CN110293413A - 一种多功能全自动cnc加工中心及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能全自动CNC加工中心及其使用方法，涉及CNC加工中心技术领域，该CNC加工中心包括：机壳、设置在机壳内部的CNC加工中心本体以及设置在机壳顶端的上下料机构，所述机壳上还设置有控制面板，所述控制面板分别与CNC加工中心本体和上下料机构连接；所述CNC加工中心本体包括机架底座以及与机架底座垂直设置的上机架；所述上下料机构包括钣金架和直线滑轨，所述钣金架的两端穿过机壳并延伸至机壳外侧，所述钣金架与直线滑轨固定连接。本发明具备结构设计巧妙合理，方便联机，采用单个取放料爪机构便可完成产品的上、下料，节省了人工，降低了人工的劳动强度，减少了人工成本，且可以采用多个加工轴同时对产品加工，工作效率高。

Description

一种多功能全自动CNC加工中心及其使用方法

技术领域

本发明涉及CNC加工中心技术领域，具体为一种多功能全自动CNC加工中心及其使用方法。

背景技术

CNC加工中心是由机械设备与数控***组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。CNC加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5～10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。

现有的CNC加工中心大多数为单加工轴，且需要人工上、下料，特别是对小批量产品加工时，加工效率低下，人工劳动强度大，成本高，难以满足现在市场的加工要求和人力需求，机台的性价比无法有效体现和提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能全自动CNC加工中心及其使用方法，具备结构设计巧妙合理，方便联机，采用单个取放料爪机构便可完成产品的自动上、下料，节省了人工，降低了人工的劳动强度，减少了人工成本，且可以采用多个加工轴同时对产品加工，工作效率高的优点，解决了上述技术背景所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能全自动CNC加工中心，包括：机壳、设置在机壳内部的CNC加工中心本体以及设置在机壳顶端的上下料机构，所述机壳上还设置有控制面板，所述控制面板分别与CNC加工中心本体和上下料机构连接；所述CNC加工中心本体包括机架底座以及与机架底座垂直设置的上机架，所述机架底座上设置有X轴位移组件和Y轴组件，所述X轴位移组件与Y轴组件呈十字交叉状设置，所述上机架上设置有Z轴升降组件，且上机架顶端安装有气缸固定架，所述气缸固定架上安装有平衡气缸，所述平衡气缸的输出轴与加工轴固定座固定连接，所述加工轴固定座上至少安装有一个加工轴，且加工轴固定座由加工轴保护壳包裹；所述上下料机构包括钣金架和直线滑轨，所述钣金架的两端穿过机壳并延伸至机壳外侧，且钣金架顶部与机壳固定连接，所述钣金架与直线滑轨固定连接，所述直线滑轨上设置有取放料爪机构，且直线滑轨任一端部设置有驱动取放料爪机构沿直线滑轨的长度方向来回运动的取放料爪驱动电机。

优选的，所述X轴位移组件包括X轴模组，所述X轴模组与所述机架底座一体成型，且X轴模组两侧设置有X轴滑轨，所述X轴模组上设置有X轴驱动电机，所述X轴驱动电机的输出轴上连接有X轴丝杆，所述X轴丝杆上连接有X轴直线轴承。

优选的，所述Y轴组件包括Y轴模组、Y轴丝杆和治具安装板，所述Y轴模组底部与X轴直线轴承固定连接，且Y轴模组在X轴驱动电机的驱动下沿X轴滑轨的长度方向来回滑动，所述Y轴模组上设置有两个Y轴滑轨，两个所述Y轴滑轨之间设置有Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机的输出轴与Y轴丝杆连接，所述Y轴丝杆上安装有Y轴直线轴承，所述Y轴直线轴承与治具安装板连接，所述Y轴滑轨上套设有Y轴导向滑块，所述Y轴导向滑块与治具安装板固定连接，所述治具安装板上可拆卸连接有治具，且治具安装板在Y轴驱动电机的作用下可沿Y轴滑轨来回移动。

优选的，所述治具上开设有用于放置待加工产品的治具位，所述治具位的数量为加工轴的数量的两倍。

优选的，所述Z轴升降组件包括两条与上机架一体成型的Z轴滑轨、设置在两条所述Z轴滑轨之间的Z轴丝杆以及与Z轴丝杆连接并驱动其转动的Z轴驱动电机，所述Z轴滑轨上安装有Z轴导向滑块，所述Z轴导向滑块与加工轴固定座固定连接，所述Z轴丝杆上设置有Z轴直线轴承，所述Z轴直线轴承与加工轴固定座上设置在固定位固定连接。

