CN219649210U - 一种六轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于数控机床领域，特别涉及一种六轴数控机床。包括支撑机构、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、双轴摆头机构和C轴转台机构，X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构安装于支撑机构上，可分别沿X轴、Y轴和Z轴进行三轴直线运动；双轴摆头机构安装于Z轴移动机构上，C轴转台机构安装于支撑机构上，可与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构以及双轴摆头机构进行联动。本实用新型不仅能够进行五轴联动加工、五轴定位加工，立卧转换加工，还能够实现五轴车削加工，能够实现一次装夹完成多工序加工，消除重复装夹误差，提高加工精度和加工效率，并且结构简单、空间利用率高。

Description

一种六轴数控机床

技术领域

本实用新型属于数控机床领域，特别涉及一种六轴数控机床。

背景技术

随着科技进步和市场需求的不断提高，零件产品加工的复杂程度也越来越高，如在航空航天、模具加工、汽车、船舶、大型设备等应用领域，不仅产品外形尺寸较大，零件特征复杂，部分产品还具有回转特征，需要进行多面加工、铣车磨钻攻等复合加工，并且对加工的垂直度、直线度、平面度和平行度要求较高，此类产品目前在加工时往往需要在立加、卧加、车床等多种设备上进行工序流转，反复拆装不仅加工效率低，而且加工精度也难以保证。

五轴数控机床虽然能够实现复杂产品的多工序加工，但是对于较大型尤其是重量较大的零件产品，由于多轴数控回转工作台很难直接驱动翻转，无法采用转台型五轴数控机床进行加工。而摆头型五轴数控机床又不具备车削加工能力，对于加工效率和加工精度要求较高的大型回转体零件，难以达到加工要求。并且现有的摆头型五轴数控机床多为正交式结构，伺服电机及减速器结合的驱动形式，不仅占地面积大，加工空间利用率低，而且摆头调整摆正困难，加工精度不易保证。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空间利用率高、具有车铣复合加工功能的六轴数控机床，有效提高较大型产品的加工精度和加工效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种六轴数控机床，包括支撑机构、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、双轴摆头机构和C轴转台机构，X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构安装于支撑机构上，可分别沿X轴、Y轴和Z轴进行三轴直线运动；双轴摆头机构安装于Z轴移动机构上，C轴转台机构安装于支撑机构上，可与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构以及双轴摆头机构进行联动。

上述一种六轴数控机床，所述支撑机构与X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构组成定梁龙门直线移动结构，支撑机构包括床身、立柱和横梁，立柱和横梁组成龙门架结构安装于床身上；X轴移动机构安装于横梁上，Z轴移动机构安装于X轴移动机构上，Y轴移动机构安装于床身上，C轴转台机构安装于Y轴移动机构上，可随Y轴移动机构一起沿Y轴方向往复移动。

上述一种六轴数控机床，所述支撑机构与X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构组成动梁龙门直线移动结构，支撑机构包括床身、立柱和横梁，立柱和横梁组成龙门架结构安装于Y轴移动机构上，Y轴移动机构安装于床身上；X轴移动机构安装于横梁上，Z轴移动机构安装于X轴移动机构上，C轴转台机构固定于床身上。

上述一种六轴数控机床，所述支撑机构与X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构组成十字滑台直线移动结构，支撑机构包括床身和立柱，立柱固定于床身上；所述Y轴移动机构安装于床身上，X轴移动机构安装于Y轴移动机构上，Z轴移动机构安装于立柱上；C轴转台机构安装于X轴移动机构上，可随X轴移动机构和Y轴移动机构一起沿X轴方向和Y轴方向往复移动。

上述一种六轴数控机床，所述双轴摆头机构上安装有电主轴，电主轴上安装刀具；电主轴带有车铣转换装置，可使电主轴带动刀具绕电主轴轴线旋转或静止不动。

上述一种六轴数控机床，所述双轴摆头机构为非正交式摆头结构，且双轴轴线的夹角大于45°，双轴配合可使电主轴进行卧式加工或立式加工，或者使电主轴进行负角度加工，可加工的最大负角度α=(θ-45°)×2，其中θ为双轴轴线的夹角。

上述一种六轴数控机床，所述刀具的加工点位于双轴摆头机构的近旋转轴线位置。

上述一种六轴数控机床，所述C轴转台机构为直驱转台结构，可带动工件进行高速旋转，在电主轴的配合下进行车铣复合加工。

上述一种六轴数控机床，所述C轴转台机构与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构以及双轴摆头机构的联动由机床数控***控制，可进行五轴联动加工、五轴定位加工以及五轴车削加工。

