CN215616439U - 一种新型结构的五轴加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数控加工设备技术领域，公开了一种新型结构的五轴加工中心，包括：机壳内分别设有工作腔，刀库腔以及机组腔；旋转工作台安装在工作腔内，驱动工件旋转加工；移动刀库安装在刀库腔内；XYZ轴移动机组安装在机组腔内；摆头装置安装在XYZ轴移动机组上，经由XYZ轴移动机组驱动沿X轴、Y轴以及Z轴移动对工件切削加工。具有结构布置合理，简化其结构设置，操作方便，使用寿命长。

Description

一种新型结构的五轴加工中心

技术领域

本实用新型涉及数控加工设备技术领域，特别涉及一种新型结构的五轴加工中心。

背景技术

五轴联动加工中心也叫五轴加工中心，是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的加工中心，这种加工中心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。

在相关的五轴加工中心中，存在将工作在安装在移动模组上的情况，当对于一些重量较大的产品而言，移动模组驱动移动困难，同时，由于重量较大，移动模组易产生形变，而影响对产品的加工精度，不利于实际使用。

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存在的缺陷，提供一种新型结构的五轴加工中心，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：

一种新型结构的五轴加工中心，包括：

机壳，其用于安装以及安装机械部件，所述机壳内分别设有用于加工工件的工作腔，用于安装移动刀库的刀库腔以及用于安装XYZ轴移动机组的机组腔；

旋转工作台，所述旋转工作台安装在所述工作腔内，所述旋转工作台驱动工件旋转加工；

移动刀库，所述移动刀库安装在所述刀库腔内，所述刀库腔设于所述工作腔的一侧；

XYZ轴移动机组，所述XYZ轴移动机组安装在所述机组腔内，所述机组腔设于所述工作腔的后方；

摆头装置，所述摆头装置安装在所述XYZ轴移动机组上，经由所述XYZ轴移动机组驱动沿X轴、Y轴以及Z轴移动对工件切削加工。

进一步地，所述XYZ轴移动机组包括安装在所述机壳上的Y轴模组，安装在所述Y轴模组上的立柱，所述立柱的侧面上安装X轴模组，安装在所述X轴模组的基座以及安装在所述基座上的Z轴模组，所述Z轴模组与所述摆头装置相连接，所述Y轴模组驱动所述立柱沿Y轴移动，所述X轴模组驱动所述基座沿X轴移动，所述Z轴模组驱动所述摆头装置沿Z轴移动。

进一步地，所述X轴模组、Y轴模组以及Z轴模组均采用滚珠丝杠模组。

进一步地，该五轴加工中心还包括一副以上的Y轴导向组件、一副以上的X轴导向组件、一副以上的Z轴导向组件以及辅助导向组件，所述Y轴导向组件与所述Y轴模组相平行设置，所述Y轴导向组件与所述立柱连接；所述X轴导向组件与所述X轴模组相平行设置，所述X轴导向组件与所述基座连接；所述Z轴导向组件与所述Z轴模组相平行，所述Z轴导向组件与所述摆头装置相连接；所述辅助导向组件安装在所述立柱的上部，所述辅助导向组件沿所述立柱X轴向安装，其中，所述辅助导向组件与所述基座相连接。

进一步地，所述旋转工作台包括安装在所述工作腔上的底座，安装在所述底座上的第一旋转装置以及安装在所述第一旋转装置上的工作台，所述第一旋转装置驱动所述工作台旋转。

进一步地，所述工作腔与所述刀库腔之间设置有纵向移动的活动门，所述移动刀库包括移动模组，设置在所述移动模组上的刀库支架以及设置在所述刀库支架上的刀盘，所述移动模组驱动所述刀盘通过所述活动门进入工作腔。

进一步地，所述工作腔与所述机组腔之间设有三向活动护罩；所述三向活动护罩包括与所述机壳相连接的框体，所述框体内安装移动框，所述移动框与框体之间设有一副以上的X轴活动片和一副以上的Z轴活动片连接，所述移动框的开口处设有用于与所述摆头装置相配合的Y轴护罩，所述Y轴护罩与所述移动框活动连接。

进一步地，所述移动框靠近所述Y轴护罩的位置处设有一个以上的清扫部件，所述清扫部件对所述Y轴护罩的外壁清扫。

进一步地，所述摆头装置包括安装在所述Z轴模组上的摆头基座，安装在所述摆头基座上的第二旋转装置以及与所述第二旋转装置相连接的主轴，所述第二旋转装置驱动所述主轴旋转对工件加工。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的主要结构组成包括旋转工作台、移动刀库、XYZ轴移动机组以及摆头装置，其结构组成简单，通过合理的结构布置，对工件进行加工，同时，采用独立的XYZ轴移动机组来对摆头组件进行移动控制，旋转工作台直接安装在机壳上，对重量大的工件，避免机械部件收到重力作用发生形变，对加工精度造成影响。

