CN217413143U - 五轴数控钻铣机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五轴数控钻铣机，包括工件自动回转装置和工件自动加工装置，工件自动回转装置包括由回转驱动传动机构驱动的卡盘，工件自动加工装置包括联动的X向移动装置、Z向移动装置、B轴摆动装置、U轴进给装置和刀具切削装置；本实用新型的五轴数控钻铣机，一次装夹工件后，即能连续自动加工，直至完成全部加工任务，提高了设备自动化程度和加工效率，降低了劳动强度，并且工件加工精度高，保证了产品质量；通过更换不同用途的切削刀具，能满足钻孔、铣削、车削、刻字等多种需求，产品适应性好，应用范围广。

Description

五轴数控钻铣机

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种五轴数控钻铣机。

背景技术

以轮胎模具为例，轮胎模具是轮胎制品加工最重要的成型设备之一，其质量要求越来越高，而目前市场上的轮胎模具排气孔的加工多为人工用手电钻，或简单的改装机构去加工确定孔位、角度，这种传统加工方式至少存在以下问题：深度耗时、耗力，并且效率低、精度差，加之面临现有操作人员年龄老化，年轻人不愿意从事此类劳动强度高、工作环境脏乱差的工作，以至于此工序成为轮胎模具生产中的薄弱环节，因整个加工工艺不够先进，自动化程度低，人工成本高，极易延误工期，产品质量难以保证。

发明内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种五轴数控钻铣机，一次装夹工件，即能连续自动完成全部加工，提高设备自动化程度和加工效率，降低劳动强度，提高工件加工精度，保证产品质量。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

五轴数控钻铣机，所述五轴数控钻铣机包括：工件自动回转装置和工件自动加工装置，其特征在于，所述工件自动加工装置包括：

机架，所述机架包括横梁，所述横梁设置有X向导轨；

X向移动装置，所述X向移动装置包括：与所述X向导轨滑动连接的X向滑板、驱动所述X向滑板沿所述X向导轨滑动的X向驱动传动机构；

Z向移动装置，所述Z向移动装置包括：与所述X向滑板滑动连接的Z向立柱、驱动所述Z向立柱在所述X向滑板沿Z向滑动的Z向驱动传动机构；

B轴摆动装置，所述B轴摆动装置设置于所述Z向立柱下部，用于驱动下述U轴进给装置绕B轴方向摆动预设角度；

U轴进给装置，所述U轴进给装置包括：与所述B轴摆动装置连接的U轴支架、与所述U轴支架滑动连接的U轴滑板、驱动所述U轴滑板沿U轴方向滑动的U轴驱动传动机构；

刀具切削装置，所述刀具切削装置与所述U轴滑板连接，用于切削加工所述工件自动回转装置上的工件。

以下是对本实用新型的多项进一步改进：

其中，所述工件自动回转装置包括：回转工作台、驱动所述回转工作台回转的回转驱动传动机构，所述回转驱动传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，所述蜗轮蜗杆减速机的输出端与所述回转工作台连接。

其中，所述X向驱动传动机构包括：X向电机、X向丝杠丝母传动机构，所述X向丝杠丝母传动机构的X向丝杠的一端与所述X向电机连接，所述X向丝杠丝母传动机构的丝母与所述X向滑板连接；

所述X向滑板与所述X向导轨通过X向导轨滑块机构相连，所述X向导轨滑块机构包括所述X向导轨、固定设置于所述X向滑板并且与所述X向导轨滑动连接的X向滑块。

其中，所述横梁还设置有沿X向延伸的横梁凹槽，所述横梁凹槽位于上部所述X向导轨与下部所述X向导轨之间；所述X向丝杠的另一端转动安装于辅助支撑座内，所述辅助支撑座固定设置于所述横梁凹槽内。

其中，所述Z向驱动传动机构包括：Z向电机、Z向丝杠丝母传动机构，所述Z向丝杠丝母传动机构的Z向丝杠上端与所述Z向电机连接，所述Z向丝杠丝母传动机构的丝母与所述Z向立柱连接；