上述一种六轴数控机床，所述机床数控***可对双轴摆头机构的双轴轴线夹角进行自动补偿调整，在双轴轴线夹角安装精度不到位时，数控***通过转轴的空间位置补偿对双轴轴线的夹角进行自动调整。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型不仅能够进行五轴联动加工、五轴定位加工，立卧转换加工，还能够实现五轴车削加工，从而实现一次装夹完成多工序加工，消除重复装夹误差，提高加工精度和加工效率。双轴摆头机构非正交布置，相对体积小，空间利用率高，加工空间损耗很小，双轴轴线夹角大于45°，不仅可使机床实现立卧转换加工，还可进行负角度加工。数控***可对摆头轴线夹角进行自动补偿调整，使摆头安装更加简单方便，降低了对摆头的生产制造要求。主轴刀具的加工点位于双轴摆头机构的近旋转轴线位置，有效减小了转台的定位角度偏差，保证刀具的高动态刚性，减小切削力矩的影响，实现高稳定性和高精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的立式加工状态示意图。

图2是本实用新型实施例1的卧式加工状态示意图。

图3是本实用新型实施例1的负角度加工状态示意图。

图4是本实用新型负角度加工最大负角度示意图。

图5是本实用新型实施例2的结构示意图。

图6是本实用新型实施例3的结构示意图。

实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1至图3显示了本实用新型实施例1的一种定梁龙门式六轴数控机床，包括：床身1、立柱2、横梁3、X轴移动机构4、Y轴移动机构5、Z轴移动机构6、双轴摆头机构7、C轴转台机构8和电主轴10。

立柱2和横梁3组成龙门架结构固定于床身1上，X轴移动机构4安装于横梁3上，Z轴移动机构6安装于X轴移动机构4上，双轴摆头机构7安装于Z轴移动机构6上，可在X轴移动机构4和Z轴移动机构6的带动下沿X轴方向和Z轴方向往复移动。Y轴移动机构5安装于床身1上，C轴转台机构8置于横梁3的下方，并安装于Y轴移动机构5上，可随Y轴移动机构5一起沿Y轴方向往复移动。

双轴摆头机构7上安装有电主轴10，电主轴10上安装切削刀具。切削刀具的加工点位于双轴摆头机构7的近旋转轴线位置，可有效减小双轴摆头机构7的定位角度偏差引起的主轴刀尖点位置误差，保证刀具高动态刚性，减小切削力矩的影响，实现高稳定性和高精度。电主轴10具有车铣转换功能，安装铣刀时可带动铣刀高速旋转，安装车刀时，则可锁紧于特定角度，避免车刀转动。

双轴摆头机构7为非正交式摆头结构，且双轴轴线的夹角大于45°，通过双轴配合转动，可使电主轴10的中心轴线垂直于C轴转台机构8的工作台面，如图1所示，也可以使电主轴10的中心轴线平行于C轴转台机构8的工作台面，如图2所示，从而实现电主轴10的立卧转换加工。由于双轴轴线的夹角大于45°，通过转动双轴摆头机构7的旋转轴还可使电主轴10进行负角度加工，如图3所示，其可加工的最大负角度α=(θ-45°)×2，其中θ为双轴轴线的夹角，如图4所示。

为方便双轴摆头机构7的安装生产，本实用新型的机床数控***具有摆头自调整功能，可对双轴摆头机构7的双轴轴线夹角进行自动补偿调整，在双轴轴线夹角安装精度不到位时，机床数控***通过转轴的空间位置补偿对双轴轴线的夹角进行自动调整，实现摆正补偿，无需保证摆头零部件高度的设计整数角度，可放宽零件的角度数值公差范围，降低加工制造和调整的难度。

C轴转台机构8为直驱转台结构，可带动工件进行高速旋转。在机床数控***的控制下，可实现车铣复合功能，一次装夹完成五轴联动加工、五轴定位加工、五轴车削加工等多个工序，实现工序合并，消除重复装夹误差，可满足加工零件很高的直线度、平面度、垂直度和平行度要求，且对一些由于回转工作台尺寸的限制无法满足加工要求的大型零件加工有很好的实际效能。在进行五轴定位加工或五轴联动加工大型零件时，可固定C轴转台机构8，使双轴摆头机构7与X轴移动机构4、Y轴移动机构5以及Z轴移动机构6一起进行联动运动，可消除高速转台运动带来的误差，避免误差累积，减少多轴插补，提高加工精度；也可双轴摆头机构7的旋转轴，使C轴转台机构8，双轴摆头机构7的摆动轴与X轴移动机构4、Y轴移动机构5以及Z轴移动机构6一起进行联动运动，提高机床整体加工刚性，进而提高加工零件的稳定性和精度。通过C轴转台机构8带动工件高速旋转，双轴摆头机构7与X轴移动机构4、Y轴移动机构5以及Z轴移动机构6一起进行联动运动，可进行五轴联动车削加工，从而实现复杂曲面的高效率高精度车削加工。