优选的，所述取放料爪机构包括一“T”字形的取放料支撑架以及与取放料支撑架顶部固定连接的支撑架滑块，所述支撑架滑块与直线滑轨滑动连接，所述取放料支撑架上设置有两条支撑架滑轨，且取放料支撑架上远离支撑架滑块一端设置有限位挡块，两条所述支撑架滑轨上滑动连接有取放料滑块，所述取放料滑块与取放料夹固定连接，所述取放料夹与取放料夹气缸的输出轴固定连接，且取放料夹在取放料夹气缸的驱动下沿支撑架滑轨的长度方向来回滑动。

优选的，所述取放料夹为电磁式取放料夹、夹取式取放料夹或者吸取式取放料夹中的一种。

优选的，所述机壳两侧均开设有供取放料爪机构进出机壳的缺口。

本发明还公开了一种多功能全自动CNC加工中心的使用方法，至少包括以下步骤：

A、操作控制面板，给CNC加工中心写入运行程序，首先CNC加工中心本体上的Y轴模组在X轴驱动电机的驱动下沿X轴滑轨滑动直至与直线滑轨处于同一平行面上停止，同时取放料爪机构上的取放料夹夹取上料台或上一工序的待批量加工产品，并在取放料爪驱动电机的驱动下沿直线滑轨滑动至Y轴模组的正上方停止，此时取放料夹气缸的输出轴推动取放料夹下移，取放料夹将夹取的待批量加工产品放入治具安装板上的治具上等待加工；

B、Y轴模组和取放料爪机构复位，加工轴对治具上的待批量加工产品加工，加工时，加工轴固定座在Z轴驱动电机的驱动下沿Z轴滑轨滑动，直至加工轴固定座上的加工轴与治具上的加工产品接触为止；

C、产品加工完成后，Y轴模组再次在X轴驱动电机的驱动下沿X轴滑轨滑动直至与直线滑轨处于同一平行面上停止，此时治具安装板以及治具在Y轴驱动电机的驱动下沿两个Y轴滑轨左侧滑动，所述治具安装板以及治具滑动的长度与被加工产品的宽度相等，此时，取放料夹再次在取放料爪驱动电机以及取放料夹气缸的作用下将夹取的待加工产品放入治具上，并同时向左位移一个产品的宽度，将加工完成后的产品夹取至下一工序或收料台；

D、取放料夹将被加工完成后的产品放入下一工序或收料台上后回到起点再次夹取待加工产品，同时治具安装板以及治具复位继续加工产品，以此重复操作完成产品的批量加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明结构设计巧妙合理，将上下料机构与CNC加工中心本体呈一体设置，方便多台设备拼接联机，且上下料机构上设置一个取放料夹便可完成自动上、下料，实现全自动无人化生产，节省了人工，降低了人工的劳动强度，减少了人工成本。

2、本发明通过在加工轴固定座上设置加工轴，该加工轴至少设有一个，当对单个产品进行加工时，安装一个加工轴即可，当对多个产品批量生产时，可安装多个加工轴同时加工，加工的工作效率高。

3、本发明通过设置X轴丝杆、Y轴丝杆以及Z轴丝杆作为驱动件，使得对Y轴模组、治具安装板以及加工轴固定座的驱动定位更精确，从而使得CNC加工中心本体的加工轴加工更准确，进而提高产品质量。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的结构图；

图3为本发明CNC加工中心本体的结构图；

图4为本发明CNC加工中心本体的***图；

图5为本发明加工轴固定座的结构图；

图6为本发明取放料爪机构的结构图。

图中的附图标记及名称如下：

1、机壳；2、CNC加工中心本体；3、上下料机构；4、控制面板；5、机架底座；6、上机架；7、X轴位移组件；8、Y轴组件；9、Z轴升降组件；10、Z轴丝杆；11、气缸固定架；12、平衡气缸；13、加工轴固定座；14、加工轴； 15、钣金架；16、直线滑轨；17、取放料爪驱动电机；18、取放料爪机构；19、X轴模组；20、X轴滑轨；21、X轴驱动电机；22、Y轴模组；23、Y轴滑轨；24、Y轴导向滑块；25、Y轴驱动电机；26、Y轴丝杆；27、Y轴直线轴承；28、治具安装板；29、治具；30、Z轴滑轨；31、Z轴导向滑块；32、Z轴驱动电机；33、Z轴直线轴承；34、固定位；35、取放料支撑架；36、支撑架滑块；37、支撑架滑轨；38、限位挡块；39、取放料滑块；40、取放料夹；41、取放料夹气缸；42、缺口；43、加工轴保护壳；44、治具位；45、吸嘴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6，本发明提供的一种实施例：一种多功能全自动CNC加工中心，包括：机壳1、设置在机壳1内部的CNC加工中心本体2以及设置在机壳1顶端的上下料机构3，所述机壳1上还设置有控制面板4，所述控制面板4分别与CNC加工中心本体2和上下料机构3连接，工作时，用户通过操作控制面板4便可完成CNC加工中心自动化生产；

