一種多工位主軸擺動(dòng)式五軸數(shù)控雕銑機(jī)床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床，包括由床身底座，兩側(cè)的立柱及立柱頂部的固定橫梁構(gòu)成的加工機(jī)架，床身底座上安裝有C軸系統(tǒng)，所述床身底座與固定橫梁之間的后方設(shè)有Z軸座架，所述Z軸座架上設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述X軸座架上設(shè)有Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，Y軸座架上安裝有主軸座架，主軸座架上安裝有若干主軸電機(jī)和刀具。主軸座架通過(guò)兩轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)連接于Y軸座架上，主軸座架在由伺服電機(jī)、絲桿螺母副、連接桿和鉸接機(jī)構(gòu)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下帶動(dòng)主軸和刀具繞轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸的擺動(dòng)。本發(fā)明可應(yīng)用于加工木材、竹材、石材、有機(jī)玻璃、PVC、鋁合金和銅質(zhì)合金等雕刻件，可實(shí)現(xiàn)雕刻件的完整、高速、平穩(wěn)、高質(zhì)量的加工，且同一時(shí)間可進(jìn)行多個(gè)工位的加工。
【專利說(shuō)明】一種多工位主軸擺動(dòng)式五軸數(shù)控雕銑機(jī)床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控雕銑機(jī)一種數(shù)字化、自動(dòng)化雕銑機(jī)床，它由計(jì)算機(jī)、雕銑機(jī)控制器和雕銑機(jī)主機(jī)三部分組成。數(shù)控雕銑機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)配置的專用雕刻軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和排版，并由計(jì)算機(jī)把設(shè)計(jì)與排版的信息自動(dòng)傳送至雕銑機(jī)控制器中，再由控制器把這些信息轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的帶有功率的信號(hào)(脈沖串)，控制雕銑機(jī)主機(jī)各運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生雕刻走刀路徑，使雕銑機(jī)上高速旋轉(zhuǎn)的雕刻頭(刀具)對(duì)加工材料進(jìn)行切削，雕刻出在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)的各種平面或立體浮雕圖形及文字。
[0003]目前數(shù)控雕刻主要有三軸聯(lián)動(dòng)、四軸聯(lián)動(dòng)雕刻加工，用于飾品雕刻的主要是三軸和少量的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控雕銑機(jī)。三軸和四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控雕銑機(jī)主要用于平面和一般復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面浮雕件的加工，不能適應(yīng)具有五面體結(jié)構(gòu)復(fù)雜飾件的加工。目前五面體加工的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心屬于高端數(shù)控機(jī)床，大多需要進(jìn)口，而且價(jià)格昂貴，對(duì)于飾件雕刻業(yè)來(lái)說(shuō)成本太高，同時(shí)，現(xiàn)有的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，只有一個(gè)主軸，機(jī)床結(jié)構(gòu)、機(jī)床防護(hù)和進(jìn)給速度等性能參數(shù)不適應(yīng)雕刻業(yè)的特殊性要求，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)五面體復(fù)雜結(jié)構(gòu)飾件單一工序的高效、高精密、經(jīng)濟(jì)加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的雕刻設(shè)備無(wú)法適應(yīng)對(duì)多個(gè)工件的五面體復(fù)雜結(jié)構(gòu)飾件的單一工序的高效、高精密加工。
[0005]本發(fā)明的具體實(shí)施方案是:一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床，包括由床身底座，兩側(cè)的立柱及立柱頂部的固定橫梁構(gòu)成的加工機(jī)架，其特征在于:
所述床身底座上安裝用于驅(qū)動(dòng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的C軸系統(tǒng)，所述C軸系統(tǒng)包括床身底座上的運(yùn)動(dòng)座架及設(shè)置于運(yùn)動(dòng)座架上的C軸頂針；
所述床身底座與固定橫梁之間的前方設(shè)有移動(dòng)橫梁，所述移動(dòng)橫梁上安裝有工件頂針，移動(dòng)橫梁可沿立柱前側(cè)的導(dǎo)軌作上下移動(dòng)，所述工件頂針可隨移動(dòng)橫梁上下移動(dòng)和工件轉(zhuǎn)動(dòng)，以定位、夾緊工件；
