一種小型五軸加工中心的製作方法

2023-05-04 11:00:31 2

專利名稱：一種小型五軸加工中心的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數控工具機，尤其是ー種小型五軸加工中心，適用於教學及小型機械加工。屬於工具機設備技術領域。
背景技術：
數控工具機是製造裝備業的工作母機，是實現先進技術和裝備現代化的基石，是保證高技術產業發展和國防軍エ現代化的戰略裝備。隨著工業化的發展，五軸聯動數控工具機被認為是航空航天、船舶、精密儀器、發電等行業加工關鍵部件的最重要加工工具。作為難度最大、應用範圍最廣的數控工具機技術，五軸聯動數控機 床在加工方面有著不可替代的優點1)能夠加工一般三軸聯動工具機不能加工或者無法一次裝夾加工完成的連續光滑的自由曲面。例如航空發動機轉子、大型發電機轉子、大型船舶螺旋槳等，由於五軸聯動數控工具機在加工過程中刀具相對於エ件的角度可以隨時調整，避免了刀具的加工幹渉，因此五軸聯動數控工具機可以完成三軸聯動工具機不能完成的許多複雜的加工；2)可以提高自由空間曲面的加工精度、加工效率和加工質量。相對於三軸數控工具機加工一般的型腔複雜的エ件，五軸數控工具機可以在一次裝夾中完成加工，並且由於五軸數控工具機加工時可以隨時調整位姿角，五軸數控工具機可以以更好的角度加工エ件，避免了多次裝夾，大大提高了加工效率、加工質量和加工精度；3)符合工具機發展的趨勢。在零件加工過程中，大量的時間將消耗在搬運エ件、上下料、安裝調整等時間上，為了儘可能減少這些時間，人們希望可以用一臺工具機完成數臺三軸數控工具機才能完成的加工任務，大大節省了佔地空間和エ件在不同加工單元之間運轉的時間和花費。因此，五軸聯動數控工具機的重要作用使其成為當今數控エ業發展的熱點和重點。為了適應時代的發展，將技能教育融入五軸工具機的操作與編程教學也是必然的趨勢，但是五軸聯動工具機的價格昂貴，維護費用高，部件相對脆弱，加工安全性等問題尤為重要，一旦出現碰撞，代價比較大，這些因素都制約了五軸聯動工具機的在技能教育中的普遍推廣。因此，以較低的成本製造出能實現五軸聯動功能的數控工具機是實現技能教育中大力推廣五軸技術，提供五軸聯動工具機教學的有效途徑之一。目前，國內小型五軸數控工具機大多的採用龍門式工具機結構，龍門式的工具機結構具有刀具只能沿固定導軌進給、刀具作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷。

發明內容
本發明的目的，是為了解決上述現有技術只能沿固定導軌進給、刀具作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠的問題，提供ー種結構緊湊、便於操作的小型五軸加工中心。本發明的目的可以通過以下技術方案達到ー種小型五軸加工中心，包括底座結構XYZ立軸結構和BC轉臺結構，其結構特點是:I)所述底座結構呈L形狀，包括X軸基座和內部中空的工具機底座，X軸基座設置在工具機底座上、兩者為一體成型結構或固定連接成型結構，在X軸基座上設有X軸滾珠絲杆、Y軸滾珠絲杆、Z軸滾珠絲杆和ニ條X軸導軌、ニ條Y軸導軌、ニ條Z軸導軌；BC轉臺結構設置在工具機底座的檯面上並且位於X軸基座的正面旁邊；在工具機底座的臺面設有漏鬥狀結構排屑ロ，在X軸基座的正面處設有BC轉臺結構連接孔；2)所述XYZ立軸結構包括X軸移動機構、Y軸移動機構和Z軸移動機構，所述X軸移動機構的底部與X軸基座的ニ條X軸導軌活動連接；所述Y軸移動機構的底部與X軸基座的ニ條Y軸導軌活動連接；z軸移動機構的底部 