所述CNC加工中心本体2包括机架底座5以及与机架底座5垂直设置的上机架6，所述机架底座5上设置有X轴位移组件7和Y轴组件8，所述X轴位移组件7与Y轴组件8呈十字交叉状设置，所述上机架6上设置有Z轴升降组件9，且上机架6顶端安装有气缸固定架11，所述气缸固定架11上安装有平衡气缸12，所述平衡气缸12的输出轴与加工轴固定座13固定连接，所述加工轴固定座13上至少安装有一个加工轴14，为了防止加工轴14上的碎屑飞溅，在所述加工轴固定座13外侧包裹加工轴保护壳43，在本实施例中加工轴14的数量为8个，8个所述加工轴14并排设置，在其他的一些实施例中加工轴14可以是1或6个或16个甚至更多，加工轴14的数量越多可以有效的提高设备的产能；

所述上下料机构3包括钣金架15和直线滑轨16，为了方便多台设备联机，将所述钣金架15的两端穿过机壳1并延伸至机壳1外侧，所述钣金架15顶部与机壳1固定连接，所述钣金架15底部与直线滑轨16固定连接，所述直线滑轨16上设置有取放料爪机构18，且直线滑轨16任一端部设置有驱动取放料爪机构18沿直线滑轨16的长度方向来回运动的取放料爪驱动电机17，在工作时，取放料爪机构18由机壳1一侧将被加工产移动至CNC加工中心本体2加工，成品再由壳体1另一侧移出。

具体的，所述X轴位移组件7包括X轴模组19，所述X轴模组19与所述机架底座5一体成型，且X轴模组19两侧设置有X轴滑轨20，所述X轴模组19上设置有X轴驱动电机21，所述X轴驱动电机21的输出轴上连接有X轴丝杆，所述X轴丝杆上连接有X轴直线轴承。

具体的，所述Y轴组件8包括Y轴模组22、Y轴丝杆26和治具安装板28，所述Y轴模组22底部与X轴直线轴承固定连接，且Y轴模组22在X轴驱动电机21的驱动下沿X轴滑轨20的长度方向来回滑动，所述Y轴模组22上设置有两个Y轴滑轨23，两个所述Y轴滑轨23平行设置，且两个所述Y轴滑轨23之间设置有Y轴驱动电机25，所述Y轴驱动电机25的输出轴与Y轴丝杆26连接，所述Y轴丝杆26上安装有Y轴直线轴承27，所述Y轴直线轴承27与治具安装板28连接，所述Y轴滑轨23上套设有Y轴导向滑块24，所述Y轴导向滑块24与治具安装板28固定连接，所述治具安装板28上可拆卸连接有治具29，所述治具29上开设有用于放置待加工产品的治具位44，所述治具位44的数量为加工轴14的数量的两倍，所述治具安装板28在Y轴驱动电机25的作用下可沿Y轴滑轨23来回移动。

具体的，所述Z轴升降组件9包括两条与上机架6一体成型的Z轴滑轨30、设置在两条所述Z轴滑轨30之间的Z轴丝杆10以及与Z轴丝杆10连接并驱动其转动的Z轴驱动电机32，所述Z轴滑轨30上安装有Z轴导向滑块31，所述Z轴导向滑块31与加工轴固定座13固定连接，所述Z轴丝杆10上设置有Z轴直线轴承33，所述Z轴直线轴承33与加工轴固定座13上设置在固定位34固定连接。

具体的，所述取放料爪机构18包括一“T”字形的取放料支撑架35以及与取放料支撑架35顶部固定连接的支撑架滑块36，所述支撑架滑块36与直线滑轨16滑动连接，所述取放料支撑架35上设置有两条支撑架滑轨37，且取放料支撑架35上远离支撑架滑块36一端设置有限位挡块38，两条所述支撑架滑轨37上滑动连接有取放料滑块39，所述取放料滑块39与取放料夹40固定连接，所述取放料夹40与取放料夹气缸41的输出轴固定连接，且取放料夹40在取放料夹气缸41的驱动下沿支撑架滑轨37的长度方向来回滑动。