所述床身底座與固定橫梁之間的后方設(shè)有Z軸座架，所述固定橫梁頂部設(shè)有Z軸伺服電機(jī)，所述Z軸伺服電機(jī)與縱向設(shè)置于立柱之間的Z軸絲桿連接并驅(qū)動(dòng)Z軸座架沿后側(cè)兩固定于立柱上的Z軸導(dǎo)軌作縱向Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
所述Z軸座架上設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸座架、固定于Z軸座架上的電機(jī)和導(dǎo)軌，所述X軸電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)X軸座架沿橫向水平布置的X軸導(dǎo)軌作X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
所述X軸座架上設(shè)有Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括固聯(lián)于X軸座架的Y軸座架、電機(jī)和設(shè)置于X軸座架上的Y軸導(dǎo)軌，所述由Y軸伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)Y軸座架沿縱向水平布置的Y軸導(dǎo)軌作Y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
所述Y軸座架上設(shè)有主軸座架，所述上主軸座架安裝有主軸電機(jī)和刀具，所述主軸座架通兩側(cè)鉸接于Y軸座架上前側(cè)，Y軸座架上設(shè)有一主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)前側(cè)經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸器連接有絲桿螺母副，所述絲桿螺母副上設(shè)置有滑塊，滑塊經(jīng)一連接桿與主軸座架相連接，所述連接桿與滑塊和主軸座架均鉸接形成轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，所述主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸座架繞轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)帶動(dòng)和刀具擺動(dòng)，即A軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0006]進(jìn)一步的，所述C軸頂針設(shè)有若干個(gè)，所述左右兩側(cè)的C軸頂針?lè)謩e由一臺(tái)C軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、所述C軸電機(jī)與減速機(jī)相連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述主軸電機(jī)上的刀具數(shù)量與C軸頂針數(shù)量一致。
[0008]進(jìn)一步的，所述Z軸座架上固定有用于平衡重力的氣缸或油缸，以減少Z軸絲桿受力和變形。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，可應(yīng)用于加工木材、竹材、石材、有機(jī)玻璃、PVC、鋁合金和銅質(zhì)合金等雕刻件，可實(shí)現(xiàn)雕刻件的完整、高速、平穩(wěn)、高質(zhì)量的加工，且同一時(shí)間具有多個(gè)工位進(jìn)行加工，可實(shí)現(xiàn)工件的完整、高速、平穩(wěn)、高質(zhì)量的加工，克服了現(xiàn)有的三軸和四軸數(shù)控雕銑機(jī)加工中容易產(chǎn)生與工件干涉、碰撞現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)前側(cè)視圖 圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)后側(cè)視圖
圖3為本發(fā)明擺動(dòng)主軸機(jī)構(gòu)圖
圖中:1、工件轉(zhuǎn)軸2、床身底座3、減速器4、左側(cè)C軸伺服電機(jī)5、立柱6、導(dǎo)軌7、齒輪齒條機(jī)構(gòu)8、固定橫梁9、氣缸10、移動(dòng)橫梁11、工件頂針12、控制柜、13、氣缸14、右側(cè)C軸伺服電機(jī)15、Z軸座架16、Y軸伺服電機(jī)17、Υ軸導(dǎo)軌18、Ζ軸導(dǎo)軌19、同步帶20、Z軸伺服電機(jī)21、Υ軸座架系統(tǒng)22、Υ軸絲桿螺母副23、Χ軸座架24、Χ軸導(dǎo)軌25、Χ軸進(jìn)給系統(tǒng)26、Z軸絲桿螺母副27、Y軸座架28、刀架擺動(dòng)伺服電機(jī)29、電機(jī)座30、主軸絲桿螺母副31、滾動(dòng)導(dǎo)軌32、導(dǎo)軌滑塊33、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)34、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)35、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)36、刀架鉸鏈軸座37、連接桿38、聯(lián)軸器、39、主軸安裝座40、主軸41、刀具。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0012]參考圖1，圖2和圖3，一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床。其所述加工機(jī)架由床身底座2，立柱5和固定橫梁8構(gòu)成“門”形結(jié)構(gòu)。
