專利名稱：一種數(shù)控加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機械加工設(shè)備，具體為一種可進行功能轉(zhuǎn)換，既能 加工普通零件上復(fù)雜曲面又能加工回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面的數(shù)控加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前常用的數(shù)控銑床僅能加工普通零件上的復(fù)雜曲面，而數(shù)控車床僅能 加工回轉(zhuǎn)外圓復(fù)雜曲面，因此在進行單件或小批量不同類型零件生產(chǎn)時，需 要使用兩臺或多臺不同的設(shè)備，經(jīng)濟上是一種浪費，使用上效率低，操作也 非常不方便。因此，對于單件或小批量零件的生產(chǎn)，現(xiàn)在仍然采用傳統(tǒng)的機 床和常規(guī)的機械加工方式。但這種傳統(tǒng)的加工方式只能加工簡單的平面或曲 面，無法滿足三維復(fù)雜曲面零部件的加工需要。因此，小尺寸、多用途、低 價格的數(shù)控加工設(shè)備是市場的急需產(chǎn)品。

實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計一種數(shù)控 加工設(shè)備，該設(shè)備可進行功能轉(zhuǎn)換，既能加工普通零件上的復(fù)雜曲面，又能 加工回轉(zhuǎn)體外圓的復(fù)雜曲面，且具有體積小，結(jié)構(gòu)精，用途廣，成本低等特 占。
"V、 O
本實用新型解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種數(shù)控加工設(shè)備， 其特征在于該設(shè)備包括床體、工作臺、三維綜合加工系統(tǒng)及計算機控制系 統(tǒng)；所述床體由框架和支撐型材組成；所述三維綜合加工系統(tǒng)包括銑刀機 構(gòu)、主軸機構(gòu)、X軸傳動機構(gòu)、Y軸傳動機構(gòu)和Z軸傳動機構(gòu)；所述主軸機 構(gòu)安裝在床體的前部，包括連軸器、主軸支撐法蘭盤、主軸和主軸交流伺服 電機，所述連軸器與主軸支撐法蘭盤安裝于床體的左右兩側(cè)，主軸的兩端分 別安裝在連軸器與主軸支撐法蘭盤上，主軸交流伺服電機與主軸連接，并可 驅(qū)動主軸回轉(zhuǎn)運動；所述Y軸傳動機構(gòu)安裝于床體的底部；所述Z軸傳動機構(gòu)安裝于床體的后部；所述X軸傳動機構(gòu)安裝于Y軸傳動機構(gòu)上，并可沿對 稱的第一 Y軸傳動導(dǎo)軌和第二 Y軸傳動導(dǎo)軌前后運動；所述工作臺安裝在X
軸傳動機構(gòu)的X軸傳動導(dǎo)軌上，并可沿X軸傳動導(dǎo)軌左右運動；所述銑刀機
構(gòu)包括銑刀和驅(qū)動銑刀運動的銑刀電機，銑刀機構(gòu)安裝在z軸傳動機構(gòu)的z
軸傳動導(dǎo)軌上，并可沿Z軸傳動導(dǎo)軌上下移動，銑刀機構(gòu)在空間上位于工作 臺之上；所述計算機控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一臺數(shù)控加工設(shè)備同時具有普通零件復(fù)雜 曲面加工系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)，且可在兩套加工系統(tǒng)之間進 行功能轉(zhuǎn)換，相應(yīng)加工普通零件上復(fù)雜曲面或者加工回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面， 并且具有機構(gòu)簡單，體積小，適用性好，用途廣泛，成本低廉等特點。


圖1為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖2為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖3為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的右視結(jié)構(gòu)示意圖4為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的左視結(jié)構(gòu)示意圖5為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的后視結(jié)構(gòu)示意圖6為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的控制系統(tǒng)方框圖7為本實用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實施例的加工流程計算機程序框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進一步敘述本實用新型。本實用新型權(quán)利要求 不受具體實施例的限制。
本實用新型設(shè)計的數(shù)控加工設(shè)備(以下簡稱數(shù)控設(shè)備)，其特征在于該 數(shù)控設(shè)備包括床體、工作臺、三維綜合加工系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)，所述三 維綜合加工系統(tǒng)包括普通零件復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工 系統(tǒng)，并且依靠工作臺能夠在所述兩套加工系統(tǒng)之間進行功能轉(zhuǎn)換。
