CN212444385U - 一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床，包括机床床身，机床床身上设有基座和龙门框架，基座上设有X轴滑台和第一驱动机构，所述X轴滑台上设有A轴箱体，所述A轴箱体上设有A轴，所述A轴用于安装圆形棒料；龙门框架包括两立柱和一横梁，横梁上设有Y轴滑台和第二驱动机构，Y轴滑台上设有Z轴滑台和第三驱动机构，所述Z轴滑台的下部安装有B轴和用于驱动B轴进行360°自转的第二驱动装置，所述第二驱动装置为电主轴，电主轴上套设有工作砂轮。采用上述结构，加工过程中，B轴轻量化，转动惯量小，磨削轻快，可以提高工件的加工精度和提供工件的加工效率。同时，设备的整体刚性强，满足灵活性、方便性和快速加工的要求。

Description

一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床

技术领域

本实用新型属于数控磨床技术领域，具体的说，是关于一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床。

背景技术

五轴联动刀具数控磨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。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。

传统的五轴联动刀具数控磨床，其五轴的排布方式为X/Y/Z/A轴组成一部分，B轴组成另一部分。但该结构已经不能满足现代化生产加工的需要。现有的五轴联动数控机床，其五轴的排布方式通常是X/Y/A轴组成一部分，Z/B轴组成一部分。A轴安装于X轴滑台上，X轴滑台坐落在Y轴滑台上；或者，A轴安装于Y轴滑台上，Y轴滑台坐落在X轴滑台上；同时，B轴坐落在Z轴滑台上，Z轴上设有电主轴，电主轴上套设有工作砂轮；或者，Z轴滑台坐落在B轴上，B轴上放置有电主轴，电主轴上套设有工作砂轮。

但是，Z轴坐落在B轴上的形式，B轴旋转过程除了克服工作负载之外，还需要负担Z轴整体及电主轴（砂轮工作轴）的重量，过大的承重会使得B轴圆弧转动磨削只能使用低速旋转，降低了工作效率。特别是在急停急转过程中，Z轴整体及电主轴（砂轮工作轴）自重产生的冲击惯量对B轴造成额外磨损，影响设备长期稳定工作的精度。

另外，现有的五轴联动刀具数控磨床的Z轴通常采用C型立柱，整体刚性不够强，使其加工能力受到一定限制。因此有必要加以改进。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床，以解决现有五轴联动刀具数控磨床的工作效率低、刚性不够强的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床，包括机床床身，机床床身上设有基座和龙门框架，所述基座上设有X轴滑台和用于驱动X轴滑台前后移动的第一驱动机构，所述X 轴滑台上设有A轴箱体，所述A轴箱体上设有A轴，所述X轴滑台上还设有用于驱动A轴进行360°自转的第一驱动装置，所述A轴用于安装圆形棒料；

所述龙门框架包括两立柱和设于两立柱上部的横梁，所述横梁上设有Y轴滑台以及设有用于驱动Y轴滑台相对基座左右滑动的第二驱动机构，所述Y轴滑台上设有Z轴滑台以及设有用于驱动Z轴滑台相对Y轴滑台上升或下降的第三驱动机构，所述Z轴滑台的下部安装有B轴和用于驱动B轴进行360°自转的第二驱动装置，所述第二驱动装置为电主轴，电主轴上套设有工作砂轮，通过电主轴带动工作砂轮转动。B轴安装于Z轴滑台的下部位置，B轴旋转过程只需要克服工作负载，实现了B轴尽量轻型化。

根据本实用新型，所述电主轴的左侧设有3D检测探针，用于对完成后的工件进行测量。

根据本实用新型，所述第一驱动机构包括第一滚珠丝杠和用于驱动第一滚珠丝杠上的第一滚珠滑动的第一电机，所述第一滚珠与X轴滑台固定连接或可拆卸连接。

进一步的，所述第一电机为伺服电机。

根据本实用新型，所述第二驱动机构包括第二滚珠丝杠和用于驱动第二滚珠丝杠上的第二滚珠前后滑动的第二电机，所述第二滚珠与Y轴滑台固定连接或可拆卸连接。

进一步的，所述第二电机为伺服电机。

根据本实用新型，所述第三驱动机构包括第三滚珠丝杠和用于驱动第三滚珠丝杠上的第三滚珠上下滑动的第三电机，所述第三滚珠与Z轴滑台固定连接或可拆卸连接。

进一步的，所述第三电机为伺服电机。

根据本实用新型，所述基座的上方的前后两端分别设有第一导轨和第二导轨，所述X轴滑台的底部设有第一滑槽和第二滑槽，或者，基座的上方的前后两端分别设有第一滑槽和第二滑槽，所述X轴滑台的底部设有第一导轨和第二导轨，