[0013]床身底座2上安裝有C軸系統(tǒng):C軸系統(tǒng)包含左右兩部分，由工件轉(zhuǎn)軸1、減速器3和左側(cè)C軸伺服電機(jī)4及右側(cè)C軸伺服電機(jī)14構(gòu)成，兩側(cè)的C軸伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右兩側(cè)的工件轉(zhuǎn)軸I旋轉(zhuǎn)，C軸由左右兩部分組成，可縮短C軸傳動(dòng)鏈，左右兩部分轉(zhuǎn)向相反，可實(shí)現(xiàn)對(duì)稱工件的雕刻加工。
[0014]床身底座2與固定橫梁8之間的前方設(shè)有移動(dòng)橫梁10，移動(dòng)橫梁10上安裝有工件頂針11，移動(dòng)橫梁通過(guò)兩側(cè)氣缸13 (也可以是油缸)驅(qū)動(dòng)沿導(dǎo)軌6作上下移動(dòng)，通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)7實(shí)現(xiàn)兩側(cè)同步運(yùn)動(dòng)，頂針11可隨移動(dòng)橫梁10上下移動(dòng)和隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)，以定位、夾緊工件。
[0015]床身底座2與固定橫梁8之間的后方設(shè)有Z軸座架15，安裝于固定橫梁8上的Z軸伺服電機(jī)20帶動(dòng)與縱向設(shè)置于立柱之間的Z軸絲桿螺母副26連接并驅(qū)動(dòng)Z軸絲桿螺母副26帶動(dòng)Z軸座架15沿后側(cè)兩固定于立柱上的導(dǎo)軌18作Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，Z軸座架15通過(guò)氣缸9 (或油缸)平衡重力，以減少Z軸絲桿螺母副26受力和變形。
[0016]所述Z軸座架上設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸座架、固定于Z軸座架上的電機(jī)和導(dǎo)軌，所述X軸電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)X軸座架沿橫向水平布置的X軸導(dǎo)軌作X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0017]Z軸座架15上設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)座架23，X軸運(yùn)動(dòng)座架23進(jìn)給系統(tǒng)25的電機(jī)座和X軸導(dǎo)軌24固聯(lián)于Z軸座架15上，由X軸進(jìn)給系統(tǒng)25 (伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿)驅(qū)動(dòng)X軸座架23沿橫向水平布置的兩導(dǎo)軌24作X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0018]X軸座架23上設(shè)有Y軸運(yùn)動(dòng)座架系統(tǒng)21和主軸安裝座架系統(tǒng)39，Y軸運(yùn)動(dòng)座架系統(tǒng)21的電機(jī)座和Y軸導(dǎo)軌17固聯(lián)于X軸座架23上，由Y軸伺服電機(jī)16通過(guò)同步帶19傳動(dòng)帶動(dòng)絲桿螺母副22驅(qū)動(dòng)Y軸座架21和主軸座架29沿縱向水平布置的Y軸導(dǎo)軌17作Y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0019]在Y軸座架27的前端布置有主軸座架39，主軸座架39上安裝有若干主軸電機(jī)40和刀具41，主軸座架39通過(guò)兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)34連接于Y軸座架27上，使刀具41可繞轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)34旋轉(zhuǎn)，主軸座架39通過(guò)刀架擺動(dòng)伺服電機(jī)28、主軸絲桿螺母副30、連接桿37和鉸接機(jī)構(gòu)33構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繞轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)34帶動(dòng)主軸40和刀具41擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)A軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0020]上述主軸座架39安裝于Y軸移動(dòng)座架27上，通過(guò)鉸接34與Y軸座架27連接，刀具41和主軸40隨主軸座架39繞鉸鏈34轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸座架39轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由刀架擺動(dòng)伺服電機(jī)28、滾動(dòng)絲桿30，連桿37，鉸鏈33和滾動(dòng)導(dǎo)軌31構(gòu)成。滾動(dòng)絲桿螺母座38與導(dǎo)軌滑塊32固定連接，連桿37的一側(cè)通過(guò)鉸鏈33與滾動(dòng)絲桿螺母座38連接，另一側(cè)通過(guò)鉸鏈35與刀架鉸鏈軸座36連接。擺動(dòng)伺服電機(jī)28驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)絲桿螺母副30運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌滑塊32在滾動(dòng)絲桿螺母副30的作用下沿導(dǎo)軌31作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)兩端鉸接的連桿37帶動(dòng)主軸座架39擺動(dòng)。