所述Z向立柱与所述X向滑板通过Z向导轨滑块机构相连，所述Z向导轨滑块机构包括设置于所述Z向立柱的Z向导轨、设置于所述X向滑板并且与所述Z向导轨滑动连接的Z向滑块。

其中，所述Z向驱动传动机构还包括：平衡缸，所述平衡缸的缸体固定于所述X向滑板，所述平衡缸的缸杆上端连接所述Z向电机的电机座。

其中，所述B轴摆动装置包括：摆轴电机、与所述摆轴电机连接的摆轴减速机、与所述摆轴减速机输出端连接的第一同步带传动机构，所述第一同步带传动机构的输出端与所述U轴支架连接。

其中，所述U轴驱动传动机构包括：U轴电机、第二同步带传动机构、U轴丝杠丝母传动机构，所述第二同步带传动机构的输入端与所述U轴电机输出端连接，所述U轴丝杠丝母传动机构的U轴丝杠一端与所述第二同步带传动机构的输出端连接，所述U轴丝杠丝母传动机构的丝母与所述U轴滑板连接；

所述U轴滑板与所述U轴支架通过U轴导轨滑块机构相连，所述U轴导轨滑块机构包括设置于所述U轴支架的U轴导轨、设置于所述U轴滑板并且与所述U轴导轨滑动连接的U轴滑块。

其中，所述刀具切削装置包括：电主轴，所述电主轴固定于所述U轴滑板，所述电主轴设置有高压进水接头；刀具，所述刀具与所述电主轴连接，所述刀具包括但不限于钻头、铣刀、车刀、刻刀。

其中，所述五轴数控钻铣机还包括：底座，所述工件自动回转装置、所述机架均设置于所述底座上，所述机架为龙门架。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型的五轴数控钻铣机包括：工件自动回转装置和工件自动加工装置，工件自动加工装置包括相连接的X向移动装置、Z向移动装置、B轴摆动装置、U轴进给装置和刀具切削装置；加工前，将工件置于工件自动回转装置上定位夹紧，工件回转至待加工部位与刀具切削装置位置对应，通过X向移动装置带动Z向移动装置在X向左右移动，通过Z向移动装置带动B轴摆动装置、U轴进给装置和刀具切削装置一起在Z向上下移动，通过B轴摆动装置带动U轴进给装置和刀具切削装置绕B轴回转预设角度，调整好刀具的位置与角度后，通过U轴进给装置带动刀具切削装置在U轴方向移动进刀，通过刀具切削装置自动完成对工件该处加工部位的切削加工，U轴进给装置带动刀具切削装置在U轴方向移动退刀；再次回转工件，加工工件下一待加工部位；如此反复，连续自动加工，直至完成工件的全部加工任务。

综上，本实用新型的五轴数控钻铣机，一次装夹工件，即能连续自动加工，直至完成全部加工任务，提高了设备自动化程度和加工效率，降低了劳动强度，并且工件加工精度高，保证了产品质量；本实用新型的五轴数控钻铣机，通过更换不同用途的切削刀具，即能实现钻孔、铣削、车削、刻字等多种功能，产品适应性好，应用范围广。

附图说明

图1是本实用新型实施例五轴数控钻铣机一个方位的立体结构示意图；

图2是图1另一方位的示意图；

图3是图1中局部结构示意图；

图4是图1的应用状态示意图；

图中：1、底座；2、蜗轮蜗杆减速机；3、卡盘；31、卡爪；4、工件；5、机架；51、横梁；511、横梁凹槽；6、X向导轨；7、X向丝杠；8、辅助支撑座；9、X向电机座；10、X向电机；11、X向滑板；12、Z向立柱；121、Z向导轨；13、平衡缸；14、Z向电机；141、Z向电机座；15、Z向丝杠；16、摆轴电机；17、摆轴减速机；18、第一同步带传动机构；19、U轴支架；20、U轴滑板；21、U轴电机；22、第二同步带传动机构；23、U轴丝杠；24、U轴导轨；25、电主轴；26、高压进水接头；27、刀具；28、刀具支撑座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的非限制性说明。

