CN101862859B - 五轴联动全自动切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种五轴联动全自动切割机,X轴滑座(5)通过与其相固定的滑块滑动安装于Z轴导轨上;动力头(9)的支撑架(8)可水平滑动地安装在X轴导柱(6)上;工作台(2)通过Y轴滑块滑动安装在机座(1)上的Y轴滑轨上;在工作台(2)上表面的一端安装有用于夹持工件的主动卡盘(10),主动卡盘(10)与安装在工作台(2)上的主动卡盘电机传动连接。通过五轴联动,本发明的切割机能够根据需要,从工件的任意位置沿任意方向实施切割,使用非常方便。
Description
(一)、技术领域 本发明涉及一种切割机,具体地说,是一种五轴联动全自动切割机。
(二)、背景技术 现有切割机的切割锯的可移动(旋转)方向比较单调,且进刀位置具有一定的局限性。在对工件进行切割使用时不够方便。
另一方面,现有的切割机动力头的锯片与工作台面之间的夹角一般是不可调的,或者调整起来比较困难,切割工作时噪声较大,调整准确度不能令人满意。另一方面,现有的切割锯没有锯片磨损自动监控装置,在工件切割过程中,锯片的磨损状态无法实时检测;如果利用人工肉眼检测,不仅增加了劳动强度,而且工作环境会变得更加恶劣。锯片磨损到极限程度继续工作不仅会伤及工件,而且会损坏切割设备。
(三)、发明内容 本发明所要解决的技术问题是,提供一种五轴联动全自动切割机,第一、实现动力头与工件之间X、Y、Z三向直线相对运动及两种方式的相对旋转运动,切割锯片进刀角度能够方便、准确调整;第二、动力头具有锯片磨损实时监控功能。以克服上述已有切割机的缺陷。
为了解决上述技术问题,本发明采用了以下技术方案。
一种五轴联动全自动切割机,包括机座和安装在机座上的工作台,其特征在于:还包括带有动力头的X轴滑座;在机座上固定安装有Z轴导柱,在Z轴导柱上固定安装有走向与Z轴导柱相同的Z轴导轨,X轴滑座通过与其相固定的滑块滑动安装于所述的Z轴导轨上;在机座上安装有用于驱动X轴滑座上下移动的Z轴伺服电机;
在X轴滑座上与工作台走向一致地设置有X轴导柱,动力头的支撑架可水平滑动地安装在该X轴导柱上;在X轴滑座上安装有用于驱动支撑架左右移动的X轴伺服电机;
工作台通过Y轴滑块滑动安装在机座上的Y轴滑轨上;机座上安装有用于驱动工作台前后移动的Y轴伺服电机;
在工作台上表面的一端安装有用于夹持工件的主动卡盘,另一端安装有用于夹持工件另一端的被动卡盘;其中,主动卡盘与安装在工作台上的主动卡盘电机传动连接。
其中,被动卡盘可滑动地安装在卡盘滑轨上,所述的卡盘滑轨安装在工作台上并具有与X轴导柱相平行的走向;在工作台上安装有用于驱动被动卡盘左右移动的被动卡盘电机。
所述的动力头包括支撑架,在所述的支撑架上固定连接有蜗轮座,安装在蜗轮座中的蜗轮连接有支臂;在所述的蜗轮座上下两端分别固定安装有上旋转端盖和下旋转端盖,在上旋转端盖上固定安装有切割电机;固定于上旋转端盖上的支臂的下端通过轴承安装有带锯片的传动轴;所述的切割电机与所述的传动轴传动连接。
还包括与所述的蜗轮配合的、安装于蜗杆座中的蜗杆;蜗杆的动力输入端传动连接有第二伺服电机;在蜗轮座上固定安装有电磁铁和杠杆的杠杆轴,所述的杠杆上端顶在蜗杆座上,下端与所述的电磁铁配合;在蜗杆座与蜗轮座之间还安装有拉簧。
还包括能够上下滑动的光电对射管座,在该光电对射管座的下端安装有分别位于锯片两侧的光电对射管;左右两侧的光电对射管座的上端分别固定于滑动座上,滑动座螺纹连接有丝母,与所述的丝母配合的滚珠丝杠下端通过轴承安装于下固定座上,所述的上、下固定座均固定安装于支臂上;在上固定座上还安装有第一伺服电机,该第一伺服电机与所述的滚珠丝杠传动连接。
蜗轮与支臂的连接方式是:通过支臂上方的螺钉进行张进,张进后由侧面的螺钉将支臂紧固顶在蜗轮上。
本发明具有以下特点。
