加工中心
技术领域
本发明涉及机床的技术领域,尤其是涉及一种加工中心。
背景技术
压铸件是一种压力铸造的零件,是使用装好铸件模具的压力铸造机械压铸机,将加热为液态的铜、锌、铝或铝合金等金属浇入压铸机的入料口,经压铸机压铸,铸造出模具限制的形状和尺寸的铜、锌、铝零件或铝合金零件。
通常压铸件存在流痕、花纹、飞边等缺陷,这三个缺陷可通过打磨、抛光来去除,同时,刚脱模的压铸件上还留存有水口料,需要去除水口料。
对于小型压铸件,通常采用人工锤子敲掉水口料,随后,人工打磨压铸件,以去除飞边,效率低。
现有公告号为CN103358163B的中国专利,其公开了一种高精度数控机床,其包括立柱以及底座,底座上设有沿Y向滑动的支撑板,支撑板上设有沿X向滑动的工作台,工作台上固定有工件,立柱上设有沿Z向滑动的机头,机头上安装有刀具,X向、Y向、Z向三者之间两两垂直。
底座与支撑板之间设有Y向驱动机构,支撑板与工作台之间设有X向驱动机构,立柱与机头之间设有Z向驱动机构,实现刀具与工作台之间的空间移动。
工件安装至工作台上,刀具与工作台/工件之间,在X向、Y向、Z向上移动,实现利用刀具去除水口料、飞边。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷:X向、Y向、Z向三者之间的联动,只能对外形简单的工件进行加工,对于外形复杂(如:外表面为异形复杂曲面)的工件的加工,则需要通过特定的夹具配合,并经过多道工序的加工才能达到最终的加工成品,操作麻烦。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的之一是提供一种加工中心,设置A轴驱动机构、B轴驱动机构,并分别驱动夹具、刀座转动,配合X轴、Y轴、Z轴,五轴联动,实现对异形复杂曲面的加工。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种加工中心,包括机座以及机头,所述机座包括工作台,所述工作台上设有夹具,所述夹具用于供工件安装,所述机头包括刀座,所述刀座用于供刀具安装,所述机座上设有X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构,X轴、Y轴、Z轴之间两两垂直,三轴联动,实现工作台与刀座之间的空间移动,还包括
A轴驱动机构,设于所述机座上,用于驱动所述夹具或刀座中的一个转动,且转动轴线平行X轴;以及
第二驱动机构,设于所述机座上,用于驱动所述夹具或刀座中的一个转动,且转动轴线垂直X轴。
通过采用上述技术方案,通过A轴驱动机构以及第二驱动机构,使得夹具与刀座之间相对转动,进而使得夹具上的工件与刀座上的刀具相对转动,实现对异形复杂曲面的加工。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述A轴驱动机构包括
A轴转轴,转动设于所述工作台上,且转动轴线平行X轴,所述夹具固定连接A轴转轴;以及
A轴电机,用于驱动所述A轴转轴转动。
通过采用上述技术方案,A轴驱动机构驱动夹具绕单根轴线转动,避免使用复杂的结构驱动夹具绕双根轴线转动,使得驱动结构简洁,有利于加工中心的小型化,同时,A轴转轴的转动轴线平行X轴,有效降低加工中心的高度,有利于提高加工中心的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述夹具上设有嵌孔,所述嵌孔内嵌设有连接件,所述连接件的一端伸出嵌孔,且该端部用于供工件粘接。
通过采用上述技术方案,工件的废料(飞边、水口料等待切除的部分)粘接至连接件上,使得工件通过连接件固定连接夹具,加工时,逐步去除工件上的飞边等,最后,将工件与连接件的连接处切断,完成工件的加工,并使得工件脱离夹具。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述嵌孔贯穿夹具,所述嵌孔的一端嵌设有连接件,另一端套接至所述A轴转轴的端部,所述夹具上设有锁止螺钉,所述锁止螺钉沿A轴转轴的径向延伸,所述锁止螺钉的端部穿设至嵌孔内,且该端部抵紧A轴转轴的外周。