需要说明的是，为便于清楚描述的需要，本文中所述及的各方向含义如下：

将横梁的延伸方向定义为“X”向，“X”的两相反方向分别为左、右方向；

在竖向平面内，与X向垂直的方向为Z向，Z向的两相反方向分别为下、右方向；

定义与Z向、X向均垂直的方向为B轴方向；

定义回转工作台绕其轴线回转的方向为C向；

定义进刀/退刀方向为U轴方向。

如图1、图2、图3和图4共同所示，本实用新型实施例的五轴数控钻铣机包括：设置于底座1上的工件自动回转装置和工件自动加工装置。

其中，工件自动回转装置包括：回转工作台和驱动回转工作台回转的回转驱动传动机构。优选地，回转工作台采用本领域技术人员公知的卡盘3，卡盘3作为工件旋转的承载体，卡盘3设置有用于对工件定位和夹紧的多个活动的卡爪31；回转驱动传动机构采用本领域技术人员公知的蜗轮蜗杆减速机2，蜗轮蜗杆减速机2的输出端(即蜗轮端)与卡盘3连接，蜗轮蜗杆传动能保证精度及承载大负载。

其中，工件自动加工装置包括：机架5，机架5优选采用龙门架，龙门架包括立柱和横梁51，横梁51设置有平行的两X向导轨6，两X向导轨6分为上部X向导轨和下部X向导轨；横梁51设置有X向移动装置、与X向移动装置相连的Z向移动装置、与Z向移动装置相连的B轴摆动装置、与B轴摆动装置相连的U轴进给装置、与U轴进给装置相连的刀具切削装置。

其中，X向移动装置包括：与X向导轨6滑动连接的X向滑板11、驱动X向滑板11沿X向导轨6滑动的X向驱动传动机构。X向驱动传动机构具体包括X向电机10、X向丝杠丝母传动机构，X向电机10设置于X向电机座9，X向丝杠丝母传动机构的X向丝杠7的一端与X向电机10连接，X向丝杠丝母传动机构的丝母(图中未具体标注)与X向滑板11连接；并且，X向滑板11与X向导轨6通过X向导轨滑块机构相连，X向导轨滑块机构包括所述X向导轨6、固定设置于X向滑板11并且与X向导轨6滑动连接的X向滑块(图中未具体标注)。

进一步地，龙门架的横梁51还设置有沿X向延伸的横梁凹槽511，横梁凹槽511位于上部X向导轨与下部X向导轨之间，X向丝杠7的另一端转动安装于辅助支撑座8内，辅助支撑座8固定设置于横梁凹槽511内；X向丝杠7位于横梁凹槽511内，不额外占用空间，避让开X向滑板11，为X向滑板11左右顺畅移动创造了有利条件。

其中，Z向移动装置包括：与X向滑板11滑动连接的Z向立柱12、驱动Z向立柱12在X向滑板11沿Z向滑动的Z向驱动传动机构。Z向驱动传动机构具体包括Z向电机14、Z向丝杠丝母传动机构，Z向电机14设置于Z向电机座141，Z向电机优选采用抱闸电机，Z向丝杠丝母传动机构的Z向丝杠15上端与Z向电机14连接，Z向丝杠丝母传动机构的丝母(图中未具体标注)与Z向立柱12连接；并且，Z向立柱12与X向滑板11通过Z向导轨滑块机构相连，Z向导轨滑块机构包括设置于Z向立柱12的Z向导轨121、设置于X向滑板11并且与Z向导轨121滑动连接的Z向滑块(图中未具体标注)。

进一步地，Z向驱动传动机构还包括平衡缸13，平衡缸13的缸体固定于X向滑板11，平衡缸13的缸杆上端连接Z向电机座141，平衡缸13可以是液压缸、电缸、气缸中的任一种；优化设计是设置两个平衡缸13。当Z向电机14通过Z向丝杠丝母传动机构驱动Z向立柱12上升时需要承受较大载荷，由于设置有平衡缸13，平衡缸13能够分担Z向电机14的部分载荷，起到辅助平衡作用，从而可以降低对Z向电机14的功率要求，降低设备制造成本。

