CN217776424U - 摇摆头式5轴联动立式加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及立式加工中心技术领域，特别涉及一种摇摆头式5轴联动立式加工中心。摇摆头式5轴联动立式加工中心的底座上设有Y轴驱动机构，Y轴驱动机构上设有X轴驱动机构，工作台设于X轴驱动机构上，以使工作台可沿X、Y轴运动，工作台上方的侧边可拆卸设有A轴旋转工作台，带动工件旋转，工作台的中部可拆卸设有C轴旋转工作台，带动工件旋转，并且立柱设于底座的后侧，立柱朝向底座的前侧设有Z轴驱动机构，Z轴驱动机构设有B轴摇摆头机构，B轴摇摆头机构朝向底座的前侧设有电主轴机构，B轴摇摆头机构驱动电主轴机构带动切削刀具旋转，切削工件，如此，实现B/A轴加工中心与B/C轴加工中心形成于一台设备上，满足客户的多种加工需求。

Description

摇摆头式5轴联动立式加工中心

技术领域

本实用新型涉及立式加工中心技术领域，特别涉及一种摇摆头式5轴联动立式加工中心。

背景技术

立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，立式加工中心要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心能完成铣、镗削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序。

立式加工中心根据的加工结构特点形成有B/A轴组合式五轴加工中心，与B/C轴组合式五轴加工中心，在空间定义X轴、Y轴、Z轴，A轴是指设置在机床身上的工作台可以环绕X轴回转，C轴是指工作台可以环绕Z轴回转，B轴是指工作台可以环绕Y轴回转。通过旋转刀具或工件可以将工件加工成复杂的空间曲面。

现有的B/A轴加工中心，B/C轴加工中心为不同的加工设备，在进行不同加工时需要更换设备进行加工，如此，会需要多台设备，造成成本增加。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种摇摆头式5轴联动立式加工中心，旨在在一台加工中心上实现B/A轴加工中心与B/C轴加工中心，使得两种加工模式能任意切换，降低成本，满足客户的多种加工需求。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种摇摆头式5轴联动立式加工中心，所述摇摆头式5轴联动立式加工中心包括：

底座，定义所述底座具有前侧、后侧、左侧、右侧；

Y轴驱动机构，所述Y轴驱动机构设于所述底座上；

X轴驱动机构，所述X轴驱动机构设于所述Y轴驱动机构上；

工作台，所述工作台设于所述X轴驱动机构上，所述工作台上方的侧边可拆卸设有A轴旋转工作台，所述工作台的中部可拆卸设有C轴旋转工作台；

立柱，所述立柱设于所述底座的后侧，所述立柱朝向所述底座的前侧设有Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构设有B轴摇摆头机构，所述B轴摇摆头机构朝向所述底座的前侧设有电主轴机构。

可选地，所述工作台上方的侧边可拆卸设有顶尖尾座，所述A轴旋转工作台和所述顶尖尾座可拆卸地设于所述工作台上方的相对两侧边。

可选地，所述A轴旋转工作台和所述顶尖尾座分别设于所述工作台上方的左右两侧。

可选地，所述A轴旋转工作台为滚子凸轮旋转工作台；

和/或，所述C轴旋转工作台为滚子凸轮旋转工作台；

和/或，所述B轴摇摆头机构为滚子凸轮旋转工作台。

可选地，所述立柱的右侧设有刀库结构，所述刀库结构包括：

支撑臂，所述支撑臂设于所述立柱的右侧，并沿远离所述立柱的方向延伸；和

刀库，所述刀库设于所述支撑臂背离所述立柱的端部，所述刀库用以承载加工所用的刀具。

可选地，所述刀库结构还包括换刀手臂，所述换刀手臂可转动地设于所述刀库的下方，用以为所述电主轴机构更换刀具。

可选地，所述Y轴驱动机构包括Y轴驱动部件、Y轴滑轨、和滑台，所述Y轴驱动部件和所述Y轴滑轨均设于所述底座，所述滑台设于所述Y轴滑轨上，所述Y轴驱动部件驱动连接所述滑台。

