32设于所述承重台12上，所述第六电机32的转轴与所述第三滚珠丝杆副33的丝杆连接，所述第三滚珠丝杆副33的丝杆通过第四轴承座转动安装在所述承重台12上，增加了所述第三滚珠丝杆副33的丝杆的稳定性，进而提高本实用新型一种高刚性五轴加工中心整体的刚性，所述第三滚珠丝杆副33的丝杆螺母与所述龙门架6的立柱14连接。

综上，本实用新型一种高刚性五轴加工中心通过所述Y轴动力组件7、所述X轴动力组件9和所述Z轴动力组件11驱动所述电主轴组件10进行三轴移动，再配合所述摇篮式双回转工作台2驱动工件进行两轴回转，实现了工件与所述电主轴组件10之间的五轴联动；同时，当所述电主轴组件10移动至特定位置时，所述旋转式刀库组件5可以将所需规格的刀具旋转至所述电主轴组件10的下方，便于所述电主轴组件10下行并自动换刀，具有结构设计合理、使用效果好的优点。

以上并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡依据本实用新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,包括底架、摇篮式双回转工作台、固定架、废屑收集漏斗、旋转式刀库组件、龙门架、Y轴动力组件、第一滑鞍、X轴动力组件、电主轴组件和Z轴动力组件；所述底架沿Y轴方向的前、后两部分别设有所述摇篮式双回转工作台和所述固定架；所述摇篮式双回转工作台配合有所述废屑收集漏斗；所述旋转式刀库组件设于所述固定架上，位于所述底架的中部；所述龙门架架设于所述旋转式刀库组件的上方，其两端的立柱与固定架滑动连接；所述固定架上还设有用于驱动所述龙门架沿Y轴方向滑动的Y轴动力组件；所述第一滑鞍滑动安装在所述龙门架的横梁上；所述X轴动力组件设于所述龙门架的横梁上，并驱动所述第一滑鞍沿X轴方向滑动；所述电主轴组件滑动安装在所述第一滑鞍上；所述Z轴动力组件设于所述第一滑鞍上，并驱动所述电主轴组件沿Z轴方向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述摇篮式双回转工作台包括涡轮蜗杆减速机、第一电机、旋臂、第一轴承座、第二电机、转盘；所述涡轮蜗杆减速机螺接在所述底架上，所述第一电机的转轴与所述涡轮蜗杆减速机的输入轴动力连接；所述涡轮蜗杆减速机的输出轴与所述旋臂的一端连接，并驱动所述旋臂旋转；所述旋臂的另一端通过所述第一轴承座转动安装在所述底架上；所述第二电机设于所述旋臂上，所述第二电机驱动所述转盘绕所述转盘的轴心线旋转，所述旋臂的旋转轴与所述转盘的轴心线相互垂直。

3.根据权利要求2所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述废屑收集漏斗设于所述底架的顶板上；所述废屑收集漏斗的入料口位于所述旋臂的下方；所述涡轮蜗杆减速机与所述第一轴承座相对设置在所述废屑收集漏斗的入料口的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述旋转式刀库组件包括行星减速机、第三电机、刀架盘和刀夹；所述行星减速机与所述固定架连接；所述行星减速机的输入轴与所述第三电机动力连接，所述行星减速机还驱动所述刀架盘旋转，所述刀架盘的周侧端缘设有若干所述刀夹。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述电主轴组件包括第二滑鞍和自动换刀式电主轴；所述第二滑鞍前部设有安装槽，所述自动换刀式电主轴设于所述安装槽内。

6.根据权利要求5所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述Z轴动力组件包括第四电机和第一滚珠丝杆副；所述第四电机安装在所述第一滑鞍上，所述第四电机的输出轴与所述第一滚珠丝杆副的丝杆连接；所述第一滚珠丝杆副的丝杆通过第二轴承座转动安装在所述第一滑鞍上；所述第一滚珠丝杆副的丝杆螺母与所述第二滑鞍连接。

7.根据权利要求6所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述X轴动力组件包括第五电机和第二滚珠丝杆副；所述第五电机设于所述龙门架的横梁上，所述第五电机的转轴与所述第二滚珠丝杆副的丝杆连接，所述第二滚珠丝杆副的丝杆通过第三轴承座转动安装在所述龙门架的横梁上，所述第二滚珠丝杆副的丝杆与所述第一滑鞍连接。

8.根据权利要求7所述的一种高刚性五轴加工中心,其特征在于,所述Y轴动力组件包括第六电机和第三滚珠丝杆副；所述第六电机设于所述固定架上，所述第六电机的转轴与所述第三滚珠丝杆副的丝杆连接，所述第三滚珠丝杆副的丝杆通过第四轴承座转动安装在所述固定架上，所述第三滚珠丝杆副的丝杆螺母与所述龙门架连接。

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