通过采用上述技术方案,夹具与A轴转轴之间通过锁止螺钉固定,便于夹具的拆装,一个夹具安装至A轴转轴上,并加工该夹具上的工件,此时,取另一个夹具,将其粘接至另一个工件上,以使得粘接处凝固,保证工件与夹具粘接牢固,且粘接处凝固的过程中,加工中心完成一个工件的加工,有利于保证加工效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述第二驱动机构为B轴驱动机构,所述B轴驱动机构包括
B轴转轴,转动设于所述机座上,且转动轴线平行Y轴,所述刀座固定连接B轴转轴;
B轴电机,用于驱动所述B轴转轴转动。
通过采用上述技术方案,B轴驱动机构驱动刀座绕单根轴线转动,避免使用复杂的结构驱动刀座绕双根轴线转动,使得驱动结构简洁,有利于加工中心的小型化。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述机头还包括
主轴,转动设于所述刀座上,且转动轴线垂直Y轴,所述主轴至少设有一根;
刀具,设于所述主轴的端部,用于加工工件;以及
主电机,设于所述刀座上,与所述主轴一一对应,并用于驱动所述主轴转动;
所述工作台上设有工位,工位与所述主轴一一对应。
通过采用上述技术方案,多根主轴并排设置,实现多工位同步加工,即加工中心同时加工多个工件,有利于提高工作效率。
同时,若主电机固定于机座上,则主电机与刀座之间相对转动,需要复杂的传动结构,才能实现主电机与刀具之间的动力传递,而本方案中,主电机、主轴等均随刀座一起转动,使得传动结构简洁,有利于加工中心的小型化。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述刀座呈L形,其包括
连接段,连接至所述B轴转轴的端部;以及
安装段,沿Y轴方向延伸,供所述主轴安装,且所述刀具位于安装段朝向B轴转轴轴线的一侧。
通过采用上述技术方案,缩短刀具与B轴转轴的轴线之间的距离,刀具加工工件时,刀具受工件的阻力,该阻力使得刀具、刀座具有向远离工件方向弯曲的趋势,缩短刀具与B轴转轴的轴线之间的距离,即缩短阻力的力臂,减小该阻力产生的弯矩,有利于提高刀座的稳定性,进而有利于提高刀具的稳定性,最终体现在提高加工精度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述刀座还包括支撑件,所述支撑件固定连接安装段,用于供主电机安装,所述主电机的输出轴与主轴之间设有传动件,且所述主轴的转速大于主电机的转速。
通过采用上述技术方案,利用传动件增大主轴的转速,有利于提高工件的表面加工精度(降低粗糙度)。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述传动件包括为皮带,所述主轴的外周同轴设有从动环槽,所述主电机的输出轴的外周同轴设有主动环槽,所述皮带绕设于从动环槽、主动环槽内,构成带传动,且所述从动环槽的内径小于主动环槽的内径。
通过采用上述技术方案,利用皮带完成传动,结构简洁,有利于加工中心的小型化,同时,刀具的转动精度要求不严格,即无需精确的传动比,则利用带传动即可满足要求。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述主轴可拆卸连接刀座,且所述刀具与主轴一体成型。
通过采用上述技术方案,刀具本身的尺寸较小时,刀具与主轴一体成型,保证刀具与主轴之间的位置精度。
综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
