CN217291603U - 一种旋转轴调节组件及六轴刀具加工磨床 - Google Patents

一种旋转轴调节组件及六轴刀具加工磨床 Download PDF

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龙腾
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雷超
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Abstract

本实用新型公开一种旋转轴调节组件及六轴刀具加工磨床,所述旋转轴调节组件包括:旋转C轴、旋转B轴和旋转A轴,所述旋转B轴转动连接于所述旋转C轴上,所述旋转A轴转动连接于所述旋转B轴上,所述旋转A轴上安装有刀具夹具,所述刀具夹具可随所述旋转A轴转动;所述旋转C轴和所述旋转A轴均可进行360度正反向旋转,所述旋转B轴可在不产生干涉的角度内正反向旋转;所述旋转C轴的旋转中心轴为竖直方向,所述旋转A轴和所述旋转B轴的初始旋转中心轴为水平方向,所述旋转B轴的旋转中心轴与所述旋转A轴的旋转中心轴相垂直;所述旋转B轴上安装有刹车件。本实用新型填补了本领域的复杂刀具生产的技术空白。

Description

一种旋转轴调节组件及六轴刀具加工磨床
技术领域
本实用新型涉及工具磨床技术领域,尤其涉及一种旋转轴调节组件及六轴刀具加工磨床。
背景技术
市场上现有的工具磨床一般为五轴刀具加工磨床,如图1所示,其由三个相互垂直的直线轴和两个相互垂直的旋转轴组成,五轴刀具磨床主要缺点是有一个刀具的角度是摆不出来的,因为它缺少一个旋转轴。所以想要摆出该刀具的角度方法一为:修整砂轮对砂轮进行特定的成型,或刀具定位片设计时便摆出相应的角度,这样处理不但非常的繁琐,而且局限性很强,很多情况下也无法解决以上问题。方法二是通过走插补的形式,以两轴或以上的轴联动,把相应的角度磨出来,方法二相对方法一简单的多,但是这样处理也有三个问题:
(1)走插补的磨削质量是不如不走插补的,它会让表面的光洁度不够、竖纹、多面、微崩等情况出现或加重,普通零件可能并不在意这些细节,但是对刀具来说确是非常重要的评判项目,因为刀具是用来加工其他零件的工具,工具的表面特征会在很大程度上影响到自身的寿命,以及被加工件的质量。
(2)走插补会降低加工效率,为了改善刀具质量,走插补的加工速度一般要低于单轴加工速度,使得刀具的成型时间加长,由于刀具属于量产部品,加工效率的降低意味着竞争力的下降。
(3)应用上仍然具有相当的局限性,插补加工并不是所有情况都可以应用,即使不考虑加工效率和质量的情况下仍然有很多的案例无法对刀具进行相应的加工,因此必须将复杂的生产情况拆分成若干个简化后的生产情况。
市场上相应开发出了六轴刀具磨床,如图2所示,其可以解决五轴刀具磨床的部分弊端,但现有的六轴刀具磨床具有以下缺陷:其一只能用砂轮的底部位置加工,如果采用砂轮两侧的中线位置来加工,则A、B轴的两个旋转轴的旋转方向会重合,这样一来又会变成五轴刀具磨床,这是最大的问题;其二,刀具加工采用Y轴进给的方式加工效率非常的高,砂轮保持性好,但是这种六轴方式Y轴方向的刚性最弱,无法采用Y轴进给的方式进行加工,因此,亟需一种新的六轴刀具加工磨床来解决以上的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是至少解决现有技术中存在的问题之一,提供一种旋转轴调节组件及六轴刀具加工磨床,其不再需要走插补成型,刀具的表面的精细度大幅提升,不再出现竖纹、多面、微崩的情况,提升了产品质量,大幅改善了加工精度。设备刚性大大提高,且可以采用Y轴进给的方式加工,砂轮与刀具都是同时面接触,避免了某一点快速磨损,砂轮保持能力大幅提升,设备持续加工能力得到很大的提高。
本实用新型的六轴刀具加工磨床实现了对刀具的全方位切削,解决了行业痛点,大大提高了刀具加工的精度及效率。
