CN112605694A - 一种数控机床的刀具驱动机构及数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供的数控机床的刀具驱动机构中，X方向调节装置包括第一驱动电机、第一丝杆及第一滑座，第一丝杆与第一驱动电机的输出轴连接，第一滑座安装于第一丝杆上，第一驱动电机驱动第一丝杆旋转；Y方向调节装置包括导轨、第二滑座、第二丝杆及第二驱动电机，导轨固定于第一滑座上，第二滑座安装于导轨上，第二滑座与第二丝杆相匹配，第二驱动电机驱动第二丝杆旋转；Z方向调节装置包括顶升驱动气缸及与驱动气缸的输出轴连接的固定板，顶升驱动气缸固定于第二滑座上；旋转装置包括中空旋转平台及与中空旋转平台连接的安装板，中空旋转平台安装于固定板上，刀具固定于安装板上。本发明提供的数控机床的刀具驱动机构可以驱动刀具多向运动。

Description

一种数控机床的刀具驱动机构及数控机床

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种数控机床的刀具驱动机构及数控机床。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制***的自动化机床，该控制***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，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床一般通过驱动机构驱动刀具的进给，但是相关技术中，驱动机构的运动方向只能沿一个方向运动，使得刀具只能在一个方向上进刀和退刀。

因此，有必要提供一种数控机床的刀具驱动机构及数控机床来解决上述问题。

发明内容

本发明针对上述要解决的技术问题，提供一种可驱动刀具多向运动的数控机床的刀具驱动机构及数控机床。

本发明提供一种数控机床的刀具驱动机构，包括X方向调节装置、Y方向调节装置、Z方向调节装置及旋转装置，所述Y方向调节装置安装于所述X方向调节装置上，所述Z方向调节装置安装于所述Y方向调节装置上，所述旋转装置安装于所述Z方向调节装置上，所述X方向调节装置包括第一驱动电机、第一丝杆及第一滑座，所述第一丝杆与所述第一驱动电机的输出轴连接，所述第一滑座安装于所述第一丝杆上，所述第一驱动电机驱动所述第一丝杆旋转，带动所述第一滑座沿所述第一丝杆的轴线方向直线运动；所述Y方向调节装置包括导轨、第二滑座、第二丝杆及第二驱动电机，所述导轨固定于所述第一滑座上，所述第二滑座安装于所述导轨上，所述第二滑座与所述第二丝杆相匹配，所述第二驱动电机驱动所述第二丝杆旋转，带动所述第二滑座沿所述导轨直线滑动；所述Z方向调节装置包括顶升驱动气缸及与所述驱动气缸的输出轴连接的固定板，所述顶升驱动气缸固定于所述第二滑座上；所述旋转装置包括中空旋转平台及与所述中空旋转平台连接的安装板，所述中空旋转平台安装于所述固定板上，刀具固定于所述安装板上。

优选的，所述中空旋转平台包括旋转驱动气缸、固定底座及旋转盘，所述固定底座与所述固定板固定连接，所述旋转盘穿过所述固定板露设于所述固定板的上表面，所述旋转驱动气缸设置于所述固定板的下方。

优选的，所述顶升驱动气缸和所述旋转驱动气缸设置于所述固定板中轴线的相对两侧，所述Z方向调节装置还包括导向柱，所述导向柱的数量为多个，多个所述导向柱均匀的分布于所述固定板的边角位置。

优选的，所述刀具包括车刀装置及插刀装置，所述车刀装置用于车削工件，所述插刀装置用于在工件表面插键。

优选的，所述车刀装置包括车刀架、车刀柄及车刀，所述车刀架与所述安装板固定连接，所述车刀柄与所述车刀架固定连接，所述车刀可拆卸的安装于所述车刀柄上；所述插刀装置包括插刀架、插刀柄及插刀，所述插刀架与所述安装板固定连接，所述插刀柄与所述插刀架固定连接，所述插刀可拆卸的安装于所述插刀柄上。

本发明还提供一种数控机床，包括机床底座、多个固定组件、刀具及上述的数控机床的刀具驱动机构，所述固定组件与所述机床底座固定连接，用于夹持工件，多个所述固定组件沿所述机床底座的中心点呈环形阵列分布，所述固定组件包括卡盘底座、卡盘及多个卡爪，所述卡盘底座的中心贯穿设置有通孔，所述卡盘的中间位置安装于所述通孔内，两端露设于所述通孔外，所述卡盘与所述卡盘底座之间通过轴承连接，所述卡盘可绕其自身的中轴线自由旋转，所述卡盘为中空的圆柱形结构，待加工的工件放置于所述卡盘的中空区域内，所述工件的两端露设于所述卡盘外，所述卡盘露设于所述卡盘底座外的部分设有连接部，所述连接部通过皮带与驱动电机连接，所述驱动电机驱动所述皮带旋转，带动所述卡盘旋转，多个所述卡爪用于对应夹紧所述工件。