與X軸基座的ニ條Z軸導軌活動連接；3)所述BC軸轉臺結構包括B軸座、B軸支撐座、B軸吊耳、C軸轉臺機構，所述B軸吊耳的兩端分別與B軸座和B軸支撐座轉動式連接；所述B軸吊耳在與B軸座的連接處通過法蘭軸與行星減速機構連接，所述行星減速機構通過聯軸器連接有B軸伺服電機，所述B軸吊耳通過支撐軸承與B軸支撐座連接；由所B軸座、B軸支撐座、B軸吊耳和行星減速機構構成小型五軸加工裝置的B軸；C軸轉臺機構設置在B軸吊耳的中部，C軸轉臺機構由轉臺、諧波減速機構和轉臺電機構成，轉臺電機的輸出端通過諧波減速機構連接轉臺的底部，由C軸轉臺機構構成小型五軸加工裝置的C軸。本發明的目的還可以通過以下技術方案達到本發明的一種技術改進方案是在所述工具機底座上可以設有可使切削液進入內部的防水槽，工具機底座內部放置有切屑箱和電主軸水箱，在工具機底座正面處開設有電主軸水箱的放置孔。本發明的一種技術改進方案是所述X軸基座可以為高低式結構，所述ニ條X軸導軌分別安裝在X軸基座的高處和低處。本發明的ー種技術改進方案是所述X軸移動機構頂部和底部可以分別安裝有X軸螺母座和Z軸螺母座，所述X軸螺母座與X軸滾珠絲杆的螺母連接使X軸移動機構架設於X軸基座上方；所述Z軸螺母座與Z軸滾珠絲杆的螺母連接使Z軸移動機構橫架於X軸移動機構上方。本發明的ー種技術改進方案是在所述Z軸移動機構正向前方可以固定有配重塊。本發明的一種技術改進方案是所述Y軸移動機構後方可以安裝有Y軸螺母座，所述Y軸螺母座與Y軸滾珠絲杆的螺母連接使Y軸移動機構豎直架於X軸移動結構。本發明的ー種技術改進方案是在所述X軸滾珠絲杆、Y軸滾珠絲杆、Z軸滾珠絲杆上可以分別安裝有X軸電機、Y軸電機、Z軸電機。本發明的ー種技術改進方案是在所述B軸座內孔套柯以設有B軸法蘭軸，通過B軸法蘭軸使所述B軸座與B軸吊耳連接。本發明的ー種技術改進方案是所述B軸支撐座的底部可以設有C軸底蓋，通過該C軸底蓋密封B軸支撐座。本發明的ー種技術改進方案是所述B軸吊耳頂部可以連接有可固定C軸轉臺的C軸固定板；所述諧波減速機構的一端固定在C軸固定板上、其另一端固定在C軸轉臺下方的輸出法蘭盤上；所述轉臺電機設置在C軸固定板底部並置於B軸吊耳的空心處；所述轉臺電機和諧波減速機構之間通過連接軸連接。本發明具有如下突出的有益效果I、本發明採用的轉臺為BC軸結構，由於轉臺的B軸藏於床身內，因此B軸的長度可以適當延長，這樣有利於整體結構的規劃和設置；由於B軸採用了行星減速機構，因此結構緊湊、可節省50%的體積，轉臺B軸的同軸的輸入使設計更具弾性，具有重量輕、高效率、免保養和壽命長的有益效果；C軸採用了諧波減速結構，傳動比大、精度高、空回小、承載能カ大、體積小、重量輕以及傳動效率高、傳動平穩、噪聲小、可向密封空間傳遞運動等有益效果O2、本發明由於在底座前部形成ー個漏鬥狀結構的排屑ロ，使加工後的切屑掉入底座的切屑箱內，簡化了排屑裝置，降低了清理難度，而 且降低了鋳造和加工的難度，使裝配更加容易。3、本發明簡化了裝置移動機構的結構，同時降低的鋳造和加工的難度，使裝配更加容易，採用XYZ三軸較大的立柱全行程移動，且工作檯固定，避免了龍門式工具機結構只能沿固定導軌進給，刀具作業自由度低等固有缺陷，同時提高了加工靈活性和機動性。4、本發明便於操作，XYZ立軸結構與BC轉臺配合，使工具機結構更加緊湊、外形美觀協調，具有生產效率高、降低生產成本的效果。