1.机座上还设有A轴驱动机构、B轴驱动机构,并分别驱动夹具、刀座转动,配合X轴、Y轴、Z轴,五轴联动,实现对异形复杂曲面的加工;
2.夹具、刀座均绕单根轴线转动,有利于驱动结构简洁,进而有利于加工中心小型化;
3.多根主轴并排设置,实现多工位同步加工,即加工中心同时加工多个工件,有利于提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是Y轴移动机构的结构爆炸示意图。
图3是A轴驱动机构与夹具的连接结构爆炸示意图。
图4是X、Z轴移动机构的结构爆炸示意图一。
图5是X、Z轴移动机构的结构爆炸示意图二。
图6是机头的结构示意图。
图中,1、机座;11、工作台;111、安装件;12、夹具;121、嵌孔;122、连接件;123、锁止螺钉;13、底座;14、立架;15、水平滑座;16、竖直滑座;17集液槽;18、防尘板;19、护板;2、机头;21、刀座;211、连接段;212、安装段;213、支撑件;22、刀具;23、主轴;231、从动环槽;24、主电机;241、主动环槽;25、皮带;3、Y轴移动机构;31、Y轴导轨;32、Y轴滑套;33、Y轴丝杆;34、Y轴丝母;35、Y轴电机;4、A轴驱动机构;41、A轴转轴;42、A轴电机;43、A轴减速器;5、X轴移动机构;51、X轴导轨;52、X轴滑套;53、X轴丝杆;54、X轴丝母;55、X轴电机;6、Z轴移动机构;61、Z轴导轨;62、Z轴滑套;63、Z轴丝杆;64、Z轴丝母;65、Z轴电机;7、B轴驱动机构;71、B轴转轴;72、B轴电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1,为本发明公开的一种加工中心,包括机座1以及机头2。机座1包括工作台11以及夹具12,夹具12转动设于工作台11上,夹具12用于供工件安装;机头2包括刀座21以及刀具22,刀具22转动设于刀座21上。机座1上设有Y轴移动机构3、X轴移动机构5以及Z轴移动机构6,Y轴、X轴、Z轴之间两两相互垂直,实现工作台11与刀座21之间的空间平移;机座1上还设有A轴驱动机构4以及B轴驱动机构7,实现夹具12与刀座21之间的相对转动;五轴联动,实现对工件表面异形复杂曲面的加工。
参照图1、2,机座1还包括底座13。底座13固定设置,工作台11滑动设于底座13的上方;Y轴移动机构3设于工作台11与底座13之间,用于驱动工作台11沿Y轴方向往复滑动,且Y轴沿水平方向延伸。
Y轴移动机构3包括Y轴导轨31、Y轴滑套32、Y轴丝杆33、Y轴丝母34以及Y轴电机35。
Y轴导轨31设于底座13上,且并排设有两根;Y轴滑套32滑动套接于Y轴导轨31上,且Y轴滑套32的上端固定连接工作台11的下端;Y轴丝杆33转动设于底座13上,且设于两根Y轴导轨31之间;Y轴导轨31以及Y轴丝杆33均沿平行Y轴方向延伸;Y轴丝母34螺纹连接Y轴丝杆33,并构成丝杠副,且Y轴丝母34的上端固定连接工作台11的下端;Y轴电机35固定连接底座13,且Y轴电机35的输出轴同轴固定连接Y轴丝杆33。
Y轴电机35采用步进电机或伺服电机,Y轴移动机构3独立工作时,通过控制Y轴电机35的输出轴的转动角度,实现控制Y轴丝杆33的转动角度,进而控制Y轴丝母34沿Y轴方向的平移距离,最终体现在控制工作台11沿Y轴方向的平移距离,夹具12、工件随工作台11一起平移,实现工件与刀具22之间的沿Y轴方向相对移动。
参照图2、3,工作台11上还设有安装件111,夹具12转动连接安装件111,且A轴驱动机构4设于安装件111上,用于驱动夹具12转动360°,且转动轴线平行X轴。
A轴驱动机构4包括A轴转轴41以及A轴电机42。
A轴转轴41转动连接安装件111,其轴线平行X轴;A轴电机42固定连接安装件111,且A轴电机42的输出轴连接A轴转轴41,且A轴电机42的输出轴与A轴转轴41之间可直接连接,或通过传动比精确的减速器连接。
