CN115156599A - 一种尖尾牙板五轴加工设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尖尾牙板五轴加工设备及其工作方法，包括Z轴驱动机构、XY轴驱动机构及两轴旋转夹具，所述两轴旋转夹具用于夹持牙板，并能够带动牙板进行前后360°翻转以及左右360°旋转，所述两轴旋转夹具设置在XY轴驱动机构上，通过XY轴驱动机构能够带动两轴旋转夹具上的牙板进行XY方向的移动；所述Z轴驱动机构上设有刀具，且所述刀具与牙板前后位置设置。本发明由X、Y、Z轴驱动机构及两轴旋转夹具共同组成五轴加工，在无需拆装牙板的前提下能够实现牙板所有工序的加工，提高了产品的生产效率及产品的品质，且对操作人员要求较低。

Description

一种尖尾牙板五轴加工设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及精密机械加工技术领域，具体涉及一种尖尾牙板五轴加工设备及其工作方法。

背景技术

牙板进行螺丝加工的一种重要模具，目前市面上的牙板加工设备均是半自动化的，需要多台设备分批加工才能实现牙板的成型，生产效率低下，特别是对于结构复杂的尖尾牙板，操作过程更加复杂，且牙板在每台机器上进行加工的时候均需要进行拆装操作，这样对操作人员的要求极高，且多次拆装必然会影响牙板的加工精度；此外目前市面上的牙板加工设备均是牙板固定不动，通过刀具移动来进行加工，且在进行尖尾牙板的背仰角进行加工时，需要通过多套刀具的刀壁进行角度加工，完成整个背仰角操作至少要进行2-3次刀具更换，刀具更换操作同样要求极高，且多次拆装必然会影响刀具的加工精度；因此现有技术中的牙板加工过程弊端明显，亟需进行改进。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了结构设计合理、工艺较为先进的一种尖尾牙板五轴加工设备及其工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种尖尾牙板五轴加工设备，包括Z轴驱动机构、XY轴驱动机构及两轴旋转夹具，所述两轴旋转夹具用于夹持牙板，并能够带动牙板进行前后360°翻转以及左右360°旋转，所述两轴旋转夹具设置在XY轴驱动机构上，通过XY轴驱动机构能够带动两轴旋转夹具上的牙板进行XY方向的移动；所述Z轴驱动机构上设有刀具。

进一步的，所述两轴旋转夹具包括夹具本体、翻转机构及旋转机构，所述翻转机构设置在翻转机构上，所述夹具本体设置在翻转机构上。

进一步的，所述XY轴驱动机构包括X轴驱动机构及Y轴驱动机构，所述Y轴驱动机构设置在X轴驱动机构上，所述两轴旋转夹具设置在Y轴驱动机构上。

进一步的，所述刀具包括刀臂及刀头，所述刀臂竖直方向设置，且刀头设置在刀臂上。

进一步的，一种尖尾牙板五轴加工设备，还包括刀具库及换刀机构，所述换刀机构设置在刀具库与Z轴驱动机构之间，所述换刀机构呈倒T型结构，通过换刀机构能够实现刀具库与Z轴驱动机构之间的换刀工作。

进一步的，所述XY轴驱动机构一端还设有对刀仪。

进一步的，所述X轴驱动机构、Y轴驱动机构及Z轴驱动机构上分别设有光学尺。

一种尖尾牙板五轴加工设备的工作方法，包括如下步骤：

1）将未加工的牙板放入牙板加工中心的两轴旋转夹具上，并夹紧牙板；

2）将刀具经过对刀仪对刀后装夹至Z轴驱动机构上；

3）两轴旋转夹具带动牙板翻转相应的前后角度，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正上方，使得刀具下表面与待加工面始终保持平行；

4）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的尖尾背仰角进行加工；

4.1）牙板平面朝上，加工仰角平面；

4.2）牙板平面翻转相应的角度，加工仰角斜面；

4.3）牙板平面朝上，加工背角平面；

4.4）牙板平面翻转相应的角度，加工背角斜面；

5）待刀具牙板上的尖尾结构加工完成后，两轴旋转夹具带动牙板翻转至牙板上表面与地面垂直；

6）Z轴驱动机构上的刀具通过换刀机构换刀后，带动刀具下行至牙板前方；

6.1）换刀机构转动90°将其两端分别与刀具库的刀具和Z轴驱动机构上的刀具对接；

6.2）换刀机构下行，使得刀具库的刀具及Z轴驱动机构上的刀具同时脱离；

6.3）换刀机构旋转180°后上行，将刀具库的刀具放置在Z轴驱动机构上，同时将Z轴驱动机构上的刀具放入刀具库中；

6.4）换刀机构转动90°后复位，完成换刀；

7）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工；

8）待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，再按照步骤6）将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成；

