CN213614399U - 五轴数控铣床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种五轴数控铣床，属于数控机床领域，包括床身、进给机构、夹具以及切削机构；进给机构、夹具以及切削机构均设置于床身上；切削机构连接于进给机构，用于切削工件；进给机构包括第一进给单元和第二进给单元，第二进给单元设置于第一进给单元上；夹具设置于第二进给单元上,夹具用于夹持工件；第一进给单元包括第一谐波减速器，其用于带动第二进给单元旋转；第二进给单元包括第二谐波减速器，第二谐波减速器用于带动所述夹具旋转。通过将五轴数控铣床的两个进给单元中的两个旋转轴采用高精度的谐波减速器，使旋转轴的占用空间得到了高度的浓缩，提高了铣床结构的紧凑性，减少了其他铣床所共用的部件的数量且提高了装配的精度。

Description

五轴数控铣床

技术领域

本实用新型属于数控机床领域，更具体地说，是涉及一种五轴数控铣床。

背景技术

五轴数控机是数控机床制造技术的标志性产品，是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。国际上把五轴加工技术作为一个国家工业化水平的标志，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于体，应用于复杂曲面的高效、精密自动化加工，各构型机床的产生，比如航空航天五轴加工中心，高精度五轴模具数控机床等。但是市场上的五轴数控机床普遍体积大，占用空间大并且转移很不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种五轴数控铣床，旨在解决现有技术中五轴数控机床中铣床普遍体积大，占用空间大并且转移很不方便的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种五轴数控铣床，包括：

床身、进给机构、夹具以及切削机构；所述进给机构、所述夹具以及所述切削机构均设置于所述床身上；所述切削机构连接于所述进给机构，所述切削机构用于切削工件；所述进给机构包括第一进给单元和第二进给单元，所述第二进给单元设置于所述第一进给单元上；所述夹具设置于所述第二进给单元上,所述夹具用于夹持所述工件；所述第一进给单元包括第一谐波减速器，所述第一谐波减速器用于带动所述第二进给单元旋转；所述第二进给单元包括第二谐波减速器，所述第二谐波减速器用于带动所述夹具旋转。

进一步地，所述进给机构还包括第三进给单元、第四进给单元以及第五进给单元；所述第四进给单元设置于所述第三进给单元上，所述第三进给单元设置于所述床身上；所述第一进给单元设置于所述第五进给单元上；所述第三进给单元、所述第四进给单元分别用于带动所述切削机构在第一方向和第二方向运动，所述第五进给单元用于带动所述工件在第三方向运动，所述第一方向、所述第二方向运动和所述第三方向相互垂直。

进一步地，所述第三进给单元包括第三驱动件、第三传动件以及滑板；所述第三驱动件通过所述第三传动件驱动所述滑板在所述第一方向运动；所述滑板滑动连接于所述床身；所述第四进给单元设置于所述滑板上。

进一步地，所述第四进给单元包括第四驱动件、第四传动件以及滑座，所述第四驱动件通过所述第四传动件驱动所述滑座在所述第二方向运动；所述滑座滑动连接于所述滑板；所述切削机构设置于所述滑座上。

进一步地，所述第一进给单元还包括第一驱动件和第一传动件，所述第一驱动件通过所述第一传动件带动所述第一谐波减速器，以使所述第一谐波减速器带动所述第二进给单元旋转。

进一步地，所述第二进给单元还包括第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述第二谐波减速器，以使所述第二谐波减速器带动所述夹具旋转。

进一步地，所述第五进给单元包括第五驱动件和第五传动件，所述第五驱动件通过所述第五传动件驱动所述工件在所述第三方向运动。

进一步地，所述切削机构包括同轴设置的主轴座、磁套、电枢、主轴以及刀具；

所述主轴座固定于所述滑座；

所述磁套内部中空形成腔体，所述腔体内壁设有周向阵列分布的磁性件；

所述电枢容置于所述腔体内，所述电枢与所述磁性件相互作用，以使所述磁套转动；

所述主轴穿设于所述主轴座、所述磁套以及所述电枢，所述主轴的一端与所述磁套固定连接，以使所述磁套转动时带动所述主轴转动，所述主轴的另一端连接用于切削所述工件的所述刀具。

进一步地，所述夹具包括基座、调节轴、第一钳块以及第二钳块；所述调节轴设置于所述基座上，所述第一钳块和所述第二钳块均活动连接于所述调节轴，所述调节轴用于调节所述第一钳块和所述第二钳块之间的相对距离以夹紧所述工件。