夹具12整体呈圆筒状,其内部同轴设有嵌孔121,且嵌孔121贯穿夹具12,嵌孔121的一端套接至A轴转轴41的端部,嵌孔121的另一端嵌设有连接件122,工件粘接至连接件122伸出嵌块的端部。夹具12上还穿设有锁止螺钉123,锁止螺钉123并排设有两个,且锁止螺钉123沿嵌孔121的径向延伸,其一端伸入嵌孔121内,一个锁止螺钉123的端部抵紧A轴转轴41的外壁,另一锁止螺钉123的端部抵紧连接件122的外壁。
A轴电机42也采用步进电机或伺服电机,A轴驱动机构4独立工作时,通过控制A轴电机42的输出轴的转动角度,实现控制A轴转轴41的转动角度,进而控制夹具12转动一定角度,工件随夹具12一起转动,实现工件与刀具22之间相对转动一定角度,且转动轴线平行X轴。
参照图1、4,机座1还包括立架14以及水平滑座15。立架14呈U形,其开口朝下,且开口的侧壁平行Y轴,立架14的下端固定连接至底座13的上端,工作台11位于立架14的开口内;水平滑座15整体呈板状,且为竖板,其滑动设于立架14上,水平滑座15的一侧用于间接连接机头2;X轴移动机构5设于立架14与水平滑座15之间,用于驱动水平滑座15沿X轴方向往复滑动,X轴沿水平方向延伸,并垂直Y轴。
参照图4、5,X轴移动机构5包括X轴导轨51、X轴滑套52、X轴丝杆53、X轴丝母54以及X轴电机55。
X轴导轨51设于立架14上,且并排设有两根;X轴滑套52滑动套接于X轴导轨51上,且X轴滑套52固定连接水平滑座15;X轴丝杆53转动设于立架14上,且设于两根X轴导轨51之间;X轴导轨51以及X轴丝杆53均沿平行X轴方向延伸;X轴丝母54螺纹连接X轴丝杆53,并构成丝杠副,且X轴丝母54固定连接水平滑座15;X轴电机55固定连接立架14,且X轴电机55的输出轴同轴固定连接X轴丝杆53。
X轴电机55也采用步进电机或伺服电机,X轴移动机构5独立工作时,通过控制X轴电机55的输出轴的转动角度,实现控制X轴丝杆53的转动角度,进而控制X轴丝母54沿X轴方向的平移距离,最终体现在控制水平滑座15沿X轴方向的平移距离,机头2间接连接水平滑座15,实现机头2随水平滑座15一起平移,实现工件与刀具22之间的沿X轴方向相对移动。
参照图4、5,机座1还包括竖直滑座16。沿Y轴方向上,立架14、水平滑座15、竖直滑座16依次设置。竖直滑座16整体也呈板状,且也为竖板,其滑动设于水平滑座15的一侧,竖直滑座16背离水平滑座15的一侧用于间接连接机头2;Z轴移动机构6设于水平滑座15与竖直滑座16之间,用于驱动竖直滑座16沿Z轴方向往复移动,且Z轴沿竖直方向延伸。
Z轴移动机构6包括Z轴导轨61、Z轴滑套62、Z轴丝杆63、Z轴丝母64以及Z轴电机65。
Z轴导轨61设于水平滑座15上,且并排设有两根;Z轴滑套62滑动套接于Z轴导轨61上,且Z轴滑套62固定连接竖直滑座16;Z轴丝杆63转动设于水平滑座15上,且设于两根Z轴导轨61之间;Z轴导轨61以及Z轴丝杆63均沿平行Z轴方向延伸;Z轴丝母64螺纹连接Z轴丝杆63,并构成丝杠副,且Z轴丝母64固定连接竖直滑座16;Z轴电机65固定连接水平滑座15,且Z轴电机65的输出轴同轴固定连接Z轴丝杆63。
Z轴电机65也采用步进电机或伺服电机,Z轴移动机构6独立工作时,通过控制Z轴电机65的输出轴的转动角度,实现控制Z轴丝杆63的转动角度,进而控制Z轴丝母64沿Z轴方向的平移距离,最终体现在控制竖直滑座16沿Z轴方向的平移距离,机头2间接连接竖直滑座16,实现机头2随竖直滑座16一起平移,实现工件与刀具22之间的沿Z轴方向相对移动。
参照图1、6,机头2转动设于竖直滑座16上,B轴驱动机构7设于竖直滑座16上,用于驱动机头2转动360°,且转动轴线平行Y轴。