可选地，所述X轴驱动机构包括X轴驱动部件和X轴滑轨，所述X轴驱动部件和所述X轴滑轨设于所述滑台，所述工作台设于所述X轴滑轨上，所述X轴驱动部件驱动连接所述工作台。

可选地，所述Z轴驱动机构包括Z轴驱动部件、Z轴滑轨和机头，所述Z轴驱动部件和所述Z轴滑轨设于所述立柱朝向所述底座的前侧，所述机头设于所述Z轴滑轨，所述Z轴驱动部件驱动连接所述机头，所述机头朝向所述底座的前侧设有所述B轴摇摆头机构。

本实用新型通过将A轴旋转工作台与C轴旋转工作台，定义底座具有前侧、后侧、左侧、右侧，在底座上设有Y轴驱动机构，在Y轴驱动机构上设置X轴驱动机构，在X轴驱动机构上设置工作台，以使工作台可沿X、Y轴活动，以方便工作台上的工件进行位置调整，并且，工作台上方的侧边可拆卸设有A轴旋转工作台，以带动工件旋转，工作台的中部可拆卸设有C轴旋转工作台，以带动工件旋转，在工件加工过程中根据需要选择A轴旋转工作台或C轴旋转工作台，在底座的后侧设有立柱，立柱朝向底座的前侧设有Z轴驱动机构，Z轴驱动机构设有B轴摇摆头机构，以使得B轴摇摆头机构可沿着Z轴上下移动，并且，B轴摇摆头机构朝向底座的前侧设有电主轴机构，也即，通过B轴摇摆头机构驱动电主轴机构带动切削刀具旋转，以切削工件。如此，通过A轴旋转工作台或C轴旋转工作台与B轴摇摆头机构配合，实现在一台加工中心上实现B/A轴加工中心与B/C轴加工中心，得两种加工模式能任意切换，降低成本，满足客户的多种加工需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一种摇摆头式5轴联动立式加工中心的结构示意图；

图2为本实用新型工作台上设置的A轴旋转工作台、C轴旋转工作台的结构示意图；

图3为图2为中工作台上设置的A轴旋转工作台、C轴旋转工作台的结构示意图；

图4为图2为中工作台上设置的A轴旋转工作台、C轴旋转工作台的结构示意图；

图5为图1中摇摆头式5轴联动立式加工中心另一视角的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1所示，在空间定义X轴、Y轴、Z轴，A轴旋转工作台71是指设置在机床身上的工作台可以环绕X轴回转，C轴旋转工作台73是指工作台可以环绕Z轴回转，B轴摇摆头机构93是指工作台可以环绕Y轴回转，同时，B轴摇摆头机构93带动电主轴机构95摆动。通过旋转刀具或工件可以将工件加工成复杂的空间曲面。

B/A轴加工中心是指A轴旋转工作台71与B轴摇摆头机构93配合工作，A轴旋转工作台71夹持工件20，并带动工件20旋转，B轴摇摆头机构93带动电主轴机构95摆动，电主轴机构95带动加工刀40切削工件20。

B/C轴加工中心是指C轴旋转工作台73与B轴摇摆头机构93配合工作，C轴旋转工作台73夹持工件20，并带动工件20旋转，B轴摇摆头机构93带动电主轴机构95摆动，电主轴机构95带动加工刀40切削工件20。

现有的B/A轴加工中心，B/C轴加工中心为不同的加工设备，在进行不同加工时需要更换设备进行加工，如此，会需要多台设备，造成成本增加。

本实用新型提供一种摇摆头式5轴联动立式加工中心100，旨在在一台加工中心上实现B/A轴加工中心与B/C轴加工中心，使得两种加工模式能任意切换，降低成本，满足客户的多种加工需求。