(1)、本发明动力头的锯片与工件之间实现了五轴联动,具体地说,X轴伺服电机工作时驱动支撑架作X向左右移动,实现了支撑架上动力头的X向移动;Y轴伺服电机驱动工作台作Y向前后移动,实现了工作台上工件与动力头之间的Y向移动;Z轴伺服电机驱动X轴滑座作Z向上下移动,实现了动力头的Z向移动;主动卡盘电机驱动主动卡盘携工件自转,实现了工件相对于动力头的旋转。动力头的第二伺服电机工作驱动支臂下端的锯片改变与水平工作台面之间的倾角,实现了工件相对于动力头的第二种方式的旋转。
通过上述五轴联动,本发明的切割机能够根据需要,从工件的任意位置沿任意方向实施切割,使用非常方便。
(2)、第二伺服电机工作,通过蜗轮蜗杆机构带动上旋转端盖和下旋转端盖进而驱动支臂下端的锯片改变与水平工作台面之间的倾角,达到了调节切割角度的目的,现了切割锯片方向的调整。
(3)、电磁铁通电时,杠杆机构与拉簧的拉力共同作用使蜗轮蜗杆处于浮动连接状态。第二伺服电机工作,调节切割角度。锯片角度调定后,电磁铁失电后复位,依靠拉簧的拉力作用,使蜗轮蜗杆互相抱死,消除了蜗轮蜗杆的安装间隙,从而避免了切割过程中蜗轮蜗杆间的震动撞击。不仅降低了切割噪声,而且延长了相关机构的使用寿命。
(4)、本发明的动力头还设置有锯片磨损实时监控机构,切割过程中,随着锯片磨损,锯片直径逐渐缩小,当光电对射管检测不到锯片时,第一伺服电机工作,通过滚珠丝杠丝母机构驱动光电对射管座向下移动,光电对射管随之下移实现对锯片的实时跟踪。当光电对射管下降到设定极限位置时,说明锯片磨损到需要更换的程度,此时控制***即可操纵切割电机停转。
(四)、附图说明图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明动力头的结构示意图。
图3是图2的E-E剖视图。
图4是本发明第一个使用实施例的示意图。
图5是本发明第二个使用实施例的示意图。
图6是本发明第三个使用实施例的示意图。
图7是本发明第四个使用实施例的示意图。
图8是本发明第五个使用实施例的示意图。
图9是本发明第六个使用实施例的示意图。
图10是本发明第七个使用实施例的示意图。
(五)、具体实施方式 下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1所示,本发明包括机座1和安装在机座1上的工作台2。在机座1上固定安装有三根互相平行设置的Z轴导柱4,在Z轴导柱4上固定安装有走向与Z轴导柱4相同的Z轴导轨,X轴滑座5通过与其相固定的滑块滑动安装于所述的Z轴导轨上。在X轴滑座5上连接有Z轴丝母,与Z轴丝母配合的Z轴丝杠具有与Z轴导柱4相同的走向,Z轴丝杠传动连接有Z轴伺服电机,该Z轴伺服电机安装在机座1上。
Z轴伺服电机连接同步带轮,通过同步带将动力的传递给Z轴丝杠。Z轴伺服电机工作时通过Z轴丝杠、丝母驱动X轴滑座5作Z向移动,即在与工作台水平面相垂直的方向上下移动。实现了X轴滑座5上动力头9的Z向移动。
在X轴滑座5上与工作台2走向一致地设置有上下两根X轴导柱6,动力头9的支撑架8可水平滑动地安装在该两根X轴导柱6上。在支撑架8上固定安装有X轴丝母,与X轴丝母配合的X轴丝杠具有与X轴导柱6相同的走向,X轴丝杠传动连接有X轴伺服电机,该X轴伺服电机安装在X轴滑座5上。
X轴伺服电机工作时通过X轴丝杠、丝母驱动支撑架8作X向移动,即在与工作台2一致的走向上左右移动。实现了支撑架8上动力头9的X向移动。
工作台2通过Y轴滑块滑动安装在机座1上的走向分别与X轴导柱6、Z轴导柱4垂直的四根Y轴滑轨上。在工作台2上固定安装有Y轴丝母,与Y轴丝母配合的Y轴丝杠具有与Y轴滑轨相同的走向,Y轴丝杠传动连接有Y轴伺服电机,该Y轴伺服电机安装在机座1上。
Y轴伺服电机连接同步带轮,通过同步带将动力的传递给Y轴丝杠。Y轴伺服电机工作时通过Y轴丝杠、丝母驱动工作台2作Y向移动,即在与工作台2垂直的走向上前后移动。实现了工作台2上工件与动力头9之间的Y向移动。
