CN113118785A - 一种多轴数控机床 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数控加工领域，特别涉及一种多轴数控机床。旨在提供一种结构紧凑、空间利用率高、占地面积小、重量轻、换刀效率高、直线轴联动范围小的多轴数控机床，以实现小型精密复杂产品的高精度高效率加工。包括床身、立柱、横梁、刀库、以及悬臂转台，横梁与立柱组成龙门结构安装于床身的后端；刀库和悬臂转台均安装于床身上；其中，悬臂转台位于横梁的前方，并可沿床身前后移动；刀库设置于横梁下方，并可从横梁下推出。
Description
技术领域
本发明属于数控加工领域，特别涉及一种多轴数控机床。
背景技术
市场上广泛存在着一批典型行业，其产品特征小且精密而复杂，例如小型精密芯子模具、手表表壳、机芯、种植牙基台、贵金属首饰等，这些产品对加工精度、表面效果和加工效率要求较高、加工难度大，并且对加工设备的占地面积和重量有着严苛的要求。现有的小型化加工设备存在刚性差、加工精度低等问题，并且多以三轴数控机床为主，很难实现复杂产品的高精度高效率加工；多轴数控机床虽然能够实现复杂产品的高精度加工，但是现有的多轴数控机床普遍较笨重，存在占地面积大、空间利用率低，无法上楼等问题，难于满足上述产品对加工设备占地面积和应用场地的需求；另外，现有的多轴加工设备受结构布局影响还存在换刀效率低、直线轴联动范围大等问题，影响了加工效率的提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、空间利用率高、占地面积小、重量轻、换刀效率高、直线轴联动范围小的多轴数控机床，可实现小型精密复杂产品的高精度高效率加工。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种多轴数控机床，包括床身、立柱、横梁、刀库、以及悬臂转台，横梁与立柱组成龙门结构安装于床身的后端；刀库和悬臂转台均安装于床身上；其中，悬臂转台位于横梁的前方，并可沿床身前后移动；刀库设置于横梁下方，并可从横梁下推出。
上述一种多轴数控机床，所述悬臂转台为单轴转台，包括摆动单元和工作台，工作台安装于摆动单元的输出端，可在摆动单元带动下绕摆动轴线旋转，工件安装于工作台上，摆动单元摆动轴线与工作台垂直中心线的交点位于工件加工范围内；
或者，所述悬臂转台为双轴转台，包括摆动单元、旋转单元和工作台，旋转单元安装于摆动单元上，工作台安装于旋转单元上，一方面在旋转单元带动下旋转，一方面随旋转单元一起绕摆动单元的摆动轴线摆动，工件安装于工作台上，摆动单元摆动轴线与旋转单元旋转轴线的交点位于工件加工范围内。
上述一种多轴数控机床，所述刀库为直取式链式刀库，包括刀库支座、环形导向装置、刀库链条、刀具卡紧装置和刀库推出退回装置，环形导向装置安装于刀库支座上，刀库链条作用于环形导向装置上，可沿环形导向装置转动；刀库链条上设置有若干刀具卡紧装置；刀库支座安装于刀库推出退回装置上，可在刀库推出退回装置的带动下推出和退回。
上述一种多轴数控机床，所述刀库还包括两扇刀库门，分别铰接于两个立柱上，并分别通过连杆与刀库支座联接，刀库支座推出时，刀库门向外打开，刀库支座退回时，刀库门关闭。
上述一种多轴数控机床，所述刀库推出退回装置包括刀库安装板、直线导轨、移动驱动装置和支座垫块，刀库安装板安装于床身上，直线导轨和移动驱动装置安装于刀库安装板上，支座垫块滑动作用于直线导轨上，并与移动驱动装置连接，可在移动驱动装置作用下沿直线导轨移动；刀库支座固定安装于支座垫块上。
上述一种多轴数控机床，所述移动驱动装置可以是气缸驱动，也可以是电机驱动。
上述一种多轴数控机床，所述床身的一侧设置有Y向导轨，悬臂转台滑动作用于Y向导轨上，可沿Y向导轨前后移动；所述横梁上设置有机头组件，机头组件滑动安装于横梁上，可沿X轴方向左右移动；机头组件包含主轴，可沿Z轴方向上下移动。
上述一种多轴数控机床，所述床身上与Y向导轨相对的一侧设置有排屑口，排屑口的下方设置有切削液箱。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、采用转台侧置与刀库横梁下的布局结构，大大降低了横梁的高度和跨距，不但缩小了机床的整体宽度尺寸，而且提高了机床的动静态刚性；机床整体结构紧凑、空间利用率高、占地面积小；
2、采用转台近轴心加工设计，不但能够减少因转台定位偏差而造成的加工几何误差，而且大大减小了直线轴的联动范围，提高了多轴联动效率；
3、刀库横梁下布局以及直取式刀库的设计，不但减小了刀库与换刀点的距离，而且减少了换刀时各运动轴移动避让的准备时间，提高了换刀效率；刀库门的打开与刀库推出共用一个动力源，通过连杆机构联动打开，不需要额外动力，安全可靠、节省成本；
4、转台的侧置布局与床身的非对称结构设计，使排屑区域独立于加工区域的正下方，排屑更加方便、顺畅，便于清理和防护。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明转台结构示意图。
图3是本发明刀库结构示意图。
图4是本发明刀库换刀状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的一种多轴数控机床，包括床身1、立柱2、横梁3、机头组件4、悬臂转台5、和刀库6。立柱2和横梁3组成龙门结构安装于床身1的后端，横梁3上设置有X向导轨7，机头组件4滑动作用于X向导轨7上，可在X轴驱动8的作用下沿X方向移动。机头组件4上设置有主轴41，可在Z轴驱动9的作用下沿Z向往复移动。床身1的右侧设置有Y向导轨10，床身1的左侧设置有排屑口12。Y向导轨10位于横梁3的前方，悬臂转台5滑动作用于Y向导轨10上，可在Y轴驱动11的作用下沿Y向移动。排屑口12的下方设置有切削液箱13。刀库6设置于横梁3的下方，并安装于床身1上。