优选的，所述固定组件的数量为四个，所述旋转盘每次的旋转角度为90°，所述旋转盘每次旋转后，所述刀具的朝向与一个所述固定组件对齐。

优选的，所述卡爪的数量为三个，三个所述卡爪沿所述卡盘的中轴线呈环形阵列分布，所述卡爪与所述工件接触的一端为弧面。

与相关技术相比，本发明提供的一种数控机床的刀具驱动机构中，通过X方向调节装置、Y方向调节装置、Z方向调节装置及旋转装置的配合，可是实现刀具的多方向调节，满足多种条件下的使用需求；本发明提供的数控机床中，将工件的两端露设于卡盘外，所述刀具可以对所述工件的两端进行加工，减小工件的装夹次数，提高加工精度；同时刀具中同时包括车刀装置和插刀装置，可以满足两种工艺的使用需求，不需要更换机床，避免对工件的重复装夹，也可以提高加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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获得其它的附图，其中：

图1为本发明提供的数控机床的结构示意图；

图2为图1所示的数控机床的刀具驱动机构的结构示意图；

图3为图2所示的A区域的放大图；

图4为固定组件的正视图；

图5为图1所示的数控机床的使用状态参考图。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请结合参阅图1至图5，本发明提供一种数控机床100，包括机床底座10、多个固定组件20、刀具驱动机构30及刀具40。

所述机床底座10用于固定安装所述数控机床100的其他部件，所述机床底座10可以直接固定于地面上，还可以固定于生产线的特定加工工位上。

所述固定组件20与所述机床底座10固定连接，用于夹持工件200，多个所述固定组件20沿所述机床底座10的中心点呈环形阵列分布。具体的，在本实施方式中，所述固定组件20的数量为四个，即相邻两个所述固定组件20相对于所述机床底座10中心点的圆心角为90°。可以理解的是，所述固定组件20的数量为四个，可以夹持四个所述工件200。

所述固定组件20包括卡盘底座21、卡盘22及多个卡爪23。所述卡盘底座21的中心贯穿设置有通孔，所述卡盘22的中间位置安装于所述通孔内，两端露设于所述通孔外，所述卡盘22与所述卡盘底座21之间通过轴承连接，所述卡盘22可绕其自身的中轴线自由旋转。所述卡盘22为中空的圆柱形结构，待加工的工件200放置于所述卡盘22的中空区域内，安装时，将所述工件200从所述卡盘22的一端放入，安装完成后，所述工件200的两端露设于所述卡盘22外，可以分别对所述工件200的两端进行加工，可以省下一次对工件的调头装夹操作。

所述卡盘22露设于所述卡盘底座21外的部分设有连接部221，所述连接部221通过皮带24与驱动电机25连接，所述驱动电机25驱动所述皮带24旋转，带动所述卡盘22旋转。

多个所述卡爪23用于对应夹紧所述工件200，所述卡爪23与所述卡盘22的连接方式采用本领域的常规技术手段即可，本实施方式对此不做赘述。优选的，在本实施方式中，所述卡爪23的数量为三个，三个所述卡爪23沿所述卡盘22的中轴线呈环形阵列分布。进一步的，所述卡爪23与所述工件200接触的一端为弧面，由于弧面没有棱角，避免在夹持工件200时刮花所述工件200。

所述刀具驱动机构30与所述固定组件20相匹配，用于对应调节所述刀具40的位置，所述刀具驱动机构30包括X方向调节装置31、Y方向调节装置32、Z向调节装置33及旋转装置34，所述Y方向调节装置32安装于所述X方向调节装置31上，所述Z向调节装置33安装于所述Y方向调节装置上，所述旋转装置34安装于所述Z方向调节装置上。

所述X方向调节装置31包括第一驱动电机311、第一丝杆312及第一滑座313，所述第一丝杆312与所述第一驱动电机311的输出轴连接，所述第一滑座313安装于所述第一丝杆312上与所述第一丝杆312配合形成滚珠丝杆体系，所述第一驱动电机311驱动所述第一丝杆312旋转，带动所述第一滑座313沿所述第一丝杆312的轴线方向直线运动。具体的，在本发明中，将所述第一滑座313的运动方向设定为X方向。需要说明的是，在滚珠丝杆的体系中，还配置有起到导向作用的导向杆314，所述导向杆314沿X方向设置。