在工作台2上表面的一端安装有用于夹持工件的主动卡盘10,另一端安装有用于夹持工件另一端的被动卡盘3。其中,主动卡盘10与安装在工作台2上的主动卡盘电机通过蜗轮蜗杆传动连接。被动卡盘3可滑动地安装在卡盘滑轨11上,所述的卡盘滑轨11安装在工作台2上并具有与X轴导柱6相平行的走向。在工作台2上安装有被动卡盘电机,该被动卡盘电机通过链轮链条与被动卡盘3传动连接。
主动卡盘电机通过蜗轮蜗杆驱动主动卡盘10携工件自转,实现工件相对于动力头9的旋转。被动卡盘电机通过链轮链条驱动被动卡盘3作X轴左右移动,用以调整两卡盘之间的距离。
如图2所示,本发明动力头9的支撑架8上固定连接有蜗轮座9-5,安装在蜗轮座9-5中的蜗轮9-6连接有支臂9-4。蜗轮9-6与支臂9-4的具体连接方式是:通过支臂9-4上方的螺钉进行张进,张进后由侧面的螺钉将支臂9-4紧固顶在蜗轮9-6上,支臂9-4跟随蜗轮9-6一起旋转。在所述的蜗轮座9-5上下两端分别固定安装有上旋转端盖9-23和下旋转端盖9-21,在上旋转端盖9-23上表面固定安装有带主动带轮9-2的切割电机9-1。还包括上端固定于上旋转端盖9-23上的支臂9-4,在支臂9-4的下端通过轴承安装有带锯片9-18的传动轴9-16,在所述的传动轴9-16上键连接有被动带轮9-17。所述的主动带轮9-2通过多楔带9-3与被动带轮9-17传动连接。其中,锯片9-18通过两片夹盘9-19以及锁紧螺母9-20固定于传动轴9-16上。
切割电机9-1工作时通过多楔带9-3带动传动轴9-16旋转,进而驱动锯片9-18实施对工件的切割。
如图3,本发明还包括与所述的蜗轮9-6配合的、安装于蜗杆座9-25中的蜗杆9-26。蜗杆9-26的动力输入端通过联轴器9-24连接有第二伺服电机9-22,第二伺服电机座9-23固定安装于蜗杆座9-25左端部。在蜗轮座9-5上固定安装有电磁铁9-8和杠杆9-27的杠杆轴,所述的杠杆9-27上端顶在蜗杆座9-25上,下端与所述的电磁铁9-8配合。在蜗杆座9-25与蜗轮座9-5之间还安装有拉簧9-28。
电磁铁9-8通电时,向内推动杠杆9-27的下端,杠杆9-27的上端向上推动蜗杆座9-25,该向上的推动力与拉簧9-28的拉力共同作用,使蜗轮蜗杆处于浮动连接状态。该状态下,第二伺服电机9-22工作,通过蜗轮蜗杆机构带动上旋转端盖9-23和下旋转端盖9-21进而驱动支臂9-4下端的锯片9-18改变与水平工作台面之间的倾角,达到调节切割角度的目的。锯片角度调定后,电磁铁9-8失电复位后,向内推动杠杆9-27的下端,杠杆9-27的上端向上推动蜗杆座9-25,依靠拉簧9-28的拉力作用,使蜗杆应向下移动,蜗轮座推动杠杆27向下移动,使蜗轮蜗杆互相抱死,消除了蜗轮蜗杆的安装间隙,从而避免了切割过程中蜗轮蜗杆间的震动撞击。
仍如图2,本发明的动力头9还设置有锯片磨损实时监控机构。该磨损实时监控机构包括能够沿立式导向轴上下滑动的光电对射管座9-12,在该光电对射管座9-12的下端安装有分别位于锯片9-18两侧的光电对射管9-15。左右两侧的光电对射管座9-12的上端分别固定于滑动座9-11上,滑动座9-11螺纹连接有丝母9-10,与所述的丝母9-10配合的滚珠丝杠9-13下端通过轴承安装于下固定座9-14上,所述的上、下固定座均固定安装于支臂9-4上。在上固定座9-9上还安装有第一伺服电机9-7,该第一伺服电机9-7与所述的滚珠丝杠9-13上端传动连接。
切割过程中,随着锯片磨损,锯片直径逐渐缩小,当光电对射管9-15检测不到锯片时,第一伺服电机9-7工作,驱动滚珠丝杠9-13旋转,丝母9-10通过上滑动座9-11带动光电对射管座9-12向下移动,光电对射管9-15随之下移实现对锯片9-18的实时跟踪。当光电对射管9-15下降到设定极限位置时,说明锯片磨损到需要更换的程度,此时控制***即可操纵切割电机9-1停转。第一伺服电机9-7反转,光电对射管9-15上移至初始位置。