结合图1和图2所示，悬臂转台5包括A轴摆动单元51和C轴旋转单元52，摆动单元51滑动安装于Y向导轨10上，旋转单元52安装于摆动单元51上，工件14安装于旋转单元52的工作台上，一方面随工作台一起绕C轴转动，另一方面在摆动单元51的带动下绕A轴摆动。摆动单元51的摆动轴线与旋转单元52的旋转轴线之间的交点位于工件14的加工范围S内。
结合图1、图3和图4所示，刀库6包括旋转驱动装置601、刀库支座602、刀库链条603、环形导向装置604和刀具卡紧装置605。环形导向装置604安装于刀库支座602上，刀库链条603作用于环形导向装置604上，在旋转驱动装置601作用下可沿环形导向装置604转动；刀具卡紧装置605均匀分布于刀库链条603上。
刀库支座602的下端设置有刀库推出退回装置，包括刀库安装板606、直线导轨607、丝杠608、丝母座609、丝杠支座610、伺服电机611以及支座垫块612。刀库安装板606安装于床身1上，直线导轨607和丝杠608平行设置，直线导轨607直接安装于刀库安装板606上，丝杠608通过丝杠支座610支撑于两直线导轨607的一侧，丝杠支座610固定于刀库安装板606上。丝杠608通过伺服电机611驱动旋转，丝母座609与丝杠608螺旋配合，支座垫块612固定于丝母座609上，并通过滑块滑动作用于直线导轨607上，在伺服电机611和丝杠608以及丝母座609的作用下，支座垫块612沿直线导轨607移动。刀库支座602固定安装于支座垫块612上，随支座垫块612一起移动，实现刀库的推出和退回。
为防止加工时切屑等进入刀库，在两立柱2之间设置有刀库门613，分别通过铰接轴承614联接于立柱2上，同时通过连杆615分别与刀库支座602联接，刀库支座602推出时，刀库门613向外打开，刀库支座602退回时，刀库门613关闭，将刀库6与加工区隔离开来，从而实现刀库6的有效防护。
本发明加工时，刀库门613关闭，悬臂转台5与直线轴联动，由于工件加工位置接近于转台轴心位置，可有效地减少因为转台定位精度而引起的几何误差。加工中的切屑可直接从加工区下方的排屑口落入切削液箱内，实现了快速排屑。换刀时，伺服电机611工作，将刀库6直接从机头组件4的下方推出抓刀，三直线轴不需要大范围移动避让，大大节省了换刀等待时间。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多轴数控机床，包括床身、立柱、横梁、刀库、以及悬臂转台，横梁与立柱组成龙门结构安装于床身的后端；刀库和悬臂转台均安装于床身上；其特征在于，悬臂转台位于横梁的前方，并可沿床身前后移动；刀库设置于横梁下方，并可从横梁下推出。
2.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述悬臂转台为单轴转台，包括摆动单元和工作台，工作台安装于摆动单元的输出端，可在摆动单元带动下绕摆动轴线旋转，工件安装于工作台上，摆动单元摆动轴线与工作台垂直中心线的交点位于工件加工范围内；
或者，所述悬臂转台为双轴转台，包括摆动单元、旋转单元和工作台，旋转单元安装于摆动单元上，工作台安装于旋转单元上，一方面在旋转单元带动下旋转，一方面随旋转单元一起绕摆动单元的摆动轴线摆动，工件安装于工作台上，摆动单元摆动轴线与旋转单元旋转轴线的交点位于工件加工范围内。
3.根据权利要求1或2所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述刀库为直取式链式刀库，包括刀库支座、环形导向装置、刀库链条、刀具卡紧装置和刀库推出退回装置，环形导向装置安装于刀库支座上，刀库链条作用于环形导向装置上，可沿环形导向装置转动；刀库链条上设置有若干刀具卡紧装置；刀库支座安装于刀库推出退回装置上，可在刀库推出退回装置的带动下推出和退回。
4.根据权利要求3所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述刀库还包括两扇刀库门，分别铰接于两个立柱上，并分别通过连杆与刀库支座联接，刀库支座推出时，刀库门向外打开，刀库支座退回时，刀库门关闭。
5.根据权利要求4所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述刀库推出退回装置包括刀库安装板、直线导轨、移动驱动装置和支座垫块，刀库安装板安装于床身上，直线导轨和移动驱动装置安装于刀库安装板上，支座垫块滑动作用于直线导轨上，并与移动驱动装置连接，可在移动驱动装置作用下沿直线导轨移动；刀库支座固定安装于支座垫块上。
6.根据权利要求5所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述移动驱动装置可以是气缸驱动，也可以是电机驱动。
7.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述床身的一侧设置有Y向导轨，悬臂转台滑动作用于Y向导轨上，可沿Y向导轨前后移动；所述横梁上设置有机头组件，机头组件滑动安装于横梁上，可沿X轴方向左右移动；机头组件包含主轴，可沿Z轴方向上下移动。
8.根据权利要求7所述的一种多轴数控机床，其特征在于，所述床身上与Y向导轨相对的一侧设置有排屑口，排屑口的下方设置有切削液箱。
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