CN108436610A - 机加工设备 - Google Patents

Abstract

一种机加工设备，系五轴联动设备，至少设置第一直线运动轴、第二直线运动轴和第三直线运动轴，以及第一回转运动轴和第二回转运动轴。进给运动部件沿第一直线运动轴往复移动，还沿第三直线运动轴往复移动；加工运动部件沿第二直线运动轴往复移动；第一回转机构设置于进给运动部件上，包括第一回转运动轴；第二回转机构设置于加工运动部件上，包括第二回转运动轴；直线运动导向件架设于第二直线运动轴上方；容置工具的装置，其设置于直线运动导向件，沿直线运动导向件往复移动。本发明的设备，综合了立式工作台刚度高和层叠式工作台结构紧凑的两大优点，整体布局更加紧凑，且占用空间较小，是一种合理的工具磨床工作台结构。

Description

机加工设备

技术领域

本发明涉及一种对工件实施机械加工的设备，尤其涉及一种对机加工中使用的工具进行储放的装置，便于在产品加工制造中对工具进行取用，提高设备的自动化水平。

背景技术

机加工是指通过机械精确加工去除材料的加工工艺，可分为手动加工和数控加工两大类。手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。数控加工(CNC)是指机械工人运用数控设备来进行加工，这些数控设备包括加工中心、车铣中心、电火花线切割设备、螺纹切削机等。

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成。

数控机床一般由主机、数控制装置、驱动装置、辅助装置和其它附属设备等几个部分组成。主机是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置系数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如：冷却、排屑、润滑、照明和监测等。编程及其他附属设备可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴等几种数控机床。对于刀具的制造，其某些形状的加工动作涉及五轴联动功能，必须使用五轴联动机床。

现有数控机床，尤其是随着控制轴数量的增加，机床内空间有限。若不对机床规格进行扩大，已经难以再向数控机床内增加其它装置，如：机械手臂和砂轮库等，以进一步提高机床的自动化水平。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种机加工设备，使得设备各个部件的布局更合理，减少占地面积。

本发明的另一个目的在于提供一种机加工设备，提高设备对材料的加工精度。

本发明的再一个目的在于提供一种机加工设备，提高设备对材料加工的稳定性。

本发明的又一个目的在于提供一种机加工设备，提高设备对材料加工的自动化水平。

本发明提供的一种机加工设备，系五轴联动设备，至少设置第一直线运动轴、第二直线运动轴和第三直线运动轴，以及第一回转运动轴和第二回转运动轴，包括：

进给运动部件，其沿第一直线运动轴往复移动，还沿第三直线运动轴往复移动；

加工运动部件，其沿第二直线运动轴往复移动；

第一回转机构，其设置于进给运动部件上，包括第一回转运动轴；

第二回转机构，其设置于加工运动部件上，包括第二回转运动轴；

直线运动导向件，架设于第二直线运动轴上方；

容置工具的装置，其设置于直线运动导向件，沿直线运动导向件往复移动。

在以XYZ坐标系构建的空间中，第一直线运动轴为沿Y向设置，进给运动部件于Y向往复移动。

在以XYZ坐标系构建的空间中，第二直线运动轴为沿X向设置，加工运动部件于X向往复移动。

在以XYZ坐标系构建的空间中，第三直线运动轴为沿Z向设置，进给运动部件于Z向往复移动。

在以XYZ坐标系构建的空间中，第一回转轴为绕X轴旋转的A轴。

在以XYZ坐标系构建的空间中，第二回转轴为绕Z轴旋转的C轴。

为了提高本发明提供的机加工设备的自动化程度，还在第一回转机构上设置第一工件料盘和第二工件料盘，在第二回转机构上设置机械臂。第一工件料盘和第二工件料盘随着进给运动部件在Y向和Z向移动。机械臂至少包括3个运动自由度，包括绕着所述的加工运动部件的回转中心作回转运动，机械臂的打开与闭合运动以及机械臂的俯仰运动。

容置工具的装置，包括转动机构，受驱动机构带动而使得载于转动机构上的工具绕转动轴进行转动。

本发明提供的机加工设备，还包括第一探针设置于第二回转机构，用于触测固定于进给运动部件的物料的表面(如：对工件的外径、长度、刃口位置、螺旋与刃倾角度等进行精确的自动测量，还能进行温度补偿等)，使得探头的机械装置移位，产生信号触发并采集一个测量数据。