进一步，通过设置的X轴导向组件、Y轴导向组件、Z轴导向组件以及辅助导向组件的协同作用，提高XYZ轴移动机组的移动流畅性；通过设置三向活动护罩来对机械部件形成保护，避免加工过程中的切屑的飞散掉落至设备的机械部件上。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型内部的结构示意图。

图3是本实用新型的部分结构示意图。

图4是旋转工作台的结构示意图。

图5是本实用新型的部分结构示意图。

图6是移动刀库的结构示意图。

图7是本实用新型的部分结构示意图。

图8是三向活动护罩的结构示意图。

图9是框体和移动框的结构示意图。

图10移动框和清洗部件的结构示意图。

图11是图10的局部放大结构示意图。

图12是摆头装置的结构示意图。

附图标记：1.机壳；2.工作腔；3.刀库腔；4.机组腔；5.旋转工作台；6.移动刀库；7.XYZ轴移动机组；8.摆头装置；9.Y轴模组；10.立柱；11.X轴模组；12.基座；13.Z轴模组；14.Y轴导向组件；15.X轴导向组件；16.Z轴导向组件；17.辅助导向组件；18.底座；19.第一旋转装置；20.工作台；21.活动门；22.移动模组；23.刀库支架；24.刀盘；25.三向活动护罩；26.框体；27.移动框；28.X轴活动片；29.Z轴活动片；30.Y轴护罩；31.清扫部件；32.摆头基座；33.第二旋转装置；34.主轴。

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。

如图1-12所示，为本实用新型的一种新型结构的五轴加工中心，包括：机壳1，其用于安装以及安装机械部件，所述机壳1内分别设有用于加工工件的工作腔2，用于安装移动刀库6的刀库腔3以及用于安装XYZ轴移动机组7的机组腔4；旋转工作台5，所述旋转工作台5安装在所述工作腔2内，所述旋转工作台5驱动工件旋转加工；移动刀库6，所述移动刀库6安装在所述刀库腔3内，所述刀库腔3设于所述工作腔2的一侧；XYZ轴移动机组7，所述XYZ轴移动机组7安装在所述机组腔4内，所述机组腔4设于所述工作腔2的后方；摆头装置8，所述摆头装置8安装在所述XYZ轴移动机组7上，经由所述XYZ轴移动机组8驱动沿X轴、Y轴以及Z轴移动对工件切削加工。

鉴于背景技术中的记载，在加工对象为重量较大的工件时，如若采用旋转工作台5安装在移动装置上，则移动装置存在驱动困难以及在重力作用下，机械部件易发生形变，对加工精度造成影响。同时，现有的五轴加工中心其结构设置复杂，结构布局不合理，不利于生产制备。

对此，本实用新型中提出了一种新型结构的五轴加工中心，其主要组成包括：旋转工作台5，移动刀库6，XYZ轴移动机组7以及摆头装置8，旋转工作台5主要用于安装工件；移动刀库6上安装刀具，根据加工需求选择所需刀具；XYZ轴移动机组7主要用于带动摆头装置8在X轴、Y轴以及Z轴移动；摆头装置8进行对工件的摆动加工，由XYZ轴移动机组7的三方向的移动，旋转工作台5的转动以及摆头装置8的转动实现五轴联动，对工件进行切削加工操作。

在机壳1上设置了工作腔2、刀库腔3以及机组腔4分别实现对旋转工作台5，移动刀库6以及XYZ轴移动机组的分区安装，更便于后续各个加工操作的有序进行。

该新型结构的五轴加工中心的具体使用过程为：将工件安装在旋转工作台5上，摆头装置8在XYZ轴移动机组7的带动下，对工件进行加工，在需换刀时，摆头装置8在XYZ轴移动机组7移动，移动刀库6移出进行换刀，进而继续加工。在加工重量大的工件时，由于工件直接安装在旋转工作台5上，无需移动模组进行移动，能够避免XYZ轴移动机组7在承受过大重力造成形变，同时，通过合理的结构布置方式，能够更有序对工件加工。

如图3所示，所述XYZ轴移动机组7包括安装在所述机壳1上的Y轴模组9，安装在所述Y轴模组9上的立柱10，所述立柱10的侧面上安装X轴模组11，安装在所述X轴模组11的基座12以及安装在所述基座12上的Z轴模组13，所述Z轴模组13与所述摆头装置8相连接，所述Y轴模组11驱动所述立柱10沿Y轴移动，所述X轴模组11驱动所述基座12沿X轴移动，所述Z轴模组13驱动所述摆头装置8沿Z轴移动。