本实用新型通过以下技术方案予以实现:首先,本实用新型提供一种旋转轴调节组件,包括:旋转C轴、旋转B轴和旋转A轴,所述旋转B轴转动连接于所述旋转C轴上,所述旋转A轴转动连接于所述旋转B轴上,所述旋转A轴上安装有刀具夹具,所述刀具夹具可随所述旋转A轴转动;所述旋转C轴和所述旋转A轴均可进行360度正反向旋转,所述旋转B轴在不产生干涉的角度内正反向旋转,所述旋转C轴的旋转中心轴为竖直方向,所述旋转A轴和所述旋转B轴的初始旋转中心轴为水平方向,所述旋转B轴的旋转中心轴与所述旋转A轴的旋转中心轴相垂直;所述旋转B轴上安装有刹车件。
进一步地,所述旋转C轴上固定一安装板,所述安装板上固定一第一安装座,所述旋转B轴转动安装于所述第一安装座上,所述旋转B轴上安装一第二安装座,所述旋转A轴转动安装于所述第二安装座上。
进一步地,所述刹车件连接于所述第二安装座上,所述刹车件与所述旋转B轴同轴设置。
进一步地,所述刀具夹具的安装平面与刀具的加工平面间具有一第一距离,所述旋转B轴的旋转中心轴与所述安装板间具有一第二距离。
进一步地,所述刀具的加工部位设置在所述旋转C轴和所述旋转A轴的旋转中心轴上。
进一步地,所述第一距离不小于30mm,所述第二距离不小于80mm。
进一步地,所述刀具夹具为侧压夹具或下压夹具中的一种;
另外,本实用新型还提供一种六轴刀具加工磨床,其包括:底座、主轴切削组件、搬运轴组件和以上所述的旋转轴调节组件,所述主轴切削组件、所述搬运轴组件和所述旋转轴调节组件均安装于所述底座上,所述旋转轴调节组件连接于所述搬运轴组件上,所述搬运轴组件用于X向调节所述旋转轴调节组件的位置;所述主轴切削组件对所述旋转轴调节组件上的刀具进行切削操作。
进一步地,所述主轴切削组件包括:主轴、砂轮组、Y向调节件和Z向调节件,所述砂轮组安装于所述主轴上,所述主轴安装于一安装支座上,所述安装支座连接于所述Z向调节件的动力输出端,所述Z向调节件连接于所述Y向调节件的动力输出端;所述主轴和所述砂轮组在所述Z向调节件作用下做Z向运动,在所述Y向调节件作用下做Y向运动。
进一步地,所述Y向调节件、所述Z向调节件和所述搬运轴组件均为直线滑台,均包括:驱动件、滑台和滑轨,所述驱动件的动力输出端连接于所述滑台上,驱动所述滑台沿所述滑轨滑动;所述主轴和所述砂轮组安装于所述Z向调节件的滑台上,所述旋转轴调节组件安装于所述搬运轴组件的滑台上。
采用上述方案,本实用新型提供一种装载有以上所述的旋转轴调节组件的六轴刀具加工磨床,其具有以下有益效果:
(1)基本上可以满足各种刀具加工需求,功能强大:可以使用装有多个砂轮的砂轮组,且刀具加工的砂轮底部位置、砂轮左、右两侧的中线位置,这三个位置都可以用于相应的加工情况,在这三个位置都不会产生旋转轴重合的情况,可以加工出刀具任意的成型需求,功能空前强大。
(2)提高加工质量和精度:不再需要走插补成型,刀具的表面的精细度大幅提升,不再出现竖纹、多面、微崩的情况,提升了产品质量,基本所有类型的刀具都可以一次性装夹加工成型,剔除了刀具重复装夹产生的尺寸不稳定的情况,大幅改善了加工精度。
(3)提升了生产效率:由于设备现在Y轴方向刚性大幅提高,可以采用Y轴进给的加工方式进行加工,需要加工进给量大幅降低,大大提升了加工效率。
附图说明
图1为现有技术中五轴刀具加工磨床的立体示意图。
图2为现有技术中六轴刀具磨床的立体示意图。
图3为本实用新型的旋转轴调节组件的立体示意图。
图4为本实用新型的旋转轴调节组件的侧面示意图。
图5为本实用新型的六轴刀具加工磨床的立体示意图。
图6为利用砂轮底部加工时主轴切削组件和旋转轴调节组件配合的示意图。
图7为利用砂轮右侧中线加工时主轴切削组件和旋转轴调节组件配合的示意图。
图8为利用砂轮左侧中线加工时主轴切削组件和旋转轴调节组件配合的示意图。
附图标号:
旋转A轴10、旋转B轴20、旋转C轴30、安装板21、第一安装座51、第二安装座52、刀具夹具60、刹车件22、底座100、主轴切削组件200、搬运轴组件300和、旋转轴调节组件400、主轴201、砂轮组202、Y向调节件203、Z向调节件204、安装支座205、刀具70