以下举例说明几种典型切割方式。
第一种切割方式如图4,沿径向切割长轴状工件。
第二种切割方式如图5,借助辅助夹具,沿径向连续切割短轴,得到薄片样品。
第三种切割方式如图6,借助永磁V型夹具进行辅助装夹,沿轴向切割长轴状工件。
第四种切割方式如图7,借助中心架,沿径向切割长轴状工件。
第五种切割方式如图8,借助中心架,切割法兰盘。
第六种切割方式如图9,借助辅助夹具,定位切割转向节。
第七种切割方式如图10,借助多种夹具切割大型工件。
Claims (3)
1.一种五轴联动全自动切割机,包括机座(1)和安装在机座(1)上的工作台(2),其特征在于:还包括带有动力头(9)的X轴滑座(5);在机座(1)上固定安装有Z轴导柱(4),在Z轴导柱(4)上固定安装有走向与Z轴导柱(4)相同的Z轴导轨,X轴滑座(5)通过与其相固定的滑块滑动安装于所述的Z轴导轨上;在机座(1)上安装有用于驱动X轴滑座(5)上下移动的Z轴伺服电机;
在X轴滑座(5)上与工作台(2)走向一致地设置有X轴导柱(6),动力头(9)的支撑架(8)可水平滑动地安装在该X轴导柱(6)上;在X轴滑座(5)上安装有用于驱动支撑架(8)左右移动的X轴伺服电机;
工作台(2)通过Y轴滑块滑动安装在机座(1)上的Y轴滑轨上;机座(1)上安装有用于驱动工作台(2)前后移动的Y轴伺服电机;
在工作台(2)上表面的一端安装有用于夹持工件的主动卡盘(10),另一端安装有用于夹持工件另一端的被动卡盘(3);其中,主动卡盘(10)与安装在工作台(2)上的主动卡盘电机传动连接;
所述的动力头(9)包括支撑架(8);在所述的支撑架(8)上固定连接有蜗轮座(9-5),安装在蜗轮座(9-5)中的蜗轮(9-6)连接有支臂(9-4);在所述的蜗轮座(9-5)上下两端分别固定安装有上旋转端盖(9-23)和下旋转端盖(9-21),在上旋转端盖(9-23)上固定安装有切割电机(9-1);固定于上旋转端盖(9-23)上的支臂(9-4)的下端通过轴承安装有带锯片(9-18)的传动轴(9-16);所述的切割电机(9-1)与所述的传动轴(9-16)传动连接;
还包括与所述的蜗轮(9-6)配合的、安装于蜗杆座(9-25)中的蜗杆(9-26);蜗杆(9-26)的动力输入端传动连接有第二伺服电机(9-22);在蜗轮座(9-5)上固定安装有电磁铁(9-8)和杠杆(9-27)的杠杆轴,所述的杠杆(9-27)上端顶在蜗杆座(9-25)上,下端与所述的电磁铁(9-8)配合;在蜗杆座(9-25)与蜗轮座(9-5)之间还安装有拉簧(9-28)。
2.如权利要求1所述的五轴联动全自动切割机,其特征在于:其中,被动卡盘(3)可滑动地安装在卡盘滑轨(11)上,所述的卡盘滑轨(11)安装在工作台(2)上并具有与X轴导柱(6)相平行的走向;在工作台(2)上安装有用于驱动被动卡盘(3)左右移动的被动卡盘(3)电机。
3.如权利要求1或2所述的五轴联动全自动切割机,其特征在于:支臂(9-4)上固定安装有上固定座(9-9)和下固定座(9-14),还包括能够上下滑动的光电对射管座(9-12),在该光电对射管座(9-12)的下端安装有分别位于锯片(9-18)两侧的光电对射管(9-15);左右两侧的光电对射管座(9-12)的上端分别固定于上滑动座(9-11)上,上滑动座(9-11)螺纹连接有丝母(9-10),与所述的丝母(9-10)配合的滚珠丝杠(9-13)下端通过轴承安装于下固定座(9-14)上,上端通过轴承安装于上固定座(9-9)上;在上固定座(9-9)上还安装有第一伺服电机(9-7),该第一伺服电机(9-7)与所述的滚珠丝杠(9-13)传动连接。
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