更具体的，所述取放料夹40为电磁式取放料夹、夹取式取放料夹或者吸取式取放料夹中的一种，在本实施例中取放料夹40为吸取式取放料夹，该吸取式取放料夹上设置有若干个吸嘴45，该吸嘴45与供气装置连接，在具体实施时，供气装置优选的是气泵，在使用时吸嘴45与待加工产品或加工完成后的产品相吸附，实现自动装夹。

具体的，所述机壳1两侧均开设有供取放料爪机构18进出机壳1的缺口42。

通过采用上述的技术方案组装成型的多功能全自动CNC加工中心具备结构设计巧妙合理，方便多台设备联机，采用单个取放料爪机构便可完成产品的上、下料，节省了人工，降低了人工的劳动强度，减少了人工成本，且可以采用多个加工轴同时对产品加工，工作效率高。

本发明还提供了，一种多功能全自动CNC加工中心的使用方法，该方法至少包括以下步骤：

A、操作控制面板4，给CNC加工中心写入运行程序，首先CNC加工中心本体2上的Y轴模组22在X轴驱动电机21的驱动下沿X轴滑轨20滑动直至与直线滑轨16处于同一平行面上停止，同时取放料爪机构18上的取放料夹40夹取上料台或上一工序的待批量加工产品，并在取放料爪驱动电机17的驱动下沿直线滑轨16滑动至Y轴模组22的正上方停止，此时取放料夹气缸41的输出轴推动取放料夹40下移，取放料夹40将夹取的待批量加工产品放入治具安装板28上的治具29上等待加工；

B、Y轴模组22和取放料爪机构18复位，加工轴14对治具29上的待批量加工产品加工，加工时，加工轴固定座13在Z轴驱动电机32的驱动下沿Z轴滑轨30滑动，直至加工轴固定座13上的加工轴14与治具29上的加工产品接触为止；

C、产品加工完成后，Y轴模组22再次在X轴驱动电机21的驱动下沿X轴滑轨20滑动直至与直线滑轨16处于同一平行面上停止，此时治具安装板28以及治具29在Y轴驱动电机25的驱动下沿两个Y轴滑轨23左侧滑动，所述治具安装板28以及治具29滑动的长度与被加工产品的宽度相等，此时，取放料夹40再次在取放料爪驱动电机17以及取放料夹气缸41的作用下将夹取的待加工产品放入治具29上，并同时向左位移一个产品的宽度，将加工完成后的产品夹取至下一工序或收料台；

D、取放料夹40将被加工完成后的产品放入下一工序或收料台上后回到起点再次夹取待加工产品，同时治具安装板28以及治具29复位继续加工产品，以此重复操作完成产品的批量加工。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于，包括：机壳（1）、设置在机壳（1）内部的CNC加工中心本体（2）以及设置在机壳（1）顶端的上下料机构（3），所述机壳（1）上还设置有控制面板（4），所述控制面板（4）分别与CNC加工中心本体（2）和上下料机构（3）连接；所述CNC加工中心本体（2）包括机架底座（5）以及与机架底座（5）垂直设置的上机架（6），所述机架底座（5）上设置有X轴位移组件（7）和Y轴组件（8），所述X轴位移组件（7）与Y轴组件（8）呈十字交叉状设置，所述上机架（6）上设置有Z轴升降组件（9），且上机架（6）顶端安装有气缸固定架（11），所述气缸固定架（11）上安装有平衡气缸（12），所述平衡气缸（12）的输出轴与加工轴固定座（13）固定连接，所述加工轴固定座（13）上至少安装有一个加工轴（14），且加工轴固定座（13）由加工轴保护壳（43）包裹；所述上下料机构（3）包括钣金架（15）和直线滑轨（16），所述钣金架（15）的两端穿过机壳（1）并延伸至机壳（1）外侧，且钣金架（15）顶部与机壳（1）固定连接，所述钣金架（15）与直线滑轨（16）固定连接，所述直线滑轨（16）上设置有取放料爪机构（18），且直线滑轨（16）任一端部设置有驱动取放料爪机构（18）沿直线滑轨（16）的长度方向来回运动的取放料爪驱动电机（17）。

2.根据权利要求1所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述X轴位移组件（7）包括X轴模组（19），所述X轴模组（19）与所述机架底座（5）一体成型，且X轴模组（19）两侧设置有X轴滑轨（20），所述X轴模组（19）上设置有X轴驱动电机（21），所述X轴驱动电机（21）的输出轴上连接有X轴丝杆，所述X轴丝杆上连接有X轴直线轴承。