本實用新型數(shù)控設(shè)備具體結(jié)構(gòu)包括(參見圖l一7)床體1、工作臺2、 三維綜合加工系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)；所述床體1由矩形框架和支撐型材組成；所述三維綜合加工系統(tǒng)主要包括銑刀機構(gòu)3、主軸機構(gòu)4、 X軸傳動機
構(gòu)5、 Y軸傳動機構(gòu)6和Z軸傳動機構(gòu)7;所述主軸機構(gòu)4安裝在床體1的 前部；所述Y軸傳動機構(gòu)6安裝于床體1的底部；所述Z軸傳動機構(gòu)7安裝 于床體1的后部；所述X軸傳動機構(gòu)5安裝于Y軸傳動機構(gòu)6上，并可沿對 稱的第一 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1'前后運動；所述工作 臺2安裝在X軸傳動機構(gòu)5的X軸傳動導(dǎo)軌5. 1上，并可沿X軸傳動導(dǎo)軌
5. 1左右運動；所述銑刀機構(gòu)3安裝在Z軸傳動機構(gòu)7的Z軸傳動導(dǎo)軌7. 1 上，并可沿Z軸傳動導(dǎo)軌7. 1上下移動，銑刀機構(gòu)3在空間上位于工作臺2 之上；所述計算機控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
本實用新型數(shù)控設(shè)備所述的銑刀機構(gòu)3 (參見圖2)包括銑刀3. 1和驅(qū) 動銑刀3. 1運動的銑刀電機3. 2。所述的銑刀機構(gòu)3用于加工普通零件上的 復(fù)雜曲面；
本實用新型數(shù)控設(shè)備所述的主軸機構(gòu)4 (參見圖1、 5)包括連軸器 4.1、主軸支撐法蘭盤4.2、主軸4.3和主軸交流伺服電機4.4;所述主軸機 構(gòu)4中的連軸器4. 1與主軸支撐法蘭盤4. 2安裝于床體1的左右兩側(cè)，主軸 4. 3的兩端分別安裝在連軸器4. 1與主軸支撐法蘭盤4. 2上，主軸交流伺服 電機4. 4與主軸4. 3連接，并可驅(qū)動主軸4. 3回轉(zhuǎn)運動。
所述X軸傳動機構(gòu)5 (參見圖1、 2、 3)包括X軸傳動導(dǎo)軌5. 1和X軸 交流伺服電機5.2;
所述Y軸傳動機構(gòu)6 (參見圖1)包括左、右對稱的第一 Y軸傳動導(dǎo)軌
6. 1和第二 Y軸傳動導(dǎo)軌6. T以及Y軸交流伺服電機6. 2;
所述Z軸傳動機構(gòu)7 (參見圖3)包括Z軸傳動導(dǎo)軌7. 1和Z軸交流伺 服電機7.2。
本實用新型數(shù)控設(shè)備所述的工作臺2為普通零件復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)和回 轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)換的中介機構(gòu)。工作臺2的三維運動分別 由X軸傳動機構(gòu)5、 Y軸傳動機構(gòu)6和Z軸傳動機構(gòu)7在所述計算機控制系 統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)完成。其中，工作臺2的上下運動由Z軸傳動機構(gòu)7完成，左 右運動由X軸傳動機構(gòu)5完成；前后運動由Y軸傳動機構(gòu)6完成。
本實用新型數(shù)控設(shè)備依靠工作臺2能夠在所述兩套加工系統(tǒng)之間進行功 能轉(zhuǎn)換。在進行普通零件復(fù)雜曲面加工時，所述工作臺2、銑刀機構(gòu)3、 X軸傳動機構(gòu)5、 Y軸傳動機構(gòu)6和Z軸傳動機構(gòu)7構(gòu)成所述普通零件復(fù)雜曲 面加工系統(tǒng)。在此狀態(tài)下，工作臺2的功能為放置被加工零件，放置過程由 人工完成。所述銑刀機構(gòu)3安裝在Z軸傳動導(dǎo)軌7. 1上，并可沿Z軸傳動導(dǎo) 軌7. l上下移動；銑刀電機3.2帶動銑刀3. l運動；放置被加工零件的工作 臺2沿X軸傳動導(dǎo)軌5. 1做左右運動；工作臺2和X軸傳動導(dǎo)軌5. 1 —并沿 左、右對稱的第一 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1'做前后運 動。通過相應(yīng)的復(fù)合運動，即可完成普通零件復(fù)雜曲面的加工。
在進行回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工時，工作臺2、主軸機構(gòu)4、 X軸傳動 機構(gòu)5和Y軸傳動機構(gòu)6構(gòu)成所述回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)。在此狀態(tài) 下，工作臺2的功能為安裝車刀機構(gòu)，安裝過程由人工完成。先由人工將工 件安裝于主軸4.3上，再將所需車刀機構(gòu)安裝在工作臺2之上，通過主軸交 流伺服電機4. 4帶動安裝回轉(zhuǎn)工件的主軸機構(gòu)4旋轉(zhuǎn)工作，安裝車刀機構(gòu)的 工作臺2沿X軸傳動導(dǎo)軌5. 1的左右運動，工作臺2和X軸傳動導(dǎo)軌5. 1 — 并沿左、右對稱的第一 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1'前后運 動。通過相應(yīng)的復(fù)合運動，即可完成回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面的加工。