9）XY轴驱动机构带动Z轴驱动机构上的刀具上行，通过换刀机构进行换刀；

10）按照步骤6）-8）完成牙板倒角加工工序。

本发明的有益效果如下：

1）通过设置的两轴旋转夹具能够对前后翻转角度进行任意调整，只需一把端铣刀就能实现对牙板表面的背仰角进行铣削，提高了尖尾牙板的加工效率以及刀具寿命。

2）两轴旋转夹具可设置双加工工位，通过旋转角度能够实现一次性能完成对两个牙板进行通过铣削加工，进一步提高了牙板的加工效率。

3）本发明由X、Y、Z轴驱动机构及两轴旋转夹具共同组成五轴加工，在无需拆装牙板的前提下能够实现牙板所有工序的加工，提高了产品的生产效率及产品的品质，且对操作人员要求较低。

附图说明

图1为本发明的侧面结构示意图；

图2为本发明的正面结构示意图；

图3为本发明的牙板铣牙加工示意图；

图4为本发明的牙板背仰角加工示意图；

图5为本发明的加工完成的牙板示意图；

图中：1、X轴驱动机构；2、Y轴驱动机构；3、对刀仪；4、刀具；5、刀具库；6、Z轴驱动机构；7、换刀机构；8、翻转机构；9、旋转机构；10、夹具本体；11、牙板。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。

如图1-5所示，一种尖尾牙板五轴加工设备，包括X轴驱动机构1、Y轴驱动机构2、对刀仪3、刀具4、刀具库5、Z轴驱动机构6、换刀机构7、翻转机构8、旋转机构9、夹具本体10及牙板11。

尖尾牙板五轴加工设备，包括Z轴驱动机构6、XY轴驱动机构及两轴旋转夹具。

XY轴驱动机构包括X轴驱动机构1及Y轴驱动机构2，Y轴驱动机构2设置在X轴驱动机构1上，两轴旋转夹具设置在Y轴驱动机构2上。

两轴旋转夹具设置在XY轴驱动机构上，通过XY轴驱动机构能够带动两轴旋转夹具上的牙板进行XY方向的移动。

两轴旋转夹具包括夹具本体10、翻转机构8及旋转机构9，旋转机构9设置在翻转机构8上，夹具本体10设置在旋转机构9上。夹具本体10用于夹持牙板，翻转机构8及旋转机构9能够带动牙板进行前后360°翻转以及左右360°旋转。

Z轴驱动机构6上设有刀具4，刀具4包括刀臂及刀头，刀臂竖直方向设置，且刀头设置在刀臂上。本实施例中加工刀具有两种，一种为端铣刀，设置在刀臂末端位置，用于尖尾背仰角的铣削，端铣刀可直接通过刀具底面进行铣削，无需传统依靠刀臂进行铣削，提高了刀具的使用寿命（此外传统的刀具因依靠刀臂进行铣削，造成产品表面形成明显的加工纹路）；另一种是切割刀，切割刀的刀片与刀臂（刀臂中轴）垂直方向设置。

端铣刀进行加工时端铣刀位于牙板的上方，切割刀进行加工时切割刀位于牙板的前方。

刀具库设置在加工中心的壳体顶部，换刀机构设置在刀具库与Z轴驱动机构之间，换刀机构呈倒T型结构，由旋转升降气缸驱动；通过换刀机构能够实现刀具库与Z轴驱动机构之间的换刀工作。

XY轴驱动机构一端还设有对刀仪，对刀仪能够避免在因换刀过程而影响产品的加工精度。

X轴驱动机构、Y轴驱动机构及Z轴驱动机构上分别设有光学尺，能够提高X、Y、Z轴的移动精度。

尖尾牙板五轴加工设备的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将未加工的牙板放入牙板加工中心的两轴旋转夹具上，并夹紧牙板；

2）将刀具经过对刀仪对刀后装夹至Z轴驱动机构上；

3）两轴旋转夹具带动牙板翻转相应的前后角度，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正上方，使得刀具下表面与待加工面始终保持平行；