3.根据权利要求1所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述Y轴组件（8）包括Y轴模组（22）、Y轴丝杆（26）和治具安装板（28），所述Y轴模组（22）底部与X轴直线轴承固定连接，且Y轴模组（22）在X轴驱动电机（21）的驱动下沿X轴滑轨（20）的长度方向来回滑动，所述Y轴模组（22）上设置有两个Y轴滑轨（23），两个所述Y轴滑轨（23）之间设置有Y轴驱动电机（25），所述Y轴驱动电机（25）的输出轴与Y轴丝杆（26）连接，所述Y轴丝杆（26）上安装有Y轴直线轴承（27），所述Y轴直线轴承（27）与治具安装板（28）连接，所述Y轴滑轨（23）上套设有Y轴导向滑块（24），所述Y轴导向滑块（24）与治具安装板（28）固定连接，所述治具安装板（28）上可拆卸连接有治具（29），且治具安装板（28）在Y轴驱动电机（25）的作用下可沿Y轴滑轨（23）来回移动。

4.根据权利要求3所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述治具（29）上开设有用于放置待加工产品的治具位（44），所述治具位（44）的数量为加工轴（14）的数量的两倍。

5.根据权利要求1所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述Z轴升降组件（9）包括两条与上机架（6）一体成型的Z轴滑轨（30）、设置在两条所述Z轴滑轨（30）之间的Z轴丝杆（10）以及与Z轴丝杆（10）连接并驱动其转动的Z轴驱动电机（32），所述Z轴滑轨（30）上安装有Z轴导向滑块（31），所述Z轴导向滑块（31）与加工轴固定座（13）固定连接，所述Z轴丝杆（10）上设置有Z轴直线轴承（33），所述Z轴直线轴承（33）与加工轴固定座（13）上设置在固定位（34）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述取放料爪机构（18）包括一“T”字形的取放料支撑架（35）以及与取放料支撑架（35）顶部固定连接的支撑架滑块（36），所述支撑架滑块（36）与直线滑轨（16）滑动连接，所述取放料支撑架（35）上设置有两条支撑架滑轨（37），且取放料支撑架（35）上远离支撑架滑块（36）一端设置有限位挡块（38），两条所述支撑架滑轨（37）上滑动连接有取放料滑块（39），所述取放料滑块（39）与取放料夹（40）固定连接，所述取放料夹（40）与取放料夹气缸（41）的输出轴固定连接，且取放料夹（40）在取放料夹气缸（41）的驱动下沿支撑架滑轨（37）的长度方向来回滑动。

7.根据权利要求6所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述取放料夹（40）为电磁式取放料夹、夹取式取放料夹或者吸取式取放料夹中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种多功能全自动CNC加工中心，其特征在于：所述机壳（1）两侧均开设有供取放料爪机构（18）进出机壳（1）的缺口（42）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种多功能全自动CNC加工中心的使用方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

A、操作控制面板（4），给CNC加工中心写入运行程序，首先CNC加工中心本体（2）上的Y轴模组（22）在X轴驱动电机（21）的驱动下沿X轴滑轨（20）滑动直至与直线滑轨（16）处于同一平行面上停止，同时取放料爪机构（18）上的取放料夹（40）夹取上料台或上一工序的待批量加工产品，并在取放料爪驱动电机（17）的驱动下沿直线滑轨（16）滑动至Y轴模组（22）的正上方停止，此时取放料夹气缸（41）的输出轴推动取放料夹（40）下移，取放料夹（40）将夹取的待批量加工产品放入治具安装板（28）上的治具（29）上等待加工；

B、Y轴模组（22）和取放料爪机构（18）复位，加工轴（14）对治具（29）上的待批量加工产品加工，加工时，加工轴固定座（13）在Z轴驱动电机（32）的驱动下沿Z轴滑轨（30）滑动，直至加工轴固定座（13）上的加工轴（14）与治具（29）上的加工产品接触为止；

C、产品加工完成后，Y轴模组（22）再次在X轴驱动电机（21）的驱动下沿X轴滑轨（20）滑动直至与直线滑轨（16）处于同一平行面上停止，此时治具安装板（28）以及治具（29）在Y轴驱动电机（25）的驱动下沿两个Y轴滑轨（23）左侧滑动，所述治具安装板（28）以及治具（29）滑动的长度与被加工产品的宽度相等，此时，取放料夹（40）再次在取放料爪驱动电机（17）以及取放料夹气缸（41）的作用下将夹取的待加工产品放入治具（29）上，并同时向左位移一个产品的宽度，将加工完成后的产品夹取至下一工序或收料台；

D、取放料夹（40）将被加工完成后的产品放入下一工序或收料台上后回到起点再次夹取待加工产品，同时治具安装板（28）以及治具（29）复位继续加工产品，以此重复操作完成产品的批量加工。