本实用新型提供的一种五轴数控铣床的有益效果在于：通过将五轴数控铣床的其中两个旋转轴采用高精度的谐波减速器，使得铣床的两个进给单元的旋转轴的占用空间得到了高度的浓缩，提高了铣床结构的紧凑性，减少了铣床其他所共用的部件的数量且提高了装配的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的五轴数控铣床的轴侧结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第三进给单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第四进给单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第五进给单元和第一进给单元的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的切削机构的剖视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的夹具的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第二进给单元的爆炸结构示意图。

图中：1、床身；2、进给机构；3、切削机构；4、夹具；5、工件；23、第三进给单元；24、第四进给单元；231、第三伺服电机；232、第三传动件；233、滑板；2321、第一齿带轮；2322、第一同步带；2323、第二齿带轮；2324、第一螺杆；2325、第一螺母；241、第四伺服电机；2421、第三齿带轮；2422、第二同步带；2423、第四齿带轮；2424、第二螺杆；243、滑座；21、第一进给单元；211、第一伺服电机；2122、第三同步带；2123、第六齿带轮；212、第一传动件；25、第五进给单元；251、第五伺服电机；252、第五传动件；2521、第七齿带轮；2522、第四同步带；2523、第四螺母；2524、第四螺杆；31、主轴座；32、磁套；33、电枢；34、主轴；35、支架；36、第一轴承；37、第二轴承；100、第一轴线；200、主轴轴线；41、基座；42、调节轴；43、第一钳块；44、第二钳块；6、连接座；22、第二进给单元；221、第二谐波减速器；222、第二伺服电机；213、第一谐波减速器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参见图1至图7,本实用新型提供了一种五轴数控铣床，包括床身1、进给机构2、夹具4以及切削机构3，其中，进给机构2、夹具4以及切削机构3设置于床身1上；切削机构3与进给机构2连接，进给机构2带动切削机构3对工件5进行切削；进给机构2包括第一进给单元21和第二进给单元22，第二进给单元22设置于第一进给单元21上，夹具4设置于第一进给单元21上，夹具4夹持以固定工件5；第一进给单元21包括第一谐波减速器213，第一谐波减速器213起传动作用，用于带动第二进给单元22旋转，同时，由于夹具4设置于第二进给单元22上、工件5固定在夹具4上，第一进给单元21间接带动了工件5旋转，以调整切削机构3与工件5的相对位置；第二进给单元22包括第二谐波减速器221，第二谐波减速器221用于带动夹具4和工件5旋转，以调整工件5与切削机构3的相对位置。

在一实施例中，第二谐波减速器221带动工件5旋转的方向为绕夹具4的中心轴旋转，第一谐波减速器213带动工件5旋转的方向为绕方向为沿床身1的宽度方向的轴旋转，即该五轴数控铣床为双转台结构。

通过将五轴铣床的其中两个旋转轴采用高精度的谐波减速器控制，使得铣床的旋转轴的占用空间得到了高度的浓缩，提高了铣床结构的紧凑性，减少了铣床其他所共用的部件的数量且提高了装配的精度。

进一步地，进给机构2还包括第三进给单元23、第四进给单元24以及第五进给单元25；第四进给单元24设置于第三进给单元23上，第三进给单元23设置在床身1上；第三进给单元23、第四进给单元24分别用于带动切削机构3在第一方向和第二方向运动，第五进给单元25用于带动工件5在第三方向运动，第一方向、第二方向运动和第三方向相互垂直。

优选地，上述第一方向、第二方向运动和第三方向分别为Y轴、Z轴和X轴方向，X轴、Z轴和Y轴方向分别为床身11的长度方向、高度方向和宽度方向，当然，也可以为X、Y、Z轴的任意组合，此处不赘述。

具体地，第三进给单元23包括第三驱动件、第三传动件232以及滑板233；第三驱动件通过第三传动件232驱动滑板233在第一方向运动；滑板233滑动连接于床身1，滑动方向为第一方向。在一优选实施例中，第三驱动件为第三伺服电机231，第三伺服电机231包括第三输出轴，第三传动件232包括第一齿带轮2321、第一同步带2322、第二齿带轮2323、第一螺杆2324和第一螺母2325，第三输出轴末端固定第一齿带轮2321，第一齿带轮2321通过第一同步带2322与第二齿带轮2323连接，第三输出轴转动时，第一齿带轮2321通过第一同步带2322带动第二齿带轮2323同步转动；第二齿带轮2323固定在第一螺杆2324上，第一螺杆2324的轴向沿第一方向，第一螺杆2324螺接于第一螺母2325，第一螺母2325固定于滑板233，第一螺杆2324随第二齿带轮2323转动时，通过第一螺母2325将旋转运动转为直线运动，使第一螺母2325沿第一方向直线运动，从而使滑板233和设置在滑板233上的第四进给单元24沿第一方向直线运动。