所述第一导轨与第一滑槽相匹配，所述第二导轨与第二滑槽相匹配，使得所述X轴滑台可相对所述基座左右滑动。

进一步的，所述第一导轨的上端面高于第二导轨的上端面，或者，第二导轨的上端面高于第一导轨的上端面，使得第一导轨和第二导轨之间形成落差导轨，采用落差导轨结构，加工过程中当受到较强弯曲倾覆力，较高支撑导轨部分将弯曲倾覆力分解出较大部分为垂直分力，再将垂直分力通过床身机构传导作用于地面，大大降低X轴实际所受的弯曲倾覆力，这样的好处是使得加工过程中，X轴受力减少，进而减小形变，最大限度的保障设备加工时的精度。

根据本实用新型，所述第一驱动装置为伺服电机。

根据本实用新型，所述机床床身上设有减震孔，用于减震。

根据本实用新型，所述立柱上设有减震孔，用于减震。

根据本实用新型，所述立柱的底部的上部窄、下部宽，且两立柱对称设置，可以实现更高的机械稳定性。

本实用新型的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其有益效果是：

1、本申请的B轴安装于Z轴滑台的下部位置， B轴旋转过程中只需要克服工作负载，实现了B轴尽量轻型化。在进行圆弧转动磨削时，B轴可以实现快速转动，极大的减小急停急转时运动惯性，提高工件加工精度的同时也提高了工作效率。同时通过Z轴滑台的上下运动，实现对工件上下不同位置的加工。此结构，极大提高设备的整体灵活性、方便性，满足快速加工的要求。

2、采龙门框式结构，整体刚性更强，同时，采用Y/Z/B轴+X/A轴可以实现设备小型化，节省车间空间。

3、其排布方式为：Y/Z/B轴组成一部分，X/A轴组成一部分。让A轴（工件的旋转轴）坐落在一个X轴上，由于X轴相对其他部件为质量最小的，所以运动轻便，可以实现工件前后快速移动，减小急停急动时运动惯性，提高工件加工精度的同时也提高了工作效率。B轴（加工输出轴）与Y轴/Z轴组成另外一部分，实现了B轴尽量轻型化，进一步提高工作效率。

4、X轴滑台与基座之间的导轨采用落差导轨结构，加工过程中当受到较强弯曲倾覆力，较高支撑导轨部分将弯曲倾覆力分解出较大部分为垂直分力，再将垂直分力通过床身机构传导作用于地面，大大降低X轴实际所受的弯曲倾覆力，这样的好处是使得加工过程中，X轴受力减少，进而减小形变，最大限度的保障设备加工时的精度。

附图说明

图1为本实用新型的龙门框式五轴联动刀具数控磨床的立体图示意图。其中，箭头方向表示各轴的运动方向。

图2为本实用新型的龙门框式五轴联动刀具数控磨床的右视图示意图。

具体实施方式

以下结合具体附图，对本实用新型的一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床作进一步详细说明。在本实施例的描述中，除非另有说明，术语 “前”、“后”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的龙门框式五轴联动刀具数控磨床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实用新型的限制。

本实施例中的X轴，即左右运动轴；Y轴为前后运动轴；Z轴为上下运动轴。A轴是圆棒工件安装轴（可360°分度旋转），B轴是工作砂轮旋转轴。应理解，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。例如，将本实用新型的轴的叫法改变，如圆棒工件安装轴，将A轴改为T轴，仅轴的名称不同。这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，为本实用新型的一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床，包括机床床身1，机床床身1上设有基座2和龙门框架3，所述基座2上设有X轴滑台4和用于驱动X轴滑台4前后移动的第一驱动机构，所述X轴滑台4上设有A轴箱体5，所述A轴箱体5上设有A轴51，所述X轴滑台4上还设有用于驱动A轴51进行360°自转的第一驱动装置53，所述A轴51用于安装圆形棒料52。应该说明，A轴箱体50和A轴51之间的安装方式为现有技术，圆形棒料52水平设置，A轴51与圆形棒料52的安装方式为现有技术。所述第一驱动装置为伺服电机。

所述第一驱动机构包括第一滚珠丝杠和用于驱动第一滚珠丝杠上的第一滚珠滑动的第一电机61，所述第一滚珠与X轴滑台4固定连接或可拆卸连接。所述第一电机61为伺服电机。

所述龙门框架3包括两立柱31和设于两立柱31上部的横梁32，所述横梁32上设有Y轴滑台7以及设有用于驱动Y轴滑台7相对基座2左右滑动的第二驱动机构，所述Y轴滑台7上设有Z轴滑台8以及设有用于驱动Z轴滑台8相对Y轴滑台7上升或下降的第三驱动机构，所述Z轴滑台8的下部安装有B轴9和用于驱动B轴9进行360°自转的第二驱动装置，所述第二驱动装置为电主轴91，电主轴91上套设有工作砂轮92，通过电主轴带动工作砂轮转动。B轴9安装于Z轴滑台8的下部位置，B轴9旋转过程只需要克服工作负载，实现了B轴尽量轻型化。