所述Y方向调节装置32包括导轨321、第二滑座322、第二丝杆323及第二驱动电机。所述导轨321固定于所述第一滑座313上，所述第二滑座322安装于所述导轨321上，所述第二滑座322与所述第二丝杆323相匹配，所述第二驱动电机驱动所述第二丝杆323旋转，带动所述第二滑座322沿所述导轨321直线滑动。具体的，在本发明中，将所述第二滑座322的运动方向设定为Y方向，Y方向与X方向垂直。

所述Z方向调节装置33包括顶升驱动气缸331及与所述顶升驱动气缸331的输出轴连接的固定板332。所述顶升驱动气缸331驱动所述固定板332沿Z向方向运动，Z方向为所述数控机床100的高度方向。

所述旋转装置34包括安装于所述固定板332上的中空旋转平台341及与所述中空旋转平台341连接的安装板342。所述中空旋转平台341包括旋转驱动气缸3411、固定底座3412及旋转盘3413，所述固定底座3412与所述固定板332固定连接，所述旋转盘3413穿过所述固定板332露设于所述固定板332的上表面，所述旋转驱动气缸3411设置于所述固定板332的下方。具体的，所述顶升驱动气缸331和所述旋转驱动气缸3411设置于所述固定板332中轴线的相对两侧，可以实现所述固定板332下方空间的合理利用，使所述顶升驱动气缸331和所述旋转驱动气缸3411的排布更为紧凑，同时，为了避免所述顶升驱动气缸331顶升所述固定板332的平衡性，所述Z方向调节装置33还包括导向柱333，所述导向柱333的数量为多个，多个所述导向柱333均匀的分布于所述固定板332的边角位置。

可以理解的是，所述刀具驱动机构30中通过X方向调节装置31的驱动，可以实现刀具沿X方向上的移位；通过Y方向调节装置32的驱动，可以实现刀具沿Y方向上的移位；通过Z方向调节装置33的驱动，可以实现刀具沿Z方向上的移位；通过所述选装装置34的驱动，可以改变刀具的朝向，从而实现多方向的调节，满足多种条件下的使用需求。

所述刀具40固定于所述安装板342上，所述刀具40包括车刀装置41及插刀装置42。所述车刀装置41用于车削工件，所述插刀装置42用于在所述工件表面插键槽。通过同时设置车刀装置41和插刀装置42，可以满足两种不同工艺的加工需求，减少工件的装夹次数，提高工件的加工精度。

所述车刀装置41包括车刀架、车刀柄及车刀，所述车刀架与所述安装板342固定连接，所述车刀柄与所述车刀架固定连接，所述车刀可拆卸的安装于所述车刀柄上，可以方便所述车刀的维修和更换。所述插刀装置42包括插刀架、插刀柄及插刀，所述插刀架与所述安装板342固定连接，所述插刀柄与所述插刀架固定连接，所述插刀可拆卸的安装于所述插刀柄上，可以方便所述插刀的维修和更换。所述车刀和所述插刀的间距大于所述卡盘22的半径，可以避免所述车刀和所述插刀中的一个在进行工作时，另一个与所述卡盘22相撞。

所述安装板342与所述旋转盘3413固定连接，所述旋转驱动气缸3411驱动所述旋转盘3413旋转，带动所述安装板342旋转，所述车刀装置41和所述插刀装置42均固定于所述安装板342上，旋转的过程可以改变所述刀具40的朝向。

在本实施方式中，所述旋转盘3413每次的旋转角度为90°，如此即可保证所述旋转盘3413每次旋转后，所述刀具40的朝向与一个所述固定组件20对齐。然后再通过所述X方向调节装置31及Y方向调节装置32进行调节，使车刀装置41和插刀装置42移位到工件200附近，并对工件200进行加工。在其他实施方式中，所述固定组件20的数量还可以根据实际需要进行调整，同时，所述旋转盘3413每次的旋转角度还可以对应进行调整，所述旋转盘3413每次旋转的角度为360°/N，其中N为所述固定组件20的数量。

可以理解的是，在本实施方式中，每次加工前，可以装夹四个所述工件，装夹完成后，通过所述刀具驱动机构30的移位，可以分别对一个工件的两端进行车削和插键槽操作，不需要对工件进行掉头装夹；一个工件加工完成后，通过中空旋转平台341的旋转，改变刀具40的朝向，然后再通过刀具驱动机构30的移位，可以对另外一个工件的两端进行车削和插键槽操作，如何多次重复，完成对四个工件的加工，在整个加工过程中，不需要对任何一个工件进行重复装夹，可以大幅的节约加工时间。