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本实用新型进行详细说明。
首先,本实用新型具体提供一种旋转轴调节组件,请参阅图3-4,该旋转轴调节组件由三个旋转轴组成,其包括:旋转A轴10、旋转B轴20、旋转C轴30。所述旋转C轴30上固定一安装板21,所述安装板21水平设置,其与所述旋转C轴30的旋转中心轴相垂直,并随所述旋转C轴30转动。所述安装板21上固定有第一安装座51,所述第一安装座51垂直于所述安装板21设置,所述旋转B轴20转动安装于所述第一安装座51上。所述旋转C轴30的旋转中心轴竖直设置,所述旋转B轴20的旋转中心轴水平设置,两旋转轴相垂直。
所述旋转B轴20上安装一第二安装座52,所述旋转A轴10转动安装于所述第二安装座52上。当所述旋转B轴20处于初始位置时(即未进行旋转,处于初始位),所述旋转A轴10的旋转中心轴水平设置,且与所述旋转B轴20的旋转中心轴相垂直。所述旋转A轴10上安装有刀具夹具60,所述刀具夹具60可随所述旋转A轴10转动。所述第二安装座52一端与所述旋转B轴20相固定,另一端安装有刹车件22。优选的,所述刹车件22与所述旋转B轴20同轴设置。在所述旋转B轴20旋转到位后,利用所述刹车件22将所旋转B轴20锁住,大大加强了旋转B轴20的刚性。
可见,所述旋转A轴10实现对刀具左右角度的调节,所述旋转B轴20实现对刀具上下角度的调节,所述旋转C轴20实现对刀具前后角度的调节。
其中所述旋转A轴10、所述旋转B轴20和所述旋转C轴30均由轴件和旋转电机组成,旋转电机驱动轴件,实现三个旋转轴的正反向旋转。其中,所述旋转A轴10和所述旋转C轴均可进行360度正反向旋转,所述旋转B轴20根据刀具加工所需范围,在不产生干涉的情况下进行正反向旋转。
在具体使用中,所述旋转C轴30安装于六轴刀具加工磨床的搬运轴组件上,所述旋转C轴30通过所述搬运轴组件进行X方向的位置调节。
在一优选实施例中,如图4所示,所述刀具夹具60的安装平面与刀具的加工平面间具有一第一距离L,所述旋转B轴20的旋转中心轴与所述安装板21间具有一第二距离H。优选的,该第一距离的L值不小于30mm,以避开与加工磨床的主轴旋转轴的干涉。该第二距离的H值不小于80mm,为了避开加工磨床的砂轮的干涉,所以刀具需要被加工位置的上下、左右和前方这五个位置都被避空,从而满足多轴加工的空间需求,但是由于刀具被加工部位离所述旋转B轴20的旋转中心较远,这会影响到设备的整体刚性,因此所述旋转B轴20上设置有刹车件,从而提高所述旋转B轴20旋转方向的刚性,同时所述旋转B轴20设计时只需刚好避开干涉的距离即可,距离H在满足以上条件下,越小越好。
另外,值得注意的是,将刀具的加工部位设计在旋转A轴10和旋转C轴30的两旋转中心轴的相交位置,同时刀具在满足避开干涉的前提下尽量靠近旋转B轴20的旋转中心。将六轴刀具加工磨床的主轴在满足刚性的前提下设计前伸,可以使加工磨床在如此多的轴数和加工位置的情况下,仍可以满足避开干涉的需求。
本实施例中,所述刀具夹具60为侧压夹具,其也可以设置为下压夹具,可根据生产需要进行选择。如下压夹具压头可呈90°打开,所以下压夹具用于刀具平放的场合,侧压夹具夹头只能打开一段很小的距离,因此用于刀具立装的场景,侧压夹具可以进行左右基准面调换的形式安装,用来对应刀具不同的加工基准面。侧压夹具进行对称安装,进行基准面的变更,从而满足加工左手和右手刀的需求。刀具夹具60在满足刀具可靠夹紧的前提下,夹具体积要尽量小巧,因此夹具结构要尽量简单,但是有又需要满足夹紧,定位的需求。
如图5所示,本实用新型还提供一种六轴刀具加工磨床。该六轴刀具加工磨床包括:底座100、主轴切削组件200、搬运轴组件300和以上所述的旋转轴调节组件400。其中,所述主轴切削组件200、所述搬运轴组件300和所述旋转轴调节组件400均安装于所述底座100上,所述旋转轴调节组件400连接于所述搬运轴组件300上,所述搬运轴组件300用于X向调节所述旋转轴调节组件400的位置,并作为工作轴调节参与刀具的加工,以及搬运刀具夹具和刀具到相应位置。所述主轴切削组件200对所述旋转轴调节组件400上的刀具进行切削操作。