所述电主轴91的左侧设有3D检测探针93，用于对完成后的工件进行测量。

所述立柱31的底部的上部窄、下部宽，且两立柱31对称设置，可以实现更高的机械稳定性，从而使得加工过程中，减小形变，最大限度的保障设备加工时的精度。

所述立柱31的底部为对称结构，以实现更高的机械稳定性。

所述第二驱动机构包括第二滚珠丝杠101和用于驱动第二滚珠丝杠101上的第二滚珠前后滑动的第二电机102，所述第二滚珠与Y轴滑台7固定连接或可拆卸连接。所述第二电机为伺服电机。

所述第三驱动机构包括第三滚珠丝杠和用于驱动第三滚珠丝杠上的第三滚珠上下滑动的第三电机103，所述第三滚珠与Z轴滑台8固定连接或可拆卸连接。所述第三电机为伺服电机。

所述基座2的上方的前后两端分别设有第一导轨21和第二导轨22，所述X轴滑台的底部设有第一滑槽31和第二滑槽32，或者，基座的上方的前后两端分别设有第一滑槽和第二滑槽，所述X轴滑台的底部设有第一导轨和第二导轨，所述第一导轨21与第一滑槽41相匹配，所述第二导轨22与第二滑槽42相匹配，使得所述X轴滑台4可相对所述基座2左右滑动。

进一步的，所述第一导轨21的上端面高于第二导轨22的上端面，或者，第二导轨22的上端面高于第一导轨21的上端面，使得第一导轨21和第二导轨22之间形成落差导轨，采用落差导轨结构，加工过程中当受到较强弯曲倾覆力，较高支撑导轨部分将弯曲倾覆力分解出较大部分为垂直分力，再将垂直分力通过床身机构传导作用于地面，大大降低X轴实际所受的弯曲倾覆力，这样的好处是使得加工过程中，X轴受力减少，进而减小形变，最大限度的保障设备加工时的精度。

所述机床床身和立柱上均设有减震孔10，用于减震。

本实用新型龙门框式五轴联动刀具数控磨床的加工过程如下：

将圆形棒料52安装在A轴51上，工作砂轮92安装在电主轴91上。通过X轴滑台4带动A轴51左右运动实现圆形棒料52的前后磨削，通过Y轴滑台7带动Z轴滑台/B轴的前后运动实现圆形棒料52的外圆磨削，通过Z轴滑台8带动B轴9上下运动实现圆形棒料的上下磨削，通过B轴9的旋转运动实现圆形棒料的圆弧磨削。通过A轴9的分度旋转运动实现圆形棒料的分度磨削。此结构，极大提高设备的整体刚性、整体灵活性、方便性，满足快速加工的要求。

Claims (10)

1.一种龙门框式五轴联动刀具数控磨床，包括机床床身，其特征在于，机床床身上设有基座和龙门框架，所述基座上设有X轴滑台和用于驱动X轴滑台前后移动的第一驱动机构，所述X轴滑台上设有A轴箱体，所述A轴箱体上设有A轴，所述X轴滑台上还设有用于驱动A轴进行360°自转的第一驱动装置，所述A轴用于安装圆形棒料；

所述龙门框架包括两立柱和设于两立柱上部的横梁，所述横梁上设有Y轴滑台以及设有用于驱动Y轴滑台相对基座左右滑动的第二驱动机构，所述Y轴滑台上设有Z轴滑台以及设有用于驱动Z轴滑台相对Y轴滑台上升或下降的第三驱动机构，所述Z轴滑台的下部安装有B轴和用于驱动B轴进行360°自转的第二驱动装置，所述第二驱动装置为电主轴，电主轴上套设有工作砂轮。

2.如权利要求1所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述电主轴的左侧设有3D检测探针。

3.如权利要求1所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一滚珠丝杠和用于驱动第一滚珠丝杠上的第一滚珠滑动的第一电机，所述第一滚珠与X轴滑台固定连接或可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二滚珠丝杠和用于驱动第二滚珠丝杠上的第二滚珠前后滑动的第二电机，所述第二滚珠与Y轴滑台固定连接或可拆卸连接。

5.如权利要求1所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述第三驱动机构包括第三滚珠丝杠和用于驱动第三滚珠丝杠上的第三滚珠上下滑动的第三电机，所述第三滚珠与Z轴滑台固定连接或可拆卸连接。

6.如权利要求1所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述基座的上方的前后两端分别设有第一导轨和第二导轨，所述X轴滑台的底部设有第一滑槽和第二滑槽，或者，基座的上方的前后两端分别设有第一滑槽和第二滑槽，所述X轴滑台的底部设有第一导轨和第二导轨，

所述第一导轨与第一滑槽相匹配，所述第二导轨与第二滑槽相匹配，使得所述X轴滑台可相对所述基座左右滑动。

7.如权利要求6所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述第一导轨的上端面高于第二导轨的上端面，或者，第二导轨的上端面高于第一导轨的上端面，使得第一导轨和第二导轨之间形成落差导轨。

8.如权利要求1-7任一项所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述机床床身上设有减震孔。

9.如权利要求1-7任一项所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述立柱上设有减震孔。

10.如权利要求1-7任一项所述的龙门框式五轴联动刀具数控磨床，其特征在于，所述立柱的底部的上部窄、下部宽，且两立柱对称设置。

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