本发明提供的机加工设备，还包括第二探针设置于与第一回转机构，用于探测载于转动机构上之工具的规格，比如：直径和位置等。

一种容置工具的装置的实施方式，包括：

转动机构，其包括本体和输送部件；各个输送部件沿本体的转动方向排列并安置于本体的周沿；在本体的中心处设置开口的容置腔；

减速机构，其设置于容置腔的腔底处；

连接夹套，其一端置于容置腔内，包括第一开口和第二开口，第一开口和第二开口连通且位于两端；

驱动机构，其经由第一开口置入连接夹套内，并于第二开口处与减速机构装配，避免旋转过程中出现回转间隙。

本发明的容置工具的装置，其输送部件一端用于承载工具，对工具实施运输，另一端还设置冷却机构，利于对工具进行及时降温。

本发明的容置工具的装置，减速机构采用谐波减速机构，其与驱动机构的转动轴装配。

本发明的容置工具的装置，其沿转动机构的转动轴向的长度小于220mm。

本发明的容置工具的装置，将砂轮装载于输送部件上，而使得装置适用于现有的磨削加工中心。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明提供的机加工设备，综合了立式工作台刚度高和层叠式工作台结构紧凑的两大优点，整体布局更加紧凑，且占用空间较小，是一种比较合理的工具磨床工作台结构。

附图说明

图1为本发明机加工设备一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的机加工设备另一角度的结构示意图；

图3为本发明容纳工具的装置一实施例的结构示意图；

图4为图3所示的容纳工具的装置一角度的局部放大剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

图1为本发明机加工设备一实施例的结构示意图，图2为图1所示的机加工设备另一角度的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例的机加工设备，系五轴联动设备，至少设置第一直线运动轴、第二直线运动轴和第三直线运动轴，以及第一回转运动轴和第二回转运动轴，还包括进给运动部件10、加工运动部件20、直线运动导向件30和容置工具的装置40。

在以XYZ坐标系构建的空间中，第一直线运动轴71为沿Y向设置，第二直线运动轴72为沿X向设置，第三直线运动轴73为沿Z向设置。

进给运动部件10沿第一直线运动轴往复移动，还沿第三直线运动轴往复移动。加工运动部件20沿第二直线运动轴往复移动。直线运动导向件30其架设于第二直线运动轴上方。

第一回转机构50设置于进给运动部件10上。在以XYZ坐标系构建的空间中，第一回转机构50包括绕X轴旋转的第一回转轴，即A轴。

第二回转机构60设置于加工运动部件20上。在以XYZ坐标系构建的空间中，第二回转机构60包括绕Z轴旋转的第二回转轴，即C轴。

直线运动导向件30架设于第二直线运动轴72，即直线运动导向件30横跨与第二直线运动轴72两侧，其上的容置工具的装置40悬空于第二直线运动轴72之上。容置工具的装置40设置于直线运动导向件30上，沿直线运动导向件30往复移动。

为了提高本发明提供的机加工设备的自动化程度，还在第一回转机构50上设置第一工件料盘81和第二工件料盘82，在第二回转机构60上设置机械臂83。第一工件料盘和第二工件料盘随着进给运动部件10在Y向和Z向移动。机械臂63随着加工运动部件20在X向移动，至少包括3个运动自由度：绕着所述的加工运动部件20的回转中心作回转运动，机械臂的夹紧放松运动以及机械臂的俯仰运动。

本实施例中，第一工件料盘81和第二工件料盘82固定安装在第一回转机构50上，呈上下布局，可随A轴在Z方向作直线升降运动，也可随A轴在Y方向作直线往返运动，能满足机械手将工件从第一工件料盘安装到工件加工位和下料架位的行程需要。机械臂83安装在第二回转机构60的砂轮电主轴侧面，有3个自由度：随着砂轮电主轴做回转运动，机械臂的夹紧放松运动以及机械臂的俯仰运动。在自动换料过程中，电机带动第一工件料盘61、第二工件料盘62和机械臂63，在PLC程序控制下，取下工件主轴上的已加工刀具，放置在第二工件料盘，然后从上方的第一工件料盘中取出工件毛坯，安装到工件主轴上，进行加工，反之亦可。该装置可以根据工件不同长度和直径灵活调节，工作稳定性好，安全可靠，可避免因操作失误而导致人机事故，还可以实现单人操作多台设备。

本实施例的机加工设备，还包括第一探针91和第二探针92。第一探针用于触测工件表面，使得测头的机械装置移位，产生信号触发并采集一个测量数据，安装在第二回转机构上，对工件的外径、长度、刃口位置、螺旋与刃倾角度等进行测量。

第二探针为砂轮探针，安装在第一回转机构的工件主轴(A轴)侧，用于对砂轮主轴上的砂轮直径及砂轮安装位置进行测量。

图3为本发明容纳工具的装置一实施例的结构示意图，图4为图3所示的容纳工具的装置一角度的局部放大剖面结构示意图。如图3和图4所示，本实施例提供一种容纳工具的装置40，包括转动机构100、减速机构200、连接夹套300和驱动机构400等。

转动机构100包括本体110和输送部件120。在本体110的中心处设置开口的容置腔111。本实施例中，各个输送部件120沿本体110的转动方向排列并安置于本体110的周沿。各个输送部件120一端用于承载工具(如：砂轮)，对工具实施运输，另一端还设置冷却机构600，利于对工具进行及时降温。

减速机构200设置于容置腔111的腔底处。连接夹套300一端置于容置腔111内，并与减速机构200固定。连接夹套300包括第一开口310和第二开口320，第一开口310和第二开口320连通且位于两端。