下面具体介绍下所述主轴切削组件200的组成。所述主轴切削组件200包括:主轴201、砂轮组202、Y向调节件203和Z向调节件204,所述砂轮组202安装于所述主轴201上,通过所述主轴201的旋转带动砂轮组202转动,对所述旋转轴调节组件400上的刀具进行切削操作。所述主轴201和所述砂轮组202在所述Z向调节件204作用下做Z向运动,在所述Y向调节203件作用下做Y向运动。其中所述砂轮组202可以采用现有技术中的砂轮修整组,且可以为装有多个砂轮的砂轮修整组。
具体的,所述主轴201和所述砂轮组202安装于一安装支座205上,所述安装支座205连接于所述Z向调节件204的动力输出端,所述Z向调节件204带动所述主轴201上下运动,实现对主轴201的Z向调节。所述Z向调节件204连接于所述Y向调节件203的动力输出端,所述Y向调节件203带动所述主轴Y向运动,实现对主轴201的Y向调节。
其中,所述Z向调节件204、所述Y向调节件203和所述搬运轴组件300可以为直线电机或丝杠加电机进行驱动,只要满足对所述主轴201进行Z向调节和Y向调节即可。本实施例中所述Z向调节件204、所述Y向调节件203和所述搬运轴组件300均包括:驱动件、滑台和滑轨,所述驱动件的动力输出端连接于所述滑台上,驱动所述滑台沿所述滑轨滑动;所述旋转轴调节组件安装于所述搬运轴组件300的滑台上。所述安装支座205安装于所述Z向调节件204的滑台上,所述Z向调节件204安装于所述Y向调节件203的滑台上。
由此,所述旋转轴调节组件300的旋转C轴、旋转B轴和旋转A轴作为三个旋转轴调节,所述搬运轴组件300(X向调节)、Z向调节件204和所述Y向调节件203,作为三个直线轴调节,形成本实用新型中的六轴。使得刀具无论在哪个位置加工,均可利用本实用新型的设备自行进行调节,不需要其他辅助生产手段,使得刀具生产变得简单,高效、高质量。
在利用本实用新型的六轴刀具加工磨床进行加工时,首先将刀具夹具60安装于所述旋转A轴10上,机械臂将刀具70放置并定位于刀具夹具60上,利用所述搬运轴组件300将刀具夹具60和刀具70搬运至相应位置。搬运轴组件300调节旋转轴调节组件400做X向运动,以与主轴切削组件200相对应。根据产品需求调节旋转C轴30、旋转B轴20和旋转A轴10到指定位置,再相应调节所述主轴切削组件200的Y向和Z向位置,满足刀具70的切削要求。
如图6-8所示,分别为利用砂轮组202的砂轮底部、砂轮右侧中线、砂轮左侧中线加工时主轴切削组件200和旋转轴调节组件400配合的示意图。可以看出,无论刀具70使用砂轮组202的底部加工、砂轮右侧中线位置、还是砂轮组202左侧中线位置加工,旋转A轴10、旋转B轴20和旋转C轴30三个旋转轴均不会发生重合,可以加工出刀具任意的成型需求,功能空前强大。
利用本实用新型的六轴刀具加工磨床不再需要走插补成型,刀具表面的精细度大幅提升,不再出现竖纹、多面、微崩的情况,提升了产品质量。刀具基本所有类型的生产情况都可以一次性装夹加工成型,剔除了刀具重复装夹产生的尺寸不稳定的情况,大幅改善了加工精度。采用Y轴进给的加工方式进行加工,需要加工进给量大幅降低,大大提升了加工效率。由于设备刚性的提高,且采用Y轴进给的方式加工,砂轮与刀具都是同时面接触,避免了某一点快速磨损,砂轮保持能力大幅提升,设备需要修砂轮时间间隔大幅拉长,设备持续加工能力得到很大的提高,设备加工刀具的生产成本相应下降,且砂轮损耗和中间干预过程的减少进一步降低了生产成本。具有加工高难度异型刀具和非标刀具一次性成型加工的能力,越是复杂的刀具越适合在这款设备上加工,且越是复杂的刀具加工成型的优势越大。以前的设备必须寻找刀具可以进行加工成型的各种条件,制定相应的加工方案,需要非常丰富的经验和专业知识,而本实用新型的六轴刀具加工磨床功能强大,调机只需要一步步加工,并调至对应的位置即可,不再需要寻找满足刀具成型的加工条件,所以编程也简化了很多,上手简单,对操作人员的要求低。