类似地，第四进给单元24包括第四驱动件、第四传动件242以及滑座243；第四驱动件通过第四传动件242驱动滑座243在第二方向运动；滑座243滑动连接于滑板233，滑动方向为第二方向。在一优选实施例中，第四驱动件为第四伺服电机241，第四伺服电机241包括第四输出轴，第四传动件242包括第三齿带轮2421、第二同步带2422、第四齿带轮2423、第二螺杆2424和第二螺母，第四输出轴末端固定第三齿带轮2421，第三齿带轮2421通过第二同步带2422与第四齿带轮2423连接，第四输出轴转动时，第三齿带轮2421通过第二同步带2422带动第四齿带轮2423同步转动；第四齿带轮2423固定在第二螺杆2424上，第二螺杆2424的轴向沿第二方向，第二螺杆2424螺接于第二螺母，第二螺母固定于滑座243，第二螺杆2424随第四齿带轮2423转动时，通过第二螺母将旋转运动转为直线运动，使第二螺母沿第二方向直线运动，从而使滑座243和设置在滑座243上的切削机构3沿第二方向直线运动。同时，第四进给单元24在第一方向运动时，切削机构3随滑座243同步在第一方向运动。

进一步地，第一进给单元21还包括第一驱动件和第一传动件212，第一驱动件通过第一传动件212带动第一谐波减速器213，以使第一谐波减速器213带动第二进给单元22旋转，从而间接带动工件5旋转。具体地，第一驱动件为第一伺服电机211，第一传动件212包括第五齿带轮、第三同步带2122以及第六齿带轮2123。第一伺服电机211包括第一输出轴，第一谐波减速器213包括第一波发生器、第一柔轮和第一刚轮，第一输出轴末端固定第五齿带轮，第五齿带轮通过第三同步带2122与第六齿带轮2123连接，第一输出轴转动时，第五齿带轮通过第三同步带2122带动第六齿带轮2123同步转动；第六齿带轮2123与第一波发生器一体连接，第六齿带轮2123转动时第一波发生器同步转动，挤压第一柔轮，使第一柔轮的变形不断改变，第一柔轮与第一刚轮的啮合状态也不断改变，从而实现第一柔轮相对于第一刚轮旋转，旋转方向为绕Y轴转动，第二进给单元22通过连接座6刚性连接于第一柔轮，从而实现带动第二进给单元22绕Y轴转动。

类似地，第二进给单元还包括第二驱动件，第二驱动件用于驱动第二谐波减速器221，以使第二谐波减速器221带动工件5绕夹具4的中心轴转动。具体地，第二驱动件为第二伺服电机222，第二伺服电机222包括第二输出轴，第二谐波减速器221包括第二波发生器、第二柔轮和第二刚轮，第二输出轴与第二波发生器一体连接，第二输出轴转动时第二波发生器同步转动，挤压第二柔轮，使第二柔轮的变形不断改变，第二柔轮与第二刚轮的啮合状态也不断改变，从而实现第二柔轮相对于第二刚轮旋转，旋转方向为绕夹具4的中心轴转动，用于夹持工件5的夹具4固定连接于第二柔轮，从而实现带动工件5绕夹具4的中心轴旋转。

进一步地，第五进给单元25包括第五驱动件和第五传动件252，第五驱动件通过第五传动件252驱动工件5在第三方向运动。具体地，第五驱动件为第五伺服电机251，第五传动件252包括第七齿带轮2521、第三同步带2522、第八齿带轮、第四螺杆2524和第四螺母2523；第五伺服电机251包括第五输出轴，第五输出轴末端固定第七齿带轮2521，第七齿带轮2521通过第三同步带2522与第八齿带轮连接，第五输出轴转动时，第七齿带轮2521通过第三同步带2522带动第八齿带轮同步转动；第八齿带轮固定在第四螺杆2524上，第四螺杆2524的轴向沿第三方向，第四螺杆2524螺接于第四螺母2523，第四螺母2523上设有第一进给单元21，第四螺杆2524随第八齿带轮转动时，通过第四螺母2523将旋转运动转为直线运动，使第四螺母2523沿第三方向直线运动，从而使设置于其上的第一进给单元21沿第三方向直线运动，再通过第一进给单元21带动第二进给单元22、第二进给单元22带动夹具4，最终实现工件5在第三方向直线运动。

进一步地，在一实施例中，夹具44包括基座41、调节轴42、第一钳块43和第二钳块44，基座41为圆盘形，调节轴42设置在基座41上，位于基座41的中间位置，第一钳块43和第二钳块44均活动连接于调节轴42，且分别位于调节轴42中心的相对两侧，调节轴42中心的相对两侧的部分分别开设有螺向相反的螺纹，对应地，第一钳块43和第二钳块44分别设有与调节轴42螺接的螺纹孔，转动调节轴42时，第一钳块43和第二钳块44向相反的方向直线运动。第一钳块43和第二钳块44配合形成适配于工件5的夹持形状，当第一钳块43和第二钳块44相互靠近达到一定距离时，将工件5夹紧。

