与走心机正轴配合的第三轴组机构 |
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| 申请号 | CN201510024772.3 | 申请日 | 2015-01-16 | 公开(公告)号 | CN104607958A | 公开(公告)日 | 2015-05-13 |
| 申请人 | 南京建克机械有限公司; | 发明人 | 王建飞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种与走心机正轴配合的第三轴组机构，由Z3轴组、Y3轴组、X3轴组组成；所述Z3轴组包括Z3轴 丝杆 、Z3轴 滑板 、Z3轴伺服 电机 ；所述Y3轴组包括Y3轴滑板、Y3轴丝杆、Y3轴 伺服电机 ；所述X3轴组包括X3轴滑板、X3轴丝杆、X3轴伺服电机。本发明的有益效果是：与走心机正轴配合的第三轴组机构与数控走心式车铣机床的正轴结构配合，可形成正轴六轴结构的数控走心式车铣机床，这将避免由于各刀具结构安排在同一Y轴滑板上，刀排相互牵连，无法实现独立运作造成的不必要的时间浪费。机床正轴结构上的刀排对 工件 加工时，第三轴组上的独立刀排可同时对工件进行同时不同工序的加工。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种与走心机正轴配合的第三轴组机构，其特征在于由Z3轴组、Y3轴组、X3轴组组成； |
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| 说明书全文 | 与走心机正轴配合的第三轴组机构技术领域[0001] 本发明涉及一种与走心机正轴配合的第三轴组机构。 背景技术[0002] 在现有的走心机市场上，对于机床的运动轴这一技术一直有所研究，而当下应用最为广泛的就是包括由X1轴组、Y1轴组、Z1轴组组成的正轴轴组的三轴走心式车铣机床（定义：包含线轨、滑板、丝杆、伺服电机的机构为一轴组）；或者，当副轴结构增加有Z2轴组时，则配合正轴结构行成四轴走心式车铣机床；或者，当副轴由X2轴组、Z2轴组组成的副轴结构配合正轴结构形成五轴走心式车铣机床；或者，当副轴由X2轴组、Z2轴组、Y2轴组组成的副轴结构配合正轴结构形成六轴走心式车铣机床。 [0003] 上述现有的走心式车铣机床的正轴结构X1轴组、Y1轴组、Z1轴组三大部分，其中机床正主轴安装在Z1轴滑板上，机床正主轴内为通孔，工件原材料直接送入机床正主轴内，为方便加工，机床正主轴尾端连接送料机，送料机可持续不间断向机床正主轴送料，机床主轴夹持工件材料，带动材料在Z轴方向来回运动，工人编辑好程序后，主轴配合机床的导套结构（导套可与同步电导套、联动导套等互换）或者无导套结构，将工件送到接近刀具，刀具按程序先后顺序分别对工件的不同工序进行先后加工。分别完成工件能在正轴结构完成的车削、铣削、钻孔、攻丝、偏心孔成型、斜孔成型等工序。当正轴结构结束切断工件后，如工件切断端面需要再加工，则主轴结构无法实现，需要增加副轴结构以避免工件因二次装夹带来的误差。机床的副轴轴组与正轴结构相向安装，位于机床的副轴位置，副轴结构由X2轴组、Y2轴组、Z2轴组构成，或者由X2轴组、Z2轴组组成，或者由Z2轴组组成，主要针对工件加工时，正轴结构无法完成的切断端面加工。机床副主轴安装在Z2轴组的滑板上，配合机床正主轴加工，接应由机床正主轴传出的工件，工件被切断后，机床副主轴夹持工件，配合刀排，对工件的背面进行加工，也可代替正轴完成一部分加工，节省加工时间。