如图1至图4所示，本实用新型通过将A轴旋转工作台71与C轴旋转工作台73分别可拆卸地设于同一个工作台70，以方便根据需要选择合适的工作台70进行加工，使得两种加工模式能任意切换，降低成本，满足客户的多种加工需求。摇摆头式5轴联动立式加工中心100包括底座10，定义底座10具有前侧、后侧、左侧、右侧，在底座10上设有Y轴驱动机构30，在Y轴驱动机构30上设置X轴驱动机构50，在X轴驱动机构50上设置工作台70，以使工作台70可沿X、Y轴活动，以方便工作台70上的工件20进行位置调整，并且，工作台70上方的侧边可拆卸设有A轴旋转工作台71，以带动工件20旋转，工作台70的中部可拆卸设有C轴旋转工作台73，以带动工件20旋转，在工件20加工过程中根据需要选择A轴旋转工作台71或C轴旋转工作台73，在底座10的后侧设有立柱90，立柱90朝向底座10的前侧设有Z轴驱动机构91，Z轴驱动机构91设有B轴摇摆头机构93，以使得B轴摇摆头机构93可沿着Z轴上下移动，并且，B轴摇摆头机构93朝向底座10的前侧设有电主轴机构95，也即，通过B轴摇摆头机构93驱动电主轴机构95带动切削刀具旋转，以切削工件20。如此，通过A轴旋转工作台71或C轴旋转工作台73与B轴摇摆头机构93配合，实现在一台加工中心上实现B/A轴加工中心与B/C轴加工中心，得两种加工模式能任意切换，降低成本，满足客户的多种加工需求，以适应客户的大批量生产需求。

也即，在需要使用B/C轴加工中心时，可以将工作台70上的A轴旋转工作台71拆卸下来；在需要使用B/A轴加工中心时，可将C轴旋转工作台73拆卸下来，将A轴旋转工作台71、C轴旋转工作台73设置在同一设备上，采用可拆卸的方式进行装配，根据需要选择加工中心，避免更换设备，降低成本，提高工作效率。扩大摇摆头式5轴联动立式加工中心100的通用性，从而提高摇摆头式5轴联动立式加工中心100的高性价比。

进一步地，如图1所示，工作台70上方的侧边可拆卸设有顶尖尾座75，A轴旋转工作台71和顶尖尾座75可拆卸地设于工作台70上方的相对两侧边。也即，为稳定支撑工件20，在工作台70设有顶尖尾座75，使工件20的一端设置在A轴旋转工作台71，另一端设置在顶尖尾座75上，使工件20具有两端支持位点，工件20旋转的更加稳定，提高加工精度。

进一步地，如图1所示，A轴旋转工作台71和顶尖尾座75分别设于工作台70上方的左右两侧。以方便在工作台70的中间形成工件20的避让位，同时，也方便在工作台70的中间形成设置C轴旋转工作台73的安装位。其中，C轴旋转工作台73可以凸出于工作台70表面设置，也可以嵌入于工作台70设置，可根据工件20的具体尺寸进行装配，当工件20的尺寸较大，需要较大的避让空间时，C轴旋转工作台73可以嵌入于工作台70设置，以使工作台70表面形成足够的避让空间来放置工件20。

进一步地，如图3和图4所示，工作台70的中部开设有安装槽74，C轴旋转工作台73设于安装槽内。也即，采用嵌入式的方式安装C轴旋转工作台73，以将C轴旋转工作台73嵌入于工作台70内部，以使工作台70表面形成足够的避让空间来放置工件20。

进一步地，传统采用DD旋转工作台(现有技术，DD是direct driver的简称，包括力矩电机和直线电机，后面加上电机就是称为DD直驱电机也叫直接驱动马达。)来实现旋转功能，但是DD旋转工作台扭矩偏小，为此，本申请的旋转结构采用滚子凸轮旋转工作台(现有技术)，滚子凸轮旋转工作台解决DD旋转工作台扭矩偏小的问题，并且，滚子凸轮旋转工作台的精度也趋近于DD旋转马达，可以满足80％以上的客户。也即，A轴旋转工作台71为滚子凸轮旋转工作台；和/或，C轴旋转工作台73为滚子凸轮旋转工作台；和/或，B轴摇摆头机构93为滚子凸轮旋转工作台。