其中，B轴摆动装置设置于Z向立柱12下部，用于驱动U轴进给装置带动刀具切削装置绕B轴方向摆动预设角度，B轴摆动装置包括：摆轴电机16、与摆轴电机16连接的摆轴减速机17、与摆轴减速机17输出端连接的第一同步带传动机构18，第一同步带传动机构18包括主动带轮、从动带轮和同步带，其中，主动带轮与摆轴减速机17的输出端连接。

其中，U轴进给装置包括：U轴支架19、与U轴支架19滑动连接的U轴滑板20、驱动U轴滑板20沿U轴方向滑动的U轴驱动传动机构，U轴支架19与B轴摆动装置中第一同步带传动机构18的从动带轮连接。U轴驱动传动机构具体包括U轴电机21、第二同步带传动机构22、U轴丝杠丝母传动机构；第二同步带传动机构22包括主动带轮、从动带轮和同步带，其中，主动带轮与U轴电机21的输出端连接，U轴丝杠丝母传动机构的U轴丝杠23一端与从动带轮连接，U轴丝杠丝母传动机构的丝母(图中未具体标注)与U轴滑板20连接；并且，U轴滑板20与U轴支架19通过U轴导轨滑块机构相连，U轴导轨滑块机构包括设置于U轴支架19的U轴导轨24、设置于U轴滑板20并且与U轴导轨24滑动连接的U轴滑块(图中未具体标注)。

其中，刀具切削装置与U轴滑板20连接，用于切削加工卡盘3上的工件4。刀具切削装置具体包括固定于U轴滑板20的电主轴25、与电主轴25连接的刀具27。其中，电主轴25设置有与其内腔连通的高压进水接头26，通过高压进水接头26可以连接外部高压冷却水，加工过程中，电主轴25内的高压冷却水起到降温、润滑、清洗、防锈等作用。其中，刀具27不局限于图中所示的钻头(麻花钻或枪钻)，根据工件实际加工需要，还可以更换为铣刀、车刀或刻刀等其它类型的刀具。其中，U轴支架19还进一步地固定有刀具支撑座28，对刀具27起到支撑导向作用，避免颤动，提高刀具稳定性。

上述各电机优选采用伺服电机。

本实用新型的五轴数控钻铣机，加工前，将工件4置于工件自动回转装置的卡盘3上，通过卡爪31定位夹紧，蜗轮蜗杆减速机2驱动卡盘3带动工件4回转至待加工部位到预设位置；X向移动装置的X向电机10通过X向丝杠7传递转矩给X向滑板11，带动Z向移动装置的Z向立柱12实现X向左右移动；Z向电机14通过Z向丝杠15传递转矩给Z向立柱12，实现Z向立柱12在Z向上下移动；B轴摆动装置的摆轴电机16驱动摆轴减速机17及第一同步带传动机构18，带动U轴进给装置和刀具切削装置绕B轴方向回转预设角度，调整好刀具27的位置与角度；U轴进给装置的U轴电机21驱动第二同步带传动机构22，通过U轴丝杠23传递转矩给U轴滑板20，带动刀具切削装置在U轴方向移动进刀；通过刀具切削装置的电主轴25带动刀具27旋转，自动完成对工件该处加工部位的切削加工，该处加工完成后，在U轴电机21驱动下，刀具切削装置在U轴方向移动退刀；再次回转工件4，加工工件下一待加工部位；如此反复，连续自动加工，直至完成工件的全部加工任务。

本实用新型的五轴数控钻铣机，在工件自动回转装置上一次装夹工件后，即能通过工件自动加工装置中联动的X向移动装置、Z向移动装置、B轴摆动装置、U轴进给装置和刀具切削装置的相互协作配合，实现工件的连续自动加工，直至完成全部加工任务，极大提高了设备自动化程度和加工效率，降低了劳动强度，并且工件加工精度高，保证了产品质量；通过更换不同用途的切削刀具，能满足钻孔、铣削、车削、刻字等多种需求，产品适应性好，应用范围广。

以上所述为本实用新型较佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分皆为本领域的已知技术，本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换皆在本实用新型保护范围内。

Claims (10)