4）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的尖尾背仰角进行加工；

4.1）牙板平面朝上，加工仰角平面；

4.2）牙板平面翻转相应的角度，加工仰角斜面；

4.3）牙板平面朝上，加工背角平面；

4.4）牙板平面翻转相应的角度，加工背角斜面；

5）待刀具牙板上的尖尾结构加工完成后，两轴旋转夹具带动牙板翻转至牙板上表面与地面垂直；

6）Z轴驱动机构上的刀具通过换刀机构换刀后，带动刀具下行至牙板前方；

6.1）换刀机构转动90°将其两端分别与刀具库的刀具和Z轴驱动机构上的刀具对接；

6.2）换刀机构下行，使得刀具库的刀具及Z轴驱动机构上的刀具同时脱离；

6.3）换刀机构旋转180°后上行，将刀具库的刀具放置在Z轴驱动机构上，同时将Z轴驱动机构上的刀具放入刀具库中；

6.4）换刀机构转动90°后复位，完成换刀；

7）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工；

8）待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，再按照步骤6）将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成；

9）XY轴驱动机构带动Z轴驱动机构上的刀具上行，通过换刀机构进行换刀；

10）按照步骤6）-8）完成牙板倒角加工工序。

Claims (8)

1.一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，包括Z轴驱动机构、XY轴驱动机构及两轴旋转夹具，所述两轴旋转夹具用于夹持牙板，并能够带动牙板进行前后360°翻转以及左右360°旋转，所述两轴旋转夹具设置在XY轴驱动机构上，通过XY轴驱动机构能够带动两轴旋转夹具上的牙板进行XY方向的移动；所述Z轴驱动机构上设有刀具。

2.根据权利要求1所述的一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，所述两轴旋转夹具包括夹具本体、翻转机构及旋转机构，所述翻转机构设置在翻转机构上，所述夹具本体设置在翻转机构上。

3.根据权利要求1所述的一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，所述XY轴驱动机构包括X轴驱动机构及Y轴驱动机构，所述Y轴驱动机构设置在X轴驱动机构上，所述两轴旋转夹具设置在Y轴驱动机构上。

4.根据权利要求1所述的一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，所述刀具包括刀臂及刀头，所述刀臂竖直方向设置，且刀头设置在刀臂上。

5.根据权利要求1所述的一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，还包括刀具库及换刀机构，所述换刀机构设置在刀具库与Z轴驱动机构之间，所述换刀机构呈倒T型结构，通过换刀机构能够实现刀具库与Z轴驱动机构之间的换刀工作。

6.根据权利要求1所述的一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，所述XY轴驱动机构一端还设有对刀仪。

7.根据权利要求3所述的一种尖尾牙板五轴加工设备，其特征在于，所述X轴驱动机构、Y轴驱动机构及Z轴驱动机构上分别设有光学尺。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种尖尾牙板五轴加工设备的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将未加工的牙板放入牙板加工中心的两轴旋转夹具上，并夹紧牙板；

2）将刀具经过对刀仪对刀后装夹至Z轴驱动机构上；

3）两轴旋转夹具带动牙板翻转相应的前后角度，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正上方，使得刀具下表面与待加工面始终保持平行；

4）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的尖尾背仰角进行加工；

4.1）牙板平面朝上，加工仰角平面；

4.2）牙板平面翻转相应的角度，加工仰角斜面；

4.3）牙板平面朝上，加工背角平面；

4.4）牙板平面翻转相应的角度，加工背角斜面；

5）待刀具牙板上的尖尾结构加工完成后，两轴旋转夹具带动牙板翻转至牙板上表面与地面垂直；

6）Z轴驱动机构上的刀具通过换刀机构换刀后，带动刀具下行至牙板前方；

6.1）换刀机构转动90°将其两端分别与刀具库的刀具和Z轴驱动机构上的刀具对接；

6.2）换刀机构下行，使得刀具库的刀具及Z轴驱动机构上的刀具同时脱离；

6.3）换刀机构旋转180°后上行，将刀具库的刀具放置在Z轴驱动机构上，同时将Z轴驱动机构上的刀具放入刀具库中；

6.4）换刀机构转动90°后复位，完成换刀；

7）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工；

8）待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，再按照步骤6）将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成；

9）XY轴驱动机构带动Z轴驱动机构上的刀具上行，通过换刀机构进行换刀；

10）按照步骤6）-8）完成牙板倒角加工工序。

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