当工件成型后，机床副主轴可将加工好的零件自动送出，该副轴结构同样可以完成零件车削、铣削、钻孔、攻丝、雕刻、斜孔成型、偏心孔成型等工艺。根据待加工工件的工艺安排，可确定是否需要增加副轴结构，或者单独增加副轴中Z2轴组，与正轴结构组成四轴走心式车铣机床；或者增加副轴中Z2轴组和X2轴组，与正轴结构组成五轴走心式车铣机床；或者增加副轴中的Z2轴组、X2轴组、Y2轴组，与正轴结构组成六轴走心式车铣机床。 [0004] 正轴结构中的Y1轴组中的Y1轴滑板可安装两排刀具，两排刀具在X方向上相向存在，由于Y1轴滑板是一个完整零件，因此所有刀具在X、Y、Z三方向上运动时为同步动作，所需加工的工艺只能在一把刀具完成行程后才能由下一把刀具进行下一个工艺的加工。这就造成机床在加工工件时机床正轴有弊端，刀具相互局限导致工件成型时间没有得到很好的优化，影响工件的成型效率。 发明内容[0005] 本发明解决的技术问题是就现有走心式车铣机床无法实现复杂零件的一次加工成型，且效率不高的问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种与走心机正轴配合的第三轴组机构，该第三轴组机构由Z3轴组、Y3轴组、X3轴组组成。 [0007] 所述Z3轴组包括Z3轴丝杆、Z3轴滑板和Z3轴伺服电机，Z3轴滑板滑动安装在机床床身上， Z3轴丝杆与Z3轴滑板螺纹连接并穿过Z3轴滑板，Z3轴丝杆的的一端与Z3轴伺服电机的传动轴相接；启动Z3伺服电机，Z3轴伺服电机的传动轴带动Z3轴丝杆旋转，由于Z3轴丝杆与Z3轴滑板螺纹连接，因此，Z3轴滑板在Z3轴丝杆转动的同时实现Z轴方向移动，实现第三轴组中Z轴方向的运动。 [0008] 所述Y3轴组包括Y3轴滑板、Y3轴丝杆和Y3轴伺服电机，Y3轴滑板滑动安装在Z3轴滑板上，Y3轴丝杆与Y3轴滑板螺纹连接并穿过Y3轴滑板，Y3轴丝杆的一端与Y3轴伺服电机的传动轴相连；启动Y3轴伺服电机，Y3轴伺服电机的传动轴带动Y3轴丝杆旋转，由于Y3轴丝杆与Y3轴滑板螺纹连接，因此，Y3轴滑板在Y3轴丝杆转动的同时实现Y轴方向移动，实现第三轴组中Y轴方向的运动。 [0009] 所述X3轴组包括X3轴滑板、X3轴丝杆和X3轴伺服电机，X3轴滑板滑动安装在Y3轴滑板的正面，X3轴丝杆与X3轴滑板螺纹连接并穿过X3轴滑板，X3轴丝杆的一端与X3轴伺服电机的传动轴相连。当X3轴伺服电机启动时，X3轴丝杆在X3轴伺服电机的带动下转动，由于X3轴丝杆与X3轴滑板螺纹连接，进而带动X3滑板实现X轴方向的移动，实现第三轴组中X轴方向的运动。 [0010] 作为进一步的技术方案，Z3轴组还包括由Z3轴线轨和Z3轴滑块构成的Z3轴滑动副，所述Z3轴线轨安装在机床床身上，Z3轴滑块安装在Z3轴滑板底部。Z3轴线轨与Z3轴滑块配合，实现Z3轴滑板在Z轴方向来回运动。 [0011] Y3轴组还包括由Y3轴线轨、Y3轴滑块构成的Y3轴滑动副，所述Y3轴线轨安装在Z3轴滑板上，Y3轴滑块安装在Y3轴滑板上。Y3轴线轨与Y3轴滑块配合，实现Y3轴滑板在Y轴方向上的来回运动。 [0012] X3轴组还包括由X3轴线轨、X3轴滑块构成的X3轴滑动副，所述X3轴线轨安装在Y3轴滑板上，X3轴滑块安装在X3轴滑板上。X3轴线轨与X3轴滑块配合，实现X3轴滑板在X轴方向上的来回运动。 [0013] 上述线轨与滑块的配合安装结构大大提高各轴在平面上的运动精度，能实现机床各轴的高速来回运动，而且安装方便，更容易达到高速运转。 [0014] 作为进一步的技术方案，Z3轴组还包括Z3轴联轴器和Z3轴电机座， Z3轴电机座固定在床身上，Z3轴电机座用于安装Z3轴伺服电机，其内装有轴承，Z3轴丝杆的一端穿过轴承，并通过Z3轴联轴器与Z3轴伺服电机的传动轴连接，另一端穿过Z3轴滑板。 [0015] Y3轴组还包括Y3轴联轴器和Y3轴电机座，Y3轴电机座固定在Z3轴滑板的顶部，用于安装Y3轴伺服电机，其内装有轴承，Y3轴丝杆的一端穿过轴承，并通过Y3轴联轴器与Y3轴伺服电机的传动轴连接，另一端穿过Y3轴滑板。 [0016] X3轴组还包括X3轴联轴器和X3轴电机座，X3轴电机座固定在Y3轴滑板一侧，用于安装X3轴伺服电机，其内装有轴承，X3轴丝杆的一端穿过轴承，并通过X3轴联轴器与X3轴伺服电机的传动轴连接，另一端穿过X3轴滑板。 [0017] 由于Z3轴丝杆较长，为保证了丝杆的运动精度，进一步提高了机床的稳定性，避免由于丝杆过长造成的机床自身误差，作为进一步的技术方案，Z3轴组还包括Z3轴座，其内装有轴承，Z3轴丝杆的另一端穿过Z3轴滑板后伸入Z3轴座的轴承内。这样，Z3轴座与Z3轴电机座相配合，使丝杆两端均被轴承支撑，实现丝杆的预拉，且轴承滚动体的滚动摩擦可以很大程度上减少了丝杆旋转过程中的发热。 [0018] 如此一来，每一轴组中的伺服电机都可通过电机座固定，每一轴组内的轴承安装作用为一方面支撑丝杆，另一方面使丝杆实现无限旋转，丝杆带动轴承内圈旋转，利用轴承的滚珠带来的滚动摩擦代替丝杆直接装在电机座内形成的滑动摩擦，避免滑动摩擦带来的阻力，减少发热量，保证丝杆高精度旋转。联轴器的使用，巧妙的避免了电机轴与丝杆连接时由于零件加工误差导致的同心度偏差大的问题，通过联轴器的连接，使丝杆与电机转轴同步高精度旋转，提高机床自身精度。 [0019] 本发明与包括由Z1轴组、Y1轴组和X1轴组构成的正轴轴组的三轴走心式车铣机床配合，可形成六轴数控走心式车铣机床，配合方式是将第三轴组沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧。这样将避免由于各刀具结构安排在同一X轴滑板上，使得刀排相互牵连，无法实现独立运作造成的不必要的时间浪费。机床正轴结构上的刀排对工件加工时，第三轴组上的独立刀排可同时对工件进行同时不同工序的加工。例如，当正轴结构的刀具在给工件外径切削时，第三轴组结构的刀具同时可在同一时间内实现对同一工件端面打孔或车削外径等工序，诸如此类，大大提高工件的成型速度。 [0020] 本发明与包括由Z1轴组、Y1轴组和X1轴组构成的正轴轴组、由Z2轴组构成的副轴组的现有四轴走心式车铣机床配合，可形成七轴走心式车铣机床，配合方式是将第三轴组沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧，这样可更大程度上完成零件背面工艺的成型要求。 [0021] 本发明与包括由Z1轴组、Y1轴组和X1轴组构成的正轴轴组、由Z2轴组、X2轴组构成的副轴组的现有的五轴走心式车铣机床配合，可形成八轴走心式车铣机床，配合方式是将第三轴组沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧，这样可更大程度上实现零件背面更多工艺的成型要求，本发明与包括由Z1轴组、Y1轴组和Z1轴组构成的正轴轴组、由Z2轴组、X2轴组、Y2轴组构成的副轴组的现有六轴走心式车铣机床配合，可形成九轴走心式车铣机床，配合方式是将第三轴组沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧，这样可更大程度上实现零件背面更多工艺的成型要求。 [0023] 图1是反应本发明中Z3轴组的分解图。 [0024] 图2是反应本发明中X3轴组和Y3轴组的结构示意图。 [0025] 图3是反应本发明中X3轴组和Y3轴组的分解示意图。 [0026] 图4是本发明与现有三轴走心式车铣机床结合形成六轴车铣机床的结构示意图。 [0027] 图5是本发明与现有四轴走心式车铣机床结合形成七轴车铣机床的结构示意图。 [0028] 图6是本发明与现有五轴走心式车铣机床结合形成八轴车铣机床的结构示意图。 [0029] 图7是本发明与现有六轴走心式车铣机床结合形成九轴车铣机床的结构示意图一。 [0030] 图8是本发明与现有六轴走心式车铣机床结合形成九轴车铣机床的结构示意图二。 [0031] 图9是本发明与现有走心机式车铣机床组合成十轴走心式车铣机床的结构示意图一。 [0032] 图10是本发明与现有走心机式车铣机床组合成十轴走心式车铣机床的结构示意图二。 具体实施方式[0033] 参见图1至图3，本发明所述的第三轴组机构由Z3轴组、Y3轴组、X3轴组三大部分组成。 [0034] 所述Z3轴组包括Z3轴线轨11、Z3轴滑块12、Z3轴座、Z3轴滑板3、Z3轴伺服电机4、Z3轴电机座18、Z3轴联轴器17。Z3轴线轨11安装在机床床身上，与Z3轴线轨11相配合的Z3轴滑块12安装在Z3轴滑板3底部。Z3轴滑板3通过Z3轴线轨11和Z3轴滑块12构成的滑动副滑动安装在机床上。Z3轴座固定的床身上，其内装有轴承，Z3轴滑板3底部安装有Z3轴螺母，Z3轴电机座18固定在床身上，用于安装Z3轴伺服电机4，其内装有Z3轴轴承。Z3轴丝杆2穿过Z3轴螺母，Z3轴丝杆2一端装在Z3轴座的轴承内圈中，另一端通过Z3轴联轴器17与Z3轴伺服电机4的传动轴相连。当Z3轴伺服电机4启动时，带动Z3轴丝杆2传动，实现第三轴组在Z轴方向上的运动。本发明中的Z3轴伺服电机做4和Z3轴座均通过螺栓固定在机床床身上，也可以在铸造机床床身时与机床床身一体铸造成型。 [0035] 所述Y3轴组包括Y3轴线轨13、Y3轴滑块14、Y3轴滑板5、Y3轴伺服电机7、Y3轴电机座20、Y3轴联轴器19。Y3轴线轨13安装在Z3轴滑板3上，与Y3轴线轨13配合的Y3轴滑块14安装在Y3轴滑板5上，与Y3轴丝杆6配套的Y3轴螺母也安装在Y3轴滑板5上，Y3轴电机座20固定在Z3轴滑板3的顶部，用于安装Y3轴伺服电机7，Y3轴伺服电机座20内装有Y3轴轴承，Y3轴丝杆6穿过Y3轴滑板5上的Y3轴螺母，Y3轴丝杆6一端悬空，另一端穿过Y3轴轴承与Y3轴电机座20内的Y3轴轴承，并通过Y3轴联轴器19与Y3轴伺服电机7的传动轴连接。当Y3轴伺服电机7启动时，带动Y3轴丝杆6传动，实现第三轴组中Y轴方向的往复运动。本发明中Y3轴伺服电机座20通过螺栓固定在Z3轴滑板3的顶部，也可以在铸造Z3轴滑板3时与Z3轴滑板3一体铸造成型。 [0036] 所述X3轴组包括X3轴线轨15、X3轴滑块16、X3轴滑板8、X3轴伺服电机10、X3轴电机座22和X3轴联轴器21。X3轴滑块16安装在X3轴滑板8上，X3轴线轨15安装在Y3轴滑板5上，与X3轴丝杆9配套的Y3轴螺母安装在X3轴滑板8上，X3轴电机座22固定在Y3轴滑板5的一侧，用于安装X3轴伺服电机10，X3轴电机座22内装有X3轴轴承，X3轴丝杆9穿过X3轴螺母，X3轴丝杆9的一端悬空，另一端穿过X3轴轴承与装在X3轴电机座内的轴承，并通过X3轴联轴器21与X3轴伺服电机10的传动轴连接。当X3轴伺服电机10启动时，带动X3轴丝杆9传动，实现第三轴组中X轴方向的往复运动。本发明中的X3轴伺服电机座22通过螺栓固定在Y3轴滑板5上，也可以在铸造Y3轴滑板5时与Y3轴滑板 5一体铸造成型。 [0037] 进一步，第三轴组机构还包括端铣机构、第二侧铣机构、第三刀排等刀具，三者按自上而下依次排列，安装在X3轴滑板上，实现刀具在X、Y、Z三方向的运动。 [0038] 如图4所示，当本发明应用到现有的三轴走心式车铣机床上时，可形成六轴走心式车铣机床。应用方式是将第三轴组机构沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧。此时，在原有的X1轴滑板上安装一号刀排、一号侧铣、二号刀排，在新增的第三轴组机构中的X3轴滑板上安装端铣机构、二号侧铣机构、三号刀排。该组装结构为标配刀排，其中端铣机构包含端铣动力头，可实现工件的端面钻孔、攻丝、斜孔成型等工序；侧铣机构包含侧铣动力头，实现对工件侧面钻孔、攻丝、斜孔成型等加工；刀排配有车刀分别用于实现工件的外圆、切断等工序。以上刀具结构非固定形式，可在客户的要求下随机选配镗刀座、旋风铣、动力头、镗刀柄等选配件。这样一来，正轴轴组分别由Z1轴组电机、Y1轴组电机、X1轴组电机带动各轴组实现Z/Y/X三方向的来回运动；第三轴组分别由Z3轴组电机、Y3轴组电机、X3轴组电机带动各轴组实现Z/Y/X三方向的来回运动，此时，正轴轴组与第三轴组彼此独立，互不干涉。例如，当正轴结构的刀排在给工件外径切削时，第三轴组结构的刀排同时可在同一时间实现对同一工件端面打孔或外径切削，诸如此类，大大提高工件的成型速度。 [0039] 如图5所示，当本发明应用到现有的四轴走心式车铣机床上时，可形成七轴走心式车铣机床。应用方式是将第三轴组机构沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧，由副轴Z2构成的副轴组仍沿正轴轴组的Z方向安装在正轴轴组的对面，以解决工件成型无法在正轴全部实现的问题。 [0040] 如图6所示，当本发明应用到现有的五轴走心式车铣机床上时，可形成八轴走心式车铣机床。应用方式是将第三轴组沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧，由Z2轴组、X2轴组成的副轴组仍沿正轴轴组的Z方向安装在正轴轴组的对面，以进一步解决工件成型无法在正轴全部实现的问题。 [0041] 如图7和图8所示，当本发明应用到现有的六轴走心式车铣机床上时，可形成九轴走心式车铣机床。应用方式是将第三轴组沿正轴轴组的X方向布置在正轴轴组的左侧或右侧，由Z2轴组、X2轴组、Y2轴组的副轴组仍沿正轴轴组的Z方向安装在正轴轴组的对面，这样可更进一步解决工件成型无法在正轴全部实现的问题。 [0042] 如图9和图10所示，在上述的九轴走心式车铣机床的基础上，在加一个Y4轴组，可组成十轴走心式车铣机床，这样可更进一步解决工件成型无法在正轴全部实现的问题。 [0043] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，如将本发明的线轨变换成硬轨；或者在滑板上开燕尾槽、同时取消滑块，利用燕尾槽实用滑板的滑动；或者将伺服电机与螺母位置互换，螺母固定在床身上，伺服电机设置在滑板上并与滑板一起运动；或者将线轨由水平和竖立的设置方式变换为倾斜的设置方式；或者将各种刀具改为倾斜设置或者水平设置等。凡采用上述等同替换或等效变换的技术方案，均落在本发明的保护范围内。 [0044] 本发明未涉及的部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。 |
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