上述实施例1仅是本实用新型采用定梁龙门式结构的一个实施例，除此之外，也可采用动梁龙门式结构或者十字滑台型结构，分别如图5和图6所示。

图5显示的是本实用新型实施例2的一种动梁龙门式六轴数控机床，其与实施例1的组成结构基本一致，包括：床身1、立柱2、横梁3、X轴移动机构4、Y轴移动机构5、Z轴移动机构6、双轴摆头机构7和C轴转台机构8。所不同的是，立柱2和横梁3组成龙门架结构安装于Y轴移动机构5上，可随Y轴移动机构5一起沿Y轴方向移动，C轴转台机构8则是固定于床身1上。即双轴摆头机构7分别沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向往复移动。除此之外，双轴摆头机构7的安装与结构与实施例1一致。其工作过程和实现的功能也与实施例一致。

图6显示的是本实用新型实施例3的一种十字滑台型六轴数控机床，其在组成和结构上与实施例1和实施例2有所区别，包括：床身1、X轴移动机构4、Y轴移动机构5、Z轴移动机构6、双轴摆头机构7、C轴转台机构8以及倒L型单立柱9。Y轴移动机构5安装于床身1上，X轴移动机构4安装于Y轴移动机构5上，C轴转台机构8安装于X轴移动机构4上，可随X轴移动机构4和Y轴移动机构5一起沿X轴方向和Y轴方向往复移动。倒L型单立柱9固定于床身1上，Z轴移动机构6安装于倒L型单立柱9上，双轴摆头机构7安装于Z轴移动机构6上，可随Z轴移动机构6一起沿Z轴方向往复移动。除此之外，双轴摆头机构7与C轴转台机构8的具体结构与工作方式与实施例1和实施例2一致，同样在机床数控***控制下进行五轴联动加工、五轴定位加工、五轴车削加工等车铣复合加工。

本实用新型六轴数控机床灵活性强、加工精度高，可适用于众多加工领域，如模具加工、精密电极、航空领域、汽车领域、大型设备加工母机、消费电子产品和医疗设备等应用领域方面，可实现一次装夹完成五轴联动加工、五轴定位加工、五轴车削加工，可保证加工零件很高的直线度、平面度、垂直度和平行度，且对一些由于回转工作台尺寸的限制无法满足加工要求的大型零件加工有很好的实际效能，适用范围广、通用性强。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种六轴数控机床，其特征在于，包括支撑机构、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、双轴摆头机构和C轴转台机构，X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构安装于支撑机构上，可分别沿X轴、Y轴和Z轴进行三轴直线运动；双轴摆头机构安装于Z轴移动机构上，C轴转台机构安装于支撑机构上，可与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构以及双轴摆头机构进行联动。

2.根据权利要求1所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述支撑机构与X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构组成定梁龙门直线移动结构，支撑机构包括床身、立柱和横梁，立柱和横梁组成龙门架结构安装于床身上；X轴移动机构安装于横梁上，Z轴移动机构安装于X轴移动机构上，Y轴移动机构安装于床身上，C轴转台机构安装于Y轴移动机构上，可随Y轴移动机构一起沿Y轴方向往复移动。

3.根据权利要求1所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述支撑机构与X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构组成动梁龙门直线移动结构，支撑机构包括床身、立柱和横梁，立柱和横梁组成龙门架结构安装于Y轴移动机构上，Y轴移动机构安装于床身上；X轴移动机构安装于横梁上，Z轴移动机构安装于X轴移动机构上，C轴转台机构固定于床身上。

4.根据权利要求1所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述支撑机构与X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构组成十字滑台直线移动结构，支撑机构包括床身和立柱，立柱固定于床身上；所述Y轴移动机构安装于床身上，X轴移动机构安装于Y轴移动机构上，Z轴移动机构安装于立柱上；C轴转台机构安装于X轴移动机构上，可随X轴移动机构和Y轴移动机构一起沿X轴方向和Y轴方向往复移动。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述双轴摆头机构上安装有电主轴，电主轴上安装刀具；电主轴带有车铣转换装置，可使电主轴带动刀具绕电主轴轴线旋转或静止不动。

6.根据权利要求5所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述双轴摆头机构为非正交式摆头结构，且双轴轴线的夹角大于45°，双轴配合可使电主轴进行卧式加工或立式加工，或者使电主轴进行负角度加工，可加工的最大负角度α=(θ-45°)×2，其中θ为双轴轴线的夹角。

7.根据权利要求6所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述刀具的加工点位于双轴摆头机构的近旋转轴线位置。

8.根据权利要求7所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述C轴转台机构为直驱转台结构，可带动工件进行高速旋转，在电主轴的配合下进行车铣复合加工。

9.根据权利要求8所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述C轴转台机构与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构以及双轴摆头机构的联动由机床数控***控制，可进行五轴联动加工、五轴定位加工以及五轴车削加工。

10.根据权利要求9所述的一种六轴数控机床，其特征在于，所述机床数控***可对双轴摆头机构的双轴轴线夹角进行自动补偿调整，在双轴轴线夹角安装精度不到位时，数控***通过转轴的空间位置补偿对双轴轴线的夹角进行自动调整。