进一步地，如图1和图5所示，立柱90的右侧设有刀库结构97，刀库结构97包括支撑臂971和刀库973，支撑臂971设于立柱90的右侧，并沿远离立柱90的方向延伸，刀库973设于支撑臂971背离立柱90的端部，刀库973用以承载加工所用的刀具。通过将支撑臂971远离立柱90的方向延伸，使刀库973设置在远离立柱90的一端，保证电主轴机构95左右摆动时，具有较大的摆动空间，避免与刀库973磕碰，电主轴机构95的摇摆幅度范围为大于等于90°，小于180°，方便在工件20的各个部位进行切削，以适应各类工件20的加工，提高摇摆头式5轴联动立式加工中心100的应用范围。

进一步地，如图1和图5所示，刀库结构97还包括换刀手臂975，换刀手臂975可转动地设于刀库973的下方，用以为电主轴机构95更换刀具。如图5所示，刀库973的下方设有旋转件977，旋转件977可以是电机驱动的转动轴，旋转件977带动换刀手臂975旋转，并且，刀库973的下方设有出刀口，刀具从出刀口输送出来，被换刀手臂975抓获，例如，换刀手臂975形成有夹爪，将刀具夹持住，然后换刀手臂975旋转至电主轴机构95的刀具放置位，换刀手臂975将刀具更换至电主轴机构95的刀具放置位。换刀全过程采用机械自动化，提高加工速率，方便实现大批量加工。可以理解的是，电主轴机构95的刀具放置位可以设有安装孔，换刀手臂975将刀具插入安装孔内实现刀具安装。

进一步地，如图1和图5所示，Y轴驱动机构30包括Y轴驱动部件31、Y轴滑轨32、和滑台33，Y轴驱动部件31和Y轴滑轨32均设于底座10，滑台33设于Y轴滑轨32上，Y轴驱动部件31驱动连接滑台33，以使Y轴驱动部件31驱动滑台33在Y轴方向移动。Y轴驱动部件31可以是高精密丝杆驱动装置，并组合有高精密导轨，也可以采用直线电机。

进一步地，如图1和图5所示，X轴驱动机构50包括X轴驱动部件51和X轴滑轨52，X轴驱动部件51和X轴滑轨52设于滑台33，工作台70设于X轴滑轨52上，X轴驱动部件51驱动连接工作台70，以使X轴驱动部件51驱动工作台70在X轴方向移动。X轴驱动部件51可以是高精密丝杆驱动装置，并组合有高精密导轨，也可以采用直线电机。

进一步地，如图1和图5所示，Z轴驱动机构91包括Z轴驱动部件911、Z轴滑轨912和机头913，Z轴驱动部件911和Z轴滑轨912设于立柱90朝向底座10的前侧，机头913设于Z轴滑轨912，Z轴驱动部件911驱动连接机头913，机头913朝向底座10的前侧设有B轴摇摆头机构93，以通过Z轴驱动部件911带动机头913沿Z轴移动，从而带动B轴摇摆头机构93沿Z轴移动，进一步带动电主轴机构95沿Z轴移动。可以理解的是，例如，在更换刀具的过程中，电主轴机构95需要沿Z轴移动使电主轴机构95的刀具放置位与换刀手臂975相适配，方便换刀。Z轴驱动部件911可以是高精密丝杆驱动装置，并组合有高精密导轨，也可以采用直线电机。