[0021]加工時(shí)，工件隨C軸I作C向轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具41作X、Y、Z直線運(yùn)動(dòng)和A向擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多工位五聯(lián)動(dòng)加工。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床，包括由床身底座，兩側(cè)的立柱及立柱頂部的固定橫梁構(gòu)成的加工機(jī)架，其特征在于， 所述床身底座上安裝用于驅(qū)動(dòng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的C軸系統(tǒng)，所述C軸系統(tǒng)包括床身底座上的運(yùn)動(dòng)座架及設(shè)置于運(yùn)動(dòng)座架上的C軸頂針； 所述床身底座與固定橫梁之間的前方設(shè)有移動(dòng)橫梁，所述移動(dòng)橫梁上安裝有工件頂針，移動(dòng)橫梁可沿立柱前側(cè)的導(dǎo)軌作上下移動(dòng)，所述工件頂針可隨移動(dòng)橫梁上下移動(dòng)和工件轉(zhuǎn)動(dòng)，以定位、夾緊工件； 所述床身底座與固定橫梁之間的后方設(shè)有Z軸座架，所述固定橫梁頂部設(shè)有Z軸伺服電機(jī)，所述Z軸伺服電機(jī)與縱向設(shè)置于立柱之間的Z軸絲桿連接并驅(qū)動(dòng)Z軸座架沿后側(cè)兩固定于立柱上的Z軸導(dǎo)軌作縱向Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 所述Z軸座架上設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸座架、固定于Z軸座架上的電機(jī)和導(dǎo)軌，所述X軸電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)X軸座架沿橫向水平布置的X軸導(dǎo)軌作X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 所述X軸座架上設(shè)有Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括固聯(lián)于X軸座架的Y軸座架、電機(jī)和設(shè)置于X軸座架上的Y軸導(dǎo)軌，所述由Y軸伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)Y軸座架沿縱向水平布置的Y軸導(dǎo)軌作Y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 所述Y軸座架上設(shè)有主軸座架，所述上主軸座架安裝有主軸電機(jī)和刀具，所述主軸座架通兩側(cè)鉸接于Y軸座架上前側(cè)，Y軸座架上設(shè)有一主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)前側(cè)經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸器連接有絲桿螺母副，所述絲桿螺母副上設(shè)置有滑塊，滑塊經(jīng)一連接桿與主軸座架相連接，所述連接桿與滑塊和主軸座架均鉸接形成轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，所述主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸座架繞轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)帶動(dòng)和刀具擺動(dòng)，即A軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床，所述C軸頂針設(shè)有若干個(gè)，所述左右兩側(cè)的C軸頂針?lè)謩e由一臺(tái)C軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、所述C軸電機(jī)與減速機(jī)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床，所述主軸電機(jī)上的刀具數(shù)量與C軸頂針數(shù)量一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多工位五軸數(shù)控雕銑機(jī)床，Z軸座架上固定有用于平衡重力的氣缸或油缸，以減少Z軸絲桿受力和變形。
【文檔編號(hào)】B44B1/00GK103950335SQ201410213276
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】聶曉根, 范揚(yáng)波, 陳濤 申請(qǐng)人:福州大學(xué)