与相关技术相比，本发明提供的一种数控机床的刀具驱动机构中，通过X方向调节装置、Y方向调节装置、Z方向调节装置及旋转装置的配合，可是实现刀具的多方向调节，满足多种条件下的使用需求；本发明提供的数控机床中，将工件的两端露设于卡盘外，所述刀具可以对所述工件的两端进行加工，减小工件的装夹次数，提高加工精度；同时刀具中同时包括车刀装置和插刀装置，可以满足两种工艺的使用需求，不需要更换机床，避免对工件的重复装夹，也可以提高加工精度。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种数控机床的刀具驱动机构，其特征在于，包括X方向调节装置、Y方向调节装置、Z方向调节装置及旋转装置，所述Y方向调节装置安装于所述X方向调节装置上，所述Z方向调节装置安装于所述Y方向调节装置上，所述旋转装置安装于所述Z方向调节装置上，所述X方向调节装置包括第一驱动电机、第一丝杆及第一滑座，所述第一丝杆与所述第一驱动电机的输出轴连接，所述第一滑座安装于所述第一丝杆上，所述第一驱动电机驱动所述第一丝杆旋转，带动所述第一滑座沿所述第一丝杆的轴线方向直线运动；所述Y方向调节装置包括导轨、第二滑座、第二丝杆及第二驱动电机，所述导轨固定于所述第一滑座上，所述第二滑座安装于所述导轨上，所述第二滑座与所述第二丝杆相匹配，所述第二驱动电机驱动所述第二丝杆旋转，带动所述第二滑座沿所述导轨直线滑动；所述Z方向调节装置包括顶升驱动气缸及与所述驱动气缸的输出轴连接的固定板，所述顶升驱动气缸固定于所述第二滑座上；所述旋转装置包括中空旋转平台及与所述中空旋转平台连接的安装板，所述中空旋转平台安装于所述固定板上，刀具固定于所述安装板上。

2.根据权利要求1所述的数控机床的刀具驱动机构，其特征在于，所述中空旋转平台包括旋转驱动气缸、固定底座及旋转盘，所述固定底座与所述固定板固定连接，所述旋转盘穿过所述固定板露设于所述固定板的上表面，所述旋转驱动气缸设置于所述固定板的下方。

3.根据权利要求2所述的数控机床的刀具驱动机构，其特征在于，所述顶升驱动气缸和所述旋转驱动气缸设置于所述固定板中轴线的相对两侧，所述Z方向调节装置还包括导向柱，所述导向柱的数量为多个，多个所述导向柱均匀的分布于所述固定板的边角位置。

4.根据权利要求1所述的数控机床的刀具驱动机构，其特征在于，所述刀具包括车刀装置及插刀装置，所述车刀装置用于车削工件，所述插刀装置用于在工件表面插键。

5.根据权利要求4所述的数控机床的刀具驱动机构，其特征在于，所述车刀装置包括车刀架、车刀柄及车刀，所述车刀架与所述安装板固定连接，所述车刀柄与所述车刀架固定连接，所述车刀可拆卸的安装于所述车刀柄上；所述插刀装置包括插刀架、插刀柄及插刀，所述插刀架与所述安装板固定连接，所述插刀柄与所述插刀架固定连接，所述插刀可拆卸的安装于所述插刀柄上。

6.一种数控机床，其特征在于，包括机床底座、多个固定组件、刀具及权利要求1-5任一项所述的数控机床的刀具驱动机构，所述固定组件与所述机床底座固定连接，用于夹持工件，多个所述固定组件沿所述机床底座的中心点呈环形阵列分布，所述固定组件包括卡盘底座、卡盘及多个卡爪，所述卡盘底座的中心贯穿设置有通孔，所述卡盘的中间位置安装于所述通孔内，两端露设于所述通孔外，所述卡盘与所述卡盘底座之间通过轴承连接，所述卡盘可绕其自身的中轴线自由旋转，所述卡盘为中空的圆柱形结构，待加工的工件放置于所述卡盘的中空区域内，所述工件的两端露设于所述卡盘外，所述卡盘露设于所述卡盘底座外的部分设有连接部，所述连接部通过皮带与驱动电机连接，所述驱动电机驱动所述皮带旋转，带动所述卡盘旋转，多个所述卡爪用于对应夹紧所述工件。

7.根据权利要求6所述的数控机床，其特征在于，所述固定组件的数量为四个，所述旋转盘每次的旋转角度为90°，所述旋转盘每次旋转后，所述刀具的朝向与一个所述固定组件对齐。

8.根据权利要求7所述的数控机床，其特征在于，所述卡爪的数量为三个，三个所述卡爪沿所述卡盘的中轴线呈环形阵列分布，所述卡爪与所述工件接触的一端为弧面。

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