具体地，所述X轴模组11、Y轴模组9以及Z轴模组13均采用滚珠丝杠模组。滚珠丝杠模组主要组成包括电机以及滚珠丝杠，以下采用Y轴模组11进行说明，Y轴模组9包括电机以及滚珠丝杠，由于立柱10套设在Y轴模组9的滚珠丝杠上，在Y轴模组9的电机转动时，则立柱10在Y轴模组9的丝杠沿Y轴向移动。X轴模组11与Z轴模组13的工作原理与上述Y轴模组9的工作原理相同，对此不再过多赘述。

进一步地，如图3所示，该五轴加工中心还包括一副以上的Y轴导向组件14、一副以上的X轴导向组件15、一副以上的Z轴导向组件16以及辅助导向组件17，所述Y轴导向组件14与所述Y轴模组9相平行设置，所述Y轴导向组件14与所述立柱10连接；所述X轴导向组件15与所述X轴模组11相平行设置，所述X轴导向组件15与所述基座12连接；所述Z轴导向组件16与所述Z轴模组13相平行，所述Z轴导向组件16与所述摆头装置8相连接；所述辅助导向组件17安装在所述立柱10的上部，所述辅助导向组件17沿所述立柱10的X轴向安装，其中，所述辅助导向组件10与所述基座12相连接。

为提高XYZ轴移动机组7的移动的流畅性，通过增设X轴导向组件15，Y轴导向组件14，Z轴导向组件16以及辅助导向组件17，上述导向组件主要包括滑轨以及与滑轨相配合的滑块，在使用中，所采用的Y轴导向组件14为四副，四副Y轴导向组件14分别安装在立柱10和机壳1的位置处，立柱10连接Y轴导向组件14的滑块，在滑轨上更为顺畅移动。X轴导向组件15以及Z轴导向组件16工作原理与Y轴导向组件14相同。由于基座12是安装在立柱10的侧面上，为了提高对基座12的支撑作用，还设置了辅助导向组件17，基座12上设置了向外突出的侧板，通过侧板安装在辅助导向组件14上，为基座12提供支撑力，同时基座12沿X轴向移动更为顺畅。

如图4所示，所述旋转工作台5包括安装在所述工作腔2上的底座18，安装在所述底座18上的第一旋转装置19以及安装在所述第一旋转装置19上的工作台20，所述第一旋转装置19驱动所述工作台20旋转。

该底座18和机壳1为一体结构，其中，机壳1与底座18的安装面为倾斜面，便于对工件加工中切屑的聚集，第一旋转装置19采用DD电机，优选力矩电机，通过力矩电机的旋转带动工作台20的转动，便于对工件进行加工。

进一步地，如图5所示，所述工作腔2与所述刀库腔3之间设置有纵向移动的活动门21，所述移动刀库6包括移动模组22，设置在所述移动模组22上的刀库支架23以及设置在所述刀库支架23上的刀盘24，所述移动模组22驱动所述刀盘24通过所述活动门21进入工作腔2。

在实施中，采用活动门21进行隔断工作腔2和刀库腔3，一方面能够形成各个独立空间，另一方面能够避免加工切屑飞散至刀库腔3，更重要的是在换刀操作中，形成更为有序的换刀，例如，在需要换刀时，XYZ轴移动机组7带动摆头装置8向移动刀库位置6移动，同时活动门21向上移动打开，在移动模组22驱动下，带动刀盘24通过活动门21移出，进行换刀操作，换刀结束后，在移动模组22的驱动下，刀盘24回到刀库腔3，活动门21向下移动关闭，隔断工作腔2和刀库腔3.

如图7-9所示，所述工作腔2与所述机组腔4之间设有三向活动护罩25；所述三向活动护罩25包括与所述机壳1相连接的框体26，所述框体26内安装移动框27，所述移动框27与框体26之间设有一副以上的X轴活动片28和一副以上的Z轴活动片29连接，所述移动框27的开口处设有用于与所述摆头装置8相配合的Y轴护罩30，所述Y轴护罩30与所述移动框27活动连接。

为避免在对工件加工的过程中，切屑的到处飞散，例如掉落至设备的丝杠位置或者其它难以清理的位置，容易对设备的机械部件造成影响以及清洁不便的问题。对此，通过设置三向活动护罩25进行隔断切屑向其它位置的飞散，其在使用时，例如XYZ轴移动机组7向X轴向移动，则相应的X轴活动片28发生收缩以及伸长，向Z轴向移动，则相应的Z轴活动片29发生收缩以及伸长，优选的，X轴活动片28和Z轴活动片29采用盔甲防护罩。而Y轴护罩30是套设在摆头装置8上，Y轴护罩30与移动框27之间活动连接，当需Y轴移动时，则Y轴护罩30跟随摆头装置8一起Y轴移动，从而形成对机械设备的保护，切屑能够集中于工作腔2，便于后续的清扫操作。