圖I為本發明的立體結構示意圖；圖2為本發明的平面結構示意圖；圖3為本發明底座結構的立體結構示意圖；圖4為本發明X軸基座的立體結構示意圖；圖5為本發明X軸機構的立體結構示意圖；圖6為本發明Y軸機構的平面結構示意圖；圖7為圖6的仰視圖；圖8為本發明Z軸機構的平面結構示意圖；圖9為圖8的後視圖；圖10為本發明BC轉臺結構的立體結構示意圖。其中，I-底座結構，2-XYZ立軸結構，3-BC轉臺結構。
具體實施例方式具體實施例I :圖I-圖10構成本發明的具體實施例I。參照圖I-圖10，本實施例包括底座結構I、XYZ立軸結構2和BC轉臺結構3，I)所述底座結構I呈L形狀，包括X軸基座1-2和內部中空的工具機底座1_1，X軸基座1-2設置在工具機底座1-1上、兩者為一體成型結構或固定連接成型結構，在X軸基座1-2上設有X軸滾珠絲杆1_3、Υ軸滾珠絲杆2-6、Ζ軸滾珠絲杆2-4和ニ條X軸導軌1_4、ニ條Y軸導軌2-7、ニ條Z軸導軌2-5 ；BC轉臺結構3設置在工具機底座1_1的檯面上並且位於X軸基座1-2的正面旁邊；在工具機底座1-1的臺面設有漏鬥狀結構排屑ロ 1-5，在X軸基座1-2的正面處設有BC轉臺結構3連接孔1-6 ； 2)所述XYZ立軸結構2包括X軸移動機構2-1、Y軸移動機構2_3和Z軸移動機構2-2，所述X軸移動機構2-1的底部與X軸基座1-2的ニ條X軸導軌1-4活動連接；所述Y軸移動機構2-3的底部與X軸基座1-2的ニ條Y軸導軌2-7活動連接；Z軸移動機構2_2的底部與X軸基座1-2的ニ條Z軸導軌2-5活動連接；3)所述BC軸轉臺結構3包括B軸座3_1、B軸支撐座3_2、B軸吊耳3_3、C軸轉臺機構3-4，所述B軸吊耳3-3的兩端分別與B軸座3-1和B軸支撐座3_2轉動式連接；所述B軸吊耳3-3在與B軸座3-1的連接處通過法蘭軸與行星減速機構3-5連接，所述行星減速機構3-5通過聯軸器連接有B軸伺服電機3-6，所述B軸吊耳3-3通過支撐軸承與B軸支撐座3-2連接；由所B軸座3-1、B軸支撐座3-2、B軸 吊耳3_3和行星減速機構3_5構成小型五軸加工裝置的B軸；C軸轉臺機構3-4設置在B軸吊耳3的中部，C軸轉臺機構3-4由轉臺、諧波減速機構和轉臺電機構成，轉臺電機的輸出端通過諧波減速機構連接轉臺的底部，由C軸轉臺機構構成小型五軸加工裝置的C軸。本實施例中在工具機底座1-1上設有可使切削液進入內部的防水槽，工具機底座1-1內部放置有切屑箱和電主軸水箱1-7，在工具機底座1-1正面處開設有電主軸水箱1-7的放置孔1-8。X軸基座1-2為高低式結構，所述ニ條X軸導軌1-4分別安裝在X軸基座1-3的高處和低處。所述X軸移動機構2-1頂部和底部分別安裝有X軸螺母座2-8和Z軸螺母座2_9，所述X軸螺母座2-8與X軸滾珠絲杆1-3的螺母連接使X軸移動機構2-1架設於X軸基座1-2上方；所述Z軸螺母座2-9與Z軸滾珠絲杆2-4的螺母連接使Z軸移動機構2_2橫架於X軸移動機構2-1上方。在所述Z軸移動機構2-2正向前方固定有配重塊2-10。所述Y軸移動機構2_3後方安裝有Y軸螺母座2-11，所述Y軸螺母座2-11與Y軸滾珠絲杆2-6的螺母連接使Y軸移動機構2-3豎直架於X軸移動結構2-1。在所述X軸滾珠絲杆1_3、Υ軸滾珠絲杆2-6、Ζ軸滾珠絲杆2-4上分別安裝有X軸電機1-9、Y軸電機2-13、Z軸電機2_12。在所述B軸座3-1內孔套設有B軸法蘭軸，通過B軸法蘭軸使所述B軸座3_1與B軸吊耳3-3連接。