需說明的是，本實用新型數(shù)控設(shè)備所述的"上、下"、"前、后"、 "左、右"等零部件的安裝或運動方位詞是針對操作工位面而言，只具有相 對性，或者僅是為了敘述方便，不代表該安裝位置的唯一性。本實用新型數(shù) 控設(shè)備的具體實施例完全可以根據(jù)需要做非本質(zhì)的適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
本實用新型數(shù)控設(shè)備的計算機控制系統(tǒng)包括CAM硬件和C雇軟件，基本 為現(xiàn)有技術(shù)。其中，CAM硬件部分包括四軸運動控制卡8、 X軸傳動機構(gòu)伺 服驅(qū)動器10、 Y軸傳動機構(gòu)伺服驅(qū)動器11、 Z軸傳動機構(gòu)伺服驅(qū)動器12、 主軸傳動機構(gòu)伺服驅(qū)動器9以及輸入和輸出設(shè)備。CAM硬件部分通過對應(yīng)的 伺服驅(qū)動器與加工部分的對應(yīng)的交流伺服電機相連接(參見圖6);所述輸 入和輸出設(shè)備包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。CAM軟件部分采用Visual C+十作為 開發(fā)平臺來編寫本實用新型數(shù)控設(shè)備的專用程序(參見圖7)。依據(jù)所給的 專用程序框圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易編寫出具體的CAM程序。
本實用新型數(shù)控設(shè)備工作過程與原理如下(參見圖6、 7):數(shù)控加工 設(shè)備專用程序先將被加工零件的三維CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控加工數(shù)據(jù)文件，然 后根據(jù)加工數(shù)據(jù)文件的要求，驅(qū)動四軸運動控制卡發(fā)出運動控制信號，伺服驅(qū)動器帶動相應(yīng)的交流伺服電機轉(zhuǎn)動，對應(yīng)的交流伺服電機將完成以下驅(qū)動 任務(wù)主軸機構(gòu)4的回轉(zhuǎn)運動；X軸傳動導(dǎo)軌5. 1的左右移動運動；左右對 稱的第一 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動導(dǎo)軌6. 1'的前后進給運動；Z 軸傳動導(dǎo)軌7. 1的上下進給運動，通過相應(yīng)的復(fù)合運動，完成相應(yīng)零件的圓 滿加工。
本實用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控加工設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括床體、工作臺、三維綜合加工系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)；所述床體由框架和支撐型材組成；所述三維綜合加工系統(tǒng)包括銑刀機構(gòu)、主軸機構(gòu)、X軸傳動機構(gòu)、Y軸傳動機構(gòu)和Z軸傳動機構(gòu)；所述主軸機構(gòu)安裝在床體的前部，包括連軸器、主軸支撐法蘭盤、主軸和主軸交流伺服電機，所述連軸器與主軸支撐法蘭盤安裝于床體的左右兩側(cè)，主軸的兩端分別安裝在連軸器與主軸支撐法蘭盤上，主軸交流伺服電機與主軸連接，并可驅(qū)動主軸回轉(zhuǎn)運動；所述Y軸傳動機構(gòu)安裝于床體的底部；所述Z軸傳動機構(gòu)安裝于床體的后部；所述X軸傳動機構(gòu)安裝于Y軸傳動機構(gòu)上，并可沿對稱的第一Y軸傳動導(dǎo)軌和第二Y軸傳動導(dǎo)軌前后運動；所述工作臺安裝在X軸傳動機構(gòu)的X軸傳動導(dǎo)軌上，并可沿X軸傳動導(dǎo)軌左右運動；所述銑刀機構(gòu)包括銑刀和驅(qū)動銑刀運動的銑刀電機，銑刀機構(gòu)安裝在Z軸傳動機構(gòu)的Z軸傳動導(dǎo)軌上，并可沿Z軸傳動導(dǎo)軌上下移動，銑刀機構(gòu)在空間上位于工作臺之上；所述計算機控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
專利摘要本實用新型涉及一種數(shù)控加工設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括床體、工作臺、三維綜合加工系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)；床體由框架和支撐型材組成；三維綜合加工系統(tǒng)包括銑刀機構(gòu)、主軸機構(gòu)、X軸傳動機構(gòu)、Y軸傳動機構(gòu)和Z軸傳動機構(gòu)；主軸機構(gòu)安裝在床體的前部，Y軸傳動機構(gòu)安裝于床體的底部；Z軸傳動機構(gòu)安裝于床體的后部；X軸傳動機構(gòu)安裝于Y軸傳動機構(gòu)上，并可沿對稱的第一Y軸傳動導(dǎo)軌和第二Y軸傳動導(dǎo)軌前后運動；工作臺安裝在X軸傳動機構(gòu)的X軸傳動導(dǎo)軌上，并可沿X軸傳動導(dǎo)軌左右運動；銑刀機構(gòu)安裝在Z軸傳動機構(gòu)的Z軸傳動導(dǎo)軌上，并可沿Z軸傳動導(dǎo)軌上下移動，銑刀機構(gòu)在空間上位于工作臺之上；計算機控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
文檔編號B23P23/00GK201357311SQ20092009583
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者宣伯凱, 張順心, 松 李, 鵬 楊, 曄 肖, 許曉云, 臣 馬 申請人:河北工業(yè)大學(xué)