本实用新型的六轴刀具加工磨床提高了我国生产复杂刀具产品的竞争力,填补了本领域的技术空白,应用范围广泛,值得大力推广使用。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“X向”、“Y向”、“Z向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示方位为基于本实用新型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。在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用于限制本实用新型,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 (10)

1.一种旋转轴调节组件,其特征在于,包括:旋转C轴、旋转B轴和旋转A轴,所述旋转B轴转动连接于所述旋转C轴上,所述旋转A轴转动连接于所述旋转B轴上,所述旋转A轴上安装有刀具夹具,所述刀具夹具可随所述旋转A轴转动;所述旋转C轴和所述旋转A轴均可进行360度正反向旋转,所述旋转B轴可在不产生干涉的角度内正反向旋转;所述旋转C轴的旋转中心轴为竖直方向,所述旋转A轴和所述旋转B轴的初始旋转中心轴为水平方向,所述旋转B轴的旋转中心轴与所述旋转A轴的旋转中心轴相垂直;所述旋转B轴上安装有刹车件。
2.根据权利要求1所述的旋转轴调节组件,其特征在于,所述旋转C轴上固定一安装板,所述安装板上固定一第一安装座,所述旋转B轴转动安装于所述第一安装座上,所述旋转B轴上安装一第二安装座,所述旋转A轴转动安装于所述第二安装座上。
3.根据权利要求2所述的旋转轴调节组件,其特征在于,所述刹车件连接于所述第二安装座上,所述刹车件与所述旋转B轴同轴设置。
4.根据权利要求2所述的旋转轴调节组件,其特征在于,所述刀具夹具的安装平面与刀具的加工平面间具有一第一距离,所述旋转B轴的旋转中心轴与所述安装板间具有一第二距离。
5.根据权利要求4所述的旋转轴调节组件,其特征在于,所述第一距离不小于30mm,所述第二距离不小于80mm。
6.根据权利要求1所述的旋转轴调节组件,其特征在于,所述刀具的加工部位设置在所述旋转C轴和所述旋转A轴的旋转中心轴上。
7.根据权利要求1所述的旋转轴调节组件,其特征在于,所述刀具夹具为侧压夹具或下压夹具中的一种。
8.一种六轴刀具加工磨床,其特征在于,包括:底座、主轴切削组件、搬运轴组件和权利要求1-7任一项所述的旋转轴调节组件,所述主轴切削组件、所述搬运轴组件和所述旋转轴调节组件均安装于所述底座上,所述旋转轴调节组件连接于所述搬运轴组件上,所述搬运轴组件用于X向调节所述旋转轴调节组件的位置;所述主轴切削组件对所述旋转轴调节组件上的刀具进行切削操作。
9.根据权利要求8所述的六轴刀具加工磨床,其特征在于,所述主轴切削组件包括:主轴、砂轮组、Y向调节件和Z向调节件,所述砂轮组安装于所述主轴上,所述主轴安装于一安装支座上,所述安装支座连接于所述Z向调节件的动力输出端,所述Z向调节件连接于所述Y向调节件的动力输出端;所述主轴和所述砂轮组在所述Z向调节件作用下做Z向运动,在所述Y向调节件作用下做Y向运动。
10.根据权利要求9所述的六轴刀具加工磨床,其特征在于,所述Y向调节件、所述Z向调节件和所述搬运轴组件均为直线滑台,均包括:驱动件、滑台和滑轨,所述驱动件的动力输出端连接于所述滑台上,驱动所述滑台沿所述滑轨滑动;所述主轴和所述砂轮组安装于所述Z向调节件的滑台上,所述旋转轴调节组件安装于所述搬运轴组件的滑台上。
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