驱动机构400经由第一开口310置入连接夹套300内，并于第二开口320处与减速机构200装配，避免旋转过程中出现回转间隙。

本实施例中，减速机构200为谐波减速机构，其与驱动机构400的转动轴410装配。沿转动机构的转动轴向的长度小于220mm，因此适合于将砂轮安装于输送部件120上。随着转动机构的转动，结合于本体110周沿的输送部件120随之转动，并将载于其上的砂轮500输送至工作位，用于对工件(未示出)实施磨削加工。

由于本实施例提供的容纳工具的装置，其沿转动机构的转动轴向的长度小于220mm，整体呈扁平化，使得其适合于在现有磨削加工中心中使用，无需额外增加放置空间，也利于提高设备的自动化水平。

本实施例的容纳工具的装置作为圆盘式砂轮库安装在直线运动导向件上，直线运动导向件位于砂轮轴的右侧，并与X向相互垂直，该砂轮库具有2个自由度，即沿直线运动导向件往复运动，即P轴直线运动，以及绕转动机构轴向旋转，即Q轴回转运动，所占空间较小。本实施例的砂轮库至少可搭载2组自动交换的砂轮组，每组至少可以配置1片砂轮，砂轮最大直径至少可以达到100mm以上，能够轻松应对工件粗精磨及抛光的工艺。在换刀过程中，砂轮库在P轴上进行直线运动到设定的换刀位置，砂轮电主轴的在X向上平移到设定的换刀位置，利用气动换刀的原理，先将主轴上的砂轮或砂轮组松开至“旧”砂轮位置取下，使砂轮库绕Q轴旋转，将所需替换的砂轮或砂轮组旋转至“旧”砂轮位置停下，安装到砂轮主轴上，完成换刀任务。

Claims (10)

1.一种机加工设备，系五轴联动设备，至少设置第一直线运动轴、第二直线运动轴和第三直线运动轴，以及第一回转运动轴和第二回转运动轴，其特征在于包括：

进给运动部件，其沿第一直线运动轴往复移动，还沿第三直线运动轴往复移动；

加工运动部件，其沿第二直线运动轴往复移动；

第一回转机构，其设置于进给运动部件上，包括第一回转运动轴；

第二回转机构，其设置于加工运动部件上，包括第二回转运动轴；

直线运动导向件，架设于第二直线运动轴上方；

容置工具的装置，其设置于直线运动导向件，沿直线运动导向件往复移动。

2.根据权利要求1所述的机加工设备，其特征在于在以XYZ坐标系构建的空间中，所述的第一直线运动轴为沿Y向设置，所述的进给运动部件于Y向往复移动；所述的第二直线运动轴为沿X向设置，所述的加工运动部件于X向往复移动；所述的第三直线运动轴为沿Z向设置，所述的进给运动部件于Z向往复移动；所述的第一回转轴为绕X轴旋转的A轴；所述的第二回转轴为绕Z轴旋转的C轴。

3.根据权利要求1所述的机加工设备，其特征在于在所述的第一回转机构上设置第一工件料盘和第二工件料盘，在所述的第二回转机构上设置机械臂；所述的第一工件料盘和所述的第二工件料盘随着所述的进给运动部件在Y向和Z向移动；所述的机械臂至少包括3个运动自由度，包括绕着所述的加工运动部件的回转中心作回转运动，机械臂的打开和闭合运动，以及机械臂的俯仰运动。

4.根据权利要求1所述的机加工设备，其特征在于包括转动机构，受驱动机构带动而使得载于转动机构上的工具绕转动轴进行转动。

5.根据权利要求1所述的机加工设备，其特征在于包括第一探针设置于第二回转机构，用于触测固定于进给运动部件的物料的表面。

6.根据权利要求1所述的机加工设备，其特征在于包括第二探针设置于与第一回转机构，用于探测载于转动机构上之工具的规格。

7.根据权利要求1所述的机加工设备，其特征在于所述的容纳工具的装置包括：

转动机构，其包括本体和输送部件；各个所述的输送部件沿所述本体的转动方向排列并安置于所述本体的周沿；在所述本体的中心处设置开口的容置腔；

减速机构，其设置于所述容置腔的腔底处；

连接夹套，其一端置于所述容置腔内，包括第一开口和第二开口，所述的第一开口和所述的第二开口连通且位于两端；

驱动机构，其经由所述的第一开口置入所述的连接夹套内，并于所述的第二开口处与所述的减速机构装配，避免旋转过程中出现回转间隙。

8.根据权利要求7所述的机加工设备，其特征在于所述的减速机构为谐波减速机构，其与所述驱动机构的转动轴装配。

9.根据权利要求7所述的机加工设备，其特征在于沿所述转动机构的转动轴向的长度小于220mm。

10.根据权利要求7所述的机加工设备，其特征在于所述的输送部件一端用于承载工具，对所述的工具实施运输，另一端还设置冷却机构。