1.五轴数控钻铣机，所述五轴数控钻铣机包括：工件自动回转装置和工件自动加工装置，其特征在于，所述工件自动加工装置包括：

机架，所述机架包括横梁，所述横梁设置有X向导轨；

X向移动装置，所述X向移动装置包括：与所述X向导轨滑动连接的X向滑板、驱动所述X向滑板沿所述X向导轨滑动的X向驱动传动机构；

Z向移动装置，所述Z向移动装置包括：与所述X向滑板滑动连接的Z向立柱、驱动所述Z向立柱在所述X向滑板沿Z向滑动的Z向驱动传动机构；

B轴摆动装置，所述B轴摆动装置设置于所述Z向立柱下部，用于驱动下述U轴进给装置绕B轴方向摆动预设角度；

U轴进给装置，所述U轴进给装置包括：与所述B轴摆动装置连接的U轴支架、与所述U轴支架滑动连接的U轴滑板、驱动所述U轴滑板沿U轴方向滑动的U轴驱动传动机构；

刀具切削装置，所述刀具切削装置与所述U轴滑板连接，用于切削加工所述工件自动回转装置上的工件。

2.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述工件自动回转装置包括：回转工作台、驱动所述回转工作台回转的回转驱动传动机构，所述回转驱动传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，所述蜗轮蜗杆减速机的输出端与所述回转工作台连接。

3.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述X向驱动传动机构包括：X向电机、X向丝杠丝母传动机构，所述X向丝杠丝母传动机构的X向丝杠的一端与所述X向电机连接，所述X向丝杠丝母传动机构的丝母与所述X向滑板连接；

所述X向滑板与所述X向导轨通过X向导轨滑块机构相连，所述X向导轨滑块机构包括所述X向导轨、固定设置于所述X向滑板并且与所述X向导轨滑动连接的X向滑块。

4.如权利要求3所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述横梁还设置有沿X向延伸的横梁凹槽，所述横梁凹槽位于上部所述X向导轨与下部所述X向导轨之间；所述X向丝杠的另一端转动安装于辅助支撑座内，所述辅助支撑座固定设置于所述横梁凹槽内。

5.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述Z向驱动传动机构包括：Z向电机、Z向丝杠丝母传动机构，所述Z向丝杠丝母传动机构的Z向丝杠上端与所述Z向电机连接，所述Z向丝杠丝母传动机构的丝母与所述Z向立柱连接；

所述Z向立柱与所述X向滑板通过Z向导轨滑块机构相连，所述Z向导轨滑块机构包括设置于所述Z向立柱的Z向导轨、设置于所述X向滑板并且与所述Z向导轨滑动连接的Z向滑块。

6.如权利要求5所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述Z向驱动传动机构还包括：平衡缸，所述平衡缸的缸体固定于所述X向滑板，所述平衡缸的缸杆上端连接所述Z向电机的电机座。

7.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述B轴摆动装置包括：摆轴电机、与所述摆轴电机连接的摆轴减速机、与所述摆轴减速机输出端连接的第一同步带传动机构，所述第一同步带传动机构的输出端与所述U轴支架连接。

8.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述U轴驱动传动机构包括：U轴电机、第二同步带传动机构、U轴丝杠丝母传动机构，所述第二同步带传动机构的输入端与所述U轴电机输出端连接，所述U轴丝杠丝母传动机构的U轴丝杠一端与所述第二同步带传动机构的输出端连接，所述U轴丝杠丝母传动机构的丝母与所述U轴滑板连接；

所述U轴滑板与所述U轴支架通过U轴导轨滑块机构相连，所述U轴导轨滑块机构包括设置于所述U轴支架的U轴导轨、设置于所述U轴滑板并且与所述U轴导轨滑动连接的U轴滑块。

9.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述刀具切削装置包括：

电主轴，所述电主轴固定于所述U轴滑板，所述电主轴设置有高压进水接头；

刀具，所述刀具与所述电主轴连接，所述刀具包括但不限于钻头、铣刀、车刀、刻刀。

10.如权利要求1所述的五轴数控钻铣机，其特征在于，所述五轴数控钻铣机还包括：底座，所述工件自动回转装置、所述机架均设置于所述底座上，所述机架为龙门架。

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