如图10-11所示，所述移动框27靠近所述Y轴护罩30的位置处设有一个以上的清扫部件31，所述清扫部件31对所述Y轴护罩30的外壁清扫。由于移动框27与Y轴护罩30之间活动连接，存在间隙，在对工件的加工中，Y轴护罩30的外壁存在粘附切屑的可能，为避免Y轴护罩30缩回机组腔4时，将切屑带入机组腔4，故通过设置清扫部件31，优选为毛刷，清扫部件31安装在移动框27上，当Y轴护罩30缩回时，能够将Y轴护罩30外壁上粘附的切屑扫落。

具体地，如图12所示，所述摆头装置8包括安装在所述Z轴模组13上的摆头基座32，安装在所述摆头基座32上的第二旋转装置33以及与所述第二旋转装置相33连接的主轴34，所述第二旋转装置33驱动所述主轴34旋转对工件加工。

第二旋转装置33优选为DD电机，例如力矩电机，通过力矩电机的转动，带动主轴34的转动，实现对工件的加工。

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 (9)

1.一种新型结构的五轴加工中心，其特征在于，包括：

机壳，其用于安装以及安装机械部件，所述机壳内分别设有用于加工工件的工作腔，用于安装移动刀库的刀库腔以及用于安装XYZ轴移动机组的机组腔；

旋转工作台，所述旋转工作台安装在所述工作腔内，所述旋转工作台驱动工件旋转加工；

移动刀库，所述移动刀库安装在所述刀库腔内，所述刀库腔设于所述工作腔的一侧；

XYZ轴移动机组，所述XYZ轴移动机组安装在所述机组腔内，所述机组腔设于所述工作腔的后方；

摆头装置，所述摆头装置安装在所述XYZ轴移动机组上，经由所述XYZ轴移动机组驱动沿X轴、Y轴以及Z轴移动对工件切削加工。

2.根据权利要求1所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述XYZ轴移动机组包括安装在所述机壳上的Y轴模组，安装在所述Y轴模组上的立柱，所述立柱的侧面上安装X轴模组，安装在所述X轴模组的基座以及安装在所述基座上的Z轴模组，所述Z轴模组与所述摆头装置相连接，所述Y轴模组驱动所述立柱沿Y轴移动，所述X轴模组驱动所述基座沿X轴移动，所述Z轴模组驱动所述摆头装置沿Z轴移动。

3.根据权利要求2所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述X轴模组、Y轴模组以及Z轴模组均采用滚珠丝杠模组。

4.根据权利要求2所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：该五轴加工中心还包括一副以上的Y轴导向组件、一副以上的X轴导向组件、一副以上的Z轴导向组件以及辅助导向组件，所述Y轴导向组件与所述Y轴模组相平行设置，所述Y轴导向组件与所述立柱连接；所述X轴导向组件与所述X轴模组相平行设置，所述X轴导向组件与所述基座连接；所述Z轴导向组件与所述Z轴模组相平行，所述Z轴导向组件与所述摆头装置相连接；所述辅助导向组件安装在所述立柱的上部，所述辅助导向组件沿所述立柱X轴向安装，其中，所述辅助导向组件与所述基座相连接。

5.根据权利要求4所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述旋转工作台包括安装在所述工作腔上的底座，安装在所述底座上的第一旋转装置以及安装在所述第一旋转装置上的工作台，所述第一旋转装置驱动所述工作台旋转。

6.根据权利要求5所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述工作腔与所述刀库腔之间设置有纵向移动的活动门，所述移动刀库包括移动模组，设置在所述移动模组上的刀库支架以及设置在所述刀库支架上的刀盘，所述移动模组驱动所述刀盘通过所述活动门进入工作腔。

7.根据权利要求6所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述工作腔与所述机组腔之间设有三向活动护罩；所述三向活动护罩包括与所述机壳相连接的框体，所述框体内安装移动框，所述移动框与框体之间设有一副以上的X轴活动片和一副以上的Z轴活动片连接，所述移动框的开口处设有用于与所述摆头装置相配合的Y轴护罩，所述Y轴护罩与所述移动框活动连接。

8.根据权利要求7所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述移动框靠近所述Y轴护罩的位置处设有一个以上的清扫部件，所述清扫部件对所述Y轴护罩的外壁清扫。

9.根据权利要求8所述的新型结构的五轴加工中心，其特征在于：所述摆头装置包括安装在所述Z轴模组上的摆头基座，安装在所述摆头基座上的第二旋转装置以及与所述第二旋转装置相连接的主轴，所述第二旋转装置驱动所述主轴旋转对工件加工。

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