所述B軸支撐座3-2的底部設有C軸底蓋3-7，通過該C軸底蓋3_7密封B軸支撐座3-2。所述B軸吊耳3-3頂部連接有可固定C軸轉臺3-4的C軸固定板3_8 ;所述諧波減速機構的一端固定在C軸固定板3-8上、其另一端固定在C軸轉臺3-4下方的輸出法蘭盤上；所述轉臺電機設置在C軸固定板3-8底部並置於B軸吊耳3-3的空心處；所述轉臺電機和諧波減速機構之間通過連接軸連接。以上所述，僅為本發明最佳的具體實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何根據本發明的技術方案及其構思加以等同替換或改變，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種小型五軸加工中心，包括底座結構(I)、XYZ立軸結構(2)和BC轉臺結構(3)，其特徵是 1)所述底座結構(I)呈L形狀，包括X軸基座(1-2)和內部中空的工具機底座(1-1)，X軸基座(1-2)設置在工具機底座(1-1)上、兩者為一體成型結構或固定連接成型結構，在X軸基座(1-2)上設有X軸滾珠絲杆(1-3)、Y軸滾珠絲杆(2-6)、Z軸滾珠絲杆(2-4)和二條X軸導軌(1-4)、二條Y軸導軌(2-7)、二條Z軸導軌(2-5) ;BC轉臺結構(3)設置在工具機底座(1-1)的檯面上並且位於X軸基座(1-2)的正面旁邊；在工具機底座(1-1)的臺面設有漏鬥狀結構排屑口(1-5)，在X軸基座(1-2)的正面處設有BC轉臺結構(3)連接孔(1-6)； 2)所述XYZ立軸結構(2)包括X軸移動機構(2-1)、Y軸移動機構(2-3)和Z軸移動機構(2-2)，所述X軸移動機構(2-1)的底部與X軸基座(1-2)的二條X軸導軌(1-4)活動連接；所述Y軸移動機構(2-3)的底部與X軸基座(1-2)的二條Y軸導軌(2-7)活動連接；Z軸移動機構(2-2)的底部與X軸基座(1-2)的二條Z軸導軌(2-5)活動連接； 3)所述BC軸轉臺結構(3)包括B軸座(3-1)、B軸支撐座(3-2)、B軸吊耳(3_3)、C軸轉臺機構(3-4)，所述B軸吊耳(3-3)的兩端分別與B軸座(3-1)和B軸支撐座(3_2)轉動式連接；所述B軸吊耳(3-3)在與B軸座(3-1)的連接處通過法蘭軸與行星減速機構(3-5)連接，所述行星減速機構(3-5)通過聯軸器連接有B軸伺服電機(3-6)，所述B軸吊耳(3-3)通過支撐軸承與B軸支撐座(3-2)連接；由所B軸座(3-1)、B軸支撐座(3_2)、B軸吊耳(3-3)和行星減速機構(3-5)構成小型五軸加工裝置的B軸；C軸轉臺機構(3-4)設置在B軸吊耳(3)的中部，C軸轉臺機構(3-4)由轉臺、諧波減速機構和轉臺電機構成，轉臺電機的輸出端通過諧波減速機構連接轉臺的底部，由C軸轉臺機構構成小型五軸加工裝置的C軸。
2.根據權利要求I所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是在所述工具機底座(1-1)上設有可使切削液進入內部的防水槽，工具機底座(1-1)內部放置有切屑箱和電主軸水箱(1-7)，在工具機底座(1-1)正面處開設有電主軸水箱(1-7)的放置孔(1-8)。
3.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是所述X軸基座(1-2)為高低式結構，所述二條X軸導軌(1-4)分別安裝在X軸基座(1-3)的高處和低處。