B轴驱动机构7包括B轴转轴71、B轴电机72。
B轴转轴71转动连接竖直滑座16,其轴线平行Y轴;B轴电机72固定连接竖直滑座16,B轴电机72以及Z轴滑套62位于竖直滑座16的同一侧,且B轴电机72位于Z轴滑套62背离Z轴丝杆63的一侧,沿Y轴方向的投影,B轴电机72的投影与水平滑座15的投影之间完全不重合,并存在间隙,B轴电机72的输出轴连接B轴转轴71,且B轴电机72的输出轴与B轴转轴71之间可直接连接,或通过传动比精确的减速器连接。
刀座21固定连接B轴转轴71的端部,且刀座21、B轴电机72位于竖直滑座16的两侧。
B轴电机72也采用步进电机或伺服电机,B轴驱动机构7独立工作时,通过控制B轴电机72的输出轴的转动角度,实现控制B轴转轴71的转动角度,进而控制刀座21转动一定角度,刀具22随刀座21一起转动,实现工件与刀具22之间相对转动一定角度,且转动轴线平行Y轴。
Y轴移动机构3、X轴移动机构5、Z轴移动机构6、A轴驱动机构4以及B轴驱动机构7联动,则实现对工件表面异形复杂曲面的加工。
刀座21整体呈L形,其包括连接段211以及安装段212。连接段211固定连接B轴转轴71的端部;安装段212用于供刀具22安装;安装段212的一侧还固设有支撑件213,且支撑件213、连接段211分别位于安装段212的两侧。
机头2还包括主轴23、主电机24以及皮带25。主轴23转动连接安装段212,主轴23自身的轴线垂直Y轴,刀具22设于主轴23的端部,且刀具22、主轴23一体成型,保证刀具22与主轴23之间的位置精度;主电机24固定连接支撑件213,主轴23远离刀具22一端外周同轴设有从动环槽231,主电机24的输出轴的外周同轴设有主动环槽241,皮带25主电机24的输出轴的外周同轴设有主动环槽241,所述皮带25绕设于从动环槽231、主动环槽241内,进而构成带传动,且主轴23的转速大于主电机24的转速,有利于提高工件的表面加工精度(降低粗糙度)。
刀具22加工工件时,刀具22受工件的阻力,该阻力使得刀具22、刀座21具有向远离工件方向弯曲的趋势,缩短刀具22与B轴转轴71的轴线之间的距离,即缩短阻力的力臂,减小该阻力产生的弯矩,有利于提高刀座21的稳定性,进而有利于提高刀具22的稳定性,有利于提高加工精度。
主轴23并排设有两个,同时,主电机24、刀具22、皮带25、夹具12以及A轴驱动机构4均设有两个,且分别与主轴23一一对应,进而实现在工作台11上划分出两个工位,两个工位同步加工,有利于提高工作效率。
参照图1,机座1还包括集液槽17、防尘板18以及护板19。
底座13放置于集液槽17内,加工时,向工件上喷洒冷却液,冷却液向下流淌至集液槽17内,便于冷却液的回收;护板19设有两个,且分别位于工作台11沿X轴方向的两端,护板19的上端连接工作台11的下端,护板19的下端与底座13的上端之间存在间隙,两个护板19以及工作台11遮蔽Y轴丝杆33、Y轴导轨31,避免冷却液飞溅至Y轴移动机构3上,保证Y轴移动机构3的精度,进而保证工件的加工精度;防尘板18设于竖直滑座16的上端,防尘板18用于遮蔽Z轴丝杆63、Z轴导轨61等,避免冷却液飞溅至Z轴移动机构6上,保证Z轴移动机构6的精度,进而保证工件的加工精度。
本实施例的实施原理为:机座1上设有Y轴移动机构3、X轴移动机构5以及Z轴移动机构6,Y轴、X轴、Z轴之间两两相互垂直,实现工作台11与刀座21之间的空间平移;机座1上还设有A轴驱动机构4以及B轴驱动机构7,实现夹具12与刀座21之间的相对转动;五轴联动,实现对工件表面异形复杂曲面的加工;
刀座21上并排设有两根主轴23,配合设置的两个夹具12,实现在工作台11上划分出两个工位,两个工位同步加工,有利于提高工作效率。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。