本申请实现在一台加工中心上实现B/A轴加工中心与B/C轴加工中心，使得两种加工模式能任意切换，降低成本，满足客户的多种加工需求，以适应客户的大批量生产需求。本申请的摇摆头式5轴联动立式加工中心100相比同等大小的加工中心，成本减价15％；本申请将刀库973设置在远离立柱90的一端，保证电主轴机构95左右摆动时，具有较大的摆动空间，避免与刀库973磕碰，实现电主轴机构95大偏摆幅度的加工，增加机台的性能10％。

上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述摇摆头式5轴联动立式加工中心包括：

底座(10)，定义所述底座(10)具有前侧、后侧、左侧、右侧；

Y轴驱动机构(30)，所述Y轴驱动机构(30)设于所述底座(10)上；

X轴驱动机构(50)，所述X轴驱动机构(50)设于所述Y轴驱动机构(30)上；

工作台(70)，所述工作台(70)设于所述X轴驱动机构(50)上，所述工作台(70)上方的侧边可拆卸设有A轴旋转工作台(71)，所述工作台(70)的中部可拆卸设有C轴旋转工作台(73)；

立柱(90)，所述立柱(90)设于所述底座(10)的后侧，所述立柱(90)朝向所述底座(10)的前侧设有Z轴驱动机构(91)，所述Z轴驱动机构(91)设有B轴摇摆头机构(93)，所述B轴摇摆头机构(93)朝向所述底座(10)的前侧设有电主轴机构(95)。

2.如权利要求1所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述工作台(70)上方的侧边可拆卸设有顶尖尾座(75)，所述A轴旋转工作台(71)和所述顶尖尾座(75)可拆卸地设于所述工作台(70)上方的相对两侧边。

3.如权利要求2所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述A轴旋转工作台(71)和所述顶尖尾座(75)分别设于所述工作台(70)上方的左右两侧。

4.如权利要求3所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述A轴旋转工作台(71)为滚子凸轮旋转工作台；

和/或，所述C轴旋转工作台(73)为滚子凸轮旋转工作台；

和/或，所述B轴摇摆头机构(93)为滚子凸轮旋转工作台。

5.如权利要求3所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述立柱(90)的右侧设有刀库结构(97)，所述刀库结构(97)包括：

支撑臂(971)，所述支撑臂(971)设于所述立柱(90)的右侧，并沿远离所述立柱(90)的方向延伸；和

刀库(973)，所述刀库(973)设于所述支撑臂(971)背离所述立柱(90)的端部，所述刀库(973)用以承载加工所用的刀具。

6.如权利要求5所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述刀库结构(97)还包括换刀手臂(975)，所述换刀手臂(975)可转动地设于所述刀库(973)的下方，用以为所述电主轴机构(95)更换刀具。

7.如权利要求1至6中任一项所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述Y轴驱动机构(30)包括Y轴驱动部件(31)、Y轴滑轨(32)、和滑台(33)，所述Y轴驱动部件(31)和所述Y轴滑轨(32)均设于所述底座(10)，所述滑台(33)设于所述Y轴滑轨(32)上，所述Y轴驱动部件(31)驱动连接所述滑台(33)。

8.如权利要求7所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述X轴驱动机构(50)包括X轴驱动部件(51)和X轴滑轨(52)，所述X轴驱动部件(51)和所述X轴滑轨(52)设于所述滑台(33)，所述工作台(70)设于所述X轴滑轨(52)上，所述X轴驱动部件(51)驱动连接所述工作台(70)。

9.如权利要求8所述的摇摆头式5轴联动立式加工中心，其特征在于，所述Z轴驱动机构(91)包括Z轴驱动部件(911)、Z轴滑轨(912)和机头(913)，所述Z轴驱动部件(911)和所述Z轴滑轨(912)设于所述立柱(90)朝向所述底座(10)的前侧，所述机头(913)设于所述Z轴滑轨(912)，所述Z轴驱动部件(911)驱动连接所述机头(913)，所述机头(913)朝向所述底座(10)的前侧设有所述B轴摇摆头机构(93)。

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