4.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是所述X軸移動機構(2-1)頂部和底部分別安裝有X軸螺母座(2-8)和Z軸螺母座(2-9)，所述X軸螺母座(2-8)與X軸滾珠絲杆(1-3)的螺母連接使X軸移動機構(2-1)架設於X軸基座(1-2)上方；所述Z軸螺母座(2-9)與Z軸滾珠絲杆(2-4)的螺母連接使Z軸移動機構(2-2)橫架於X軸移動機構(2-1)上方。
5.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是在所述Z軸移動機構(2-2)正向前方固定有配重塊(2-10)。
6.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是所述Y軸移動機構(2-3)後方安裝有Y軸螺母座(2-11)，所述Y軸螺母座(2-11)與Y軸滾珠絲杆(2_6)的螺母連接使Y軸移動機構(2-3)豎直架於X軸移動結構(2-1)。
7.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是在所述X軸滾珠絲杆(1-3)、Y軸滾珠絲杆(2-6)、Z軸滾珠絲杆(2-4)上分別安裝有X軸電機(1_9)、Y軸電機(2-13)、Z 軸電機(2-12)。
8.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是在所述B軸座(3-1)內孔套設有B軸法蘭軸，通過B軸法蘭軸使所述B軸座(3-1)與B軸吊耳(3-3)連接。
9.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是所述B軸支撐座(3-2)的底部設有C軸底蓋(3-7)，通過該C軸底蓋(3-7)密封B軸支撐座(3_2)。
10.根據權利要求I或2所述的一種小型五軸加工中心，其特徵是所述B軸吊耳(3-3)頂部連接有可固定C軸轉臺(3-4)的C軸固定板(3-8);所述諧波減速機構的一端固定在C軸固定板(3-8)上、其另一端固定在C軸轉臺(3-4)下方的輸出法蘭盤上；所述轉臺電機設置在C軸固定板(3-8)底部並置於B軸吊耳(3-3)的空心處；所述轉臺電機和諧波減速機構之間通過連接軸連接。
全文摘要
本發明涉及一種小型五軸加工中心，包括底座結構(1)、XYZ立軸結構(2)和BC轉臺結構(3)，其特徵是所述底座結構(1)呈L形狀，包括X軸基座(1-2)和內部中空的工具機底座(1-1)，X軸基座(1-2)設置在工具機底座(1-1)上、兩者為一體成型結構或固定連接成型結構，在X軸基座(1-2)上設有X軸滾珠絲杆(1-3)、Y軸滾珠絲杆(2-6)、Z軸滾珠絲杆(2-4)和二條X軸導軌(1-4)、二條Y軸導軌(2-7)、二條Z軸導軌(2-5)；BC轉臺結構(3)設置在工具機底座(1-1)的檯面上並且位於X軸基座(1-2)的正面旁邊；在工具機底座(1-1)的臺面設有漏鬥狀結構排屑口(1-5)，在X軸基座(1-2)的正面處設有BC轉臺結構(3)連接孔(1-6)。本發明具有操作方便、生產效率高、成本低廉和美觀協調的特點。
文檔編號B23Q1/25GK102672472SQ20121004264
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者李婷, 楊偉明, 梁昊雲, 王彩霞, 蔣麗苑, 邢百倩, 邱軼芳, 鄭躍錢, 駱子石 申請人:廣州市技師學院