进一步地，如图5所示，在一实施例中，驱动机构包括主轴座31、磁套32、电枢33、主轴34和刀具，主轴座31、磁套32、电枢33、主轴34以及刀具同轴设置，其中：主轴座31固定连接于滑座243，主轴座31上固定有支架35，支架35与主轴座31同轴设置；磁套32内部中空，形成一腔体，腔体内壁上设有沿周向且阵列分布的磁性件，磁性件为磁铁等永磁体；电枢33容置于腔体内，给电枢33通电时，电枢33与磁性件相互作用，使磁套32转动，电枢33设置于支架35的上方并支撑于支架35；主轴34穿设于主轴座31、磁套32以及电枢33，主轴34的上端与磁套32固定连接，磁套32转动时，带动主轴34转动，刀具固定连接于主轴34的下端，主轴34转动时，带动刀具对钥匙进行切削，在主轴34上套设有第一轴承36和第二轴承37，以降低主轴34运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度。同时，磁套32上设有若干小孔，以方便进行散热。通过在主轴34上直接固定切削件，且利用电枢33和磁性件将主轴34设置为可转动件，无须引入驱动部件，如电机和传动件等，极大地缩减了零部件数量，节省了占用体积，使得五轴数控铣床整体占用体积更小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种五轴数控铣床，其特征在于，包括床身、进给机构、夹具以及切削机构；所述进给机构、所述夹具以及所述切削机构均设置于所述床身上；所述切削机构连接于所述进给机构，所述切削机构用于切削工件；所述进给机构包括第一进给单元和第二进给单元，所述第二进给单元设置于所述第一进给单元上；所述夹具设置于所述第二进给单元上，所述夹具用于夹持所述工件；所述第一进给单元包括第一谐波减速器，所述第一谐波减速器用于带动所述第二进给单元旋转；所述第二进给单元包括第二谐波减速器，所述第二谐波减速器用于带动所述夹具旋转。

2.根据权利要求1所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述进给机构还包括第三进给单元、第四进给单元以及第五进给单元；所述第四进给单元设置于所述第三进给单元上，所述第三进给单元设置于所述床身上；所述第一进给单元设置于所述第五进给单元上；所述第三进给单元、所述第四进给单元分别用于带动所述切削机构在第一方向和第二方向运动，所述第五进给单元用于带动所述工件在第三方向运动，所述第一方向、所述第二方向运动和所述第三方向相互垂直。

3.根据权利要求2所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述第三进给单元包括第三驱动件、第三传动件以及滑板；所述第三驱动件通过所述第三传动件驱动所述滑板在所述第一方向运动；所述滑板滑动连接于所述床身；所述第四进给单元设置于所述滑板上。

4.根据权利要求3所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述第四进给单元包括第四驱动件、第四传动件以及滑座，所述第四驱动件通过所述第四传动件驱动所述滑座在所述第二方向运动；所述滑座滑动连接于所述滑板；所述切削机构设置于所述滑座上。

5.根据权利要求1所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述第一进给单元还包括第一驱动件和第一传动件，所述第一驱动件通过所述第一传动件带动所述第一谐波减速器，以使所述第一谐波减速器带动所述第二进给单元旋转。

6.根据权利要求1所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述第二进给单元还包括第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述第二谐波减速器，以使所述第二谐波减速器带动所述夹具旋转。

7.根据权利要求2所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述第五进给单元包括第五驱动件和第五传动件，所述第五驱动件通过所述第五传动件驱动所述工件在所述第三方向运动。

8.根据权利要求4所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述切削机构包括同轴设置的主轴座、磁套、电枢、主轴以及刀具；

所述主轴座固定于所述滑座；

所述磁套内部中空形成腔体，所述腔体内壁设有周向阵列分布的磁性件；

所述电枢容置于所述腔体内，所述电枢与所述磁性件相互作用，以使所述磁套转动；

所述主轴穿设于所述主轴座、所述磁套以及所述电枢，所述主轴的一端与所述磁套固定连接，以使所述磁套转动时带动所述主轴转动；所述主轴的另一端连接用于切削所述工件的所述刀具。

9.根据权利要求1所述的五轴数控铣床，其特征在于，所述夹具包括基座、调节轴、第一钳块以及第二钳块；所述调节轴设置于所述基座上，所述第一钳块和所述第二钳块均活动连接于所述调节轴，所述调节轴用于调节所述第一钳块和所述第二钳块之间的相对距离以夹紧所述工件。

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