微型多功能復(fù)合加工中心
描述[0001]本發(fā)明屬于精工機(jī)床領(lǐng)域，具體地說，涉及一種微型多功能復(fù)合加工中心。背景[0002]加工中心是高度自動(dòng)化的機(jī)械加工設(shè)備，其特點(diǎn)為：具備刀庫，可以完成自動(dòng)換刀 工作，工件一次裝夾后，根據(jù)事先編制好的精工加工程序，機(jī)床可以自動(dòng)選擇加工方式、更 換刀具、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成多種工序，減少了工件裝夾、 測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的加工中心設(shè)備多是為工業(yè)生產(chǎn)加工而設(shè)計(jì)，其體積龐大，重達(dá)數(shù)噸， 普通的家庭制造愛好者，或者學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，一般無法提供工業(yè)加工中心所需的空間與地基 要求；供電必須使用三相動(dòng)力電，即使安裝了變相設(shè)備，工業(yè)加工中心的功率也非照明電源 所能承受；工業(yè)加工中心的設(shè)計(jì)目的是為生產(chǎn)使用，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為高效率，高穩(wěn)定性，機(jī)床 的功能越多，其效率與穩(wěn)定性就越差，因此工業(yè)加工中心功能往往較為單調(diào)。內(nèi)容[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種微型多功能復(fù)合加工中心，要求體積小、重 量輕、支持照明電源、功能豐富滿足各種加工需求。[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種微型多功能復(fù)合加工中心。其特點(diǎn)為：專 為家庭或教學(xué)以及小零件快速打樣設(shè)計(jì)；其外形體積小，最大外形尺寸僅1. 2米，重量輕， 整體重量約280KG，隨處皆可放置，可以在樓房上使用；功耗低，可直接使用照明電源供電； 功能極其豐富，結(jié)構(gòu)靈活可控，含刀庫，可自動(dòng)換刀，擁有兩個(gè)主軸，五個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)五 軸聯(lián)動(dòng)，可完成車削、統(tǒng)削、鏜削、刨削、磨削、插削、鉆削、攻絲、滾齒等加工工藝。[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種微型多功能復(fù)合加工中心，包括刀庫、精工系統(tǒng)、兩個(gè) 主軸、三個(gè)自由度進(jìn)給軸、兩個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)軸。所述兩個(gè)主軸，其一為可受刀庫操作完成自 動(dòng)換刀的刀具主軸，另一主軸為裝夾工件進(jìn)行車削加工的工件主軸，另外此主軸還作為機(jī) 床旋轉(zhuǎn)軸的A軸使用。[0007]所述刀庫安裝在機(jī)床正面，主軸箱正前方最高點(diǎn)位置，其自動(dòng)刀具交換裝置機(jī)械 臂縱向布置在機(jī)床右側(cè)。[0008]所述精工系統(tǒng)安裝在機(jī)床右側(cè)，通過兩段連桿機(jī)構(gòu)連接，可在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍 內(nèi)自由活動(dòng)，并可使用鎖緊把手鎖緊該機(jī)構(gòu)使精工系統(tǒng)位置固定。[0009]所述三個(gè)自由度進(jìn)給軸，分別為X軸、Y軸、Z軸，其空間分布為：Y軸安裝在機(jī)床底 座上，運(yùn)動(dòng)部件為X軸滑枕；X軸安裝在X軸滑枕上，運(yùn)動(dòng)部件為機(jī)床工作臺(tái)；Z軸安裝在機(jī) 床立柱上，機(jī)床立柱安裝在機(jī)床底座上，Z軸的運(yùn)動(dòng)部件為旋轉(zhuǎn)軸B軸渦輪箱。[0010]所述兩個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)軸，分別為A軸和B軸，其中A軸同時(shí)作為車削主軸使用，采 用大功率大慣量伺服電機(jī)直驅(qū)，高速時(shí)可完成車削加工，低速時(shí)可做聯(lián)動(dòng)銑削，分度等功 能；A軸與其配對(duì)的尾坐作為分體的組件，可以安裝在工作臺(tái)上進(jìn)行工作，也可拆除增加工作臺(tái)空間和機(jī)床X軸行程，A軸組件上設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，確保其拆裝后位置精度可靠。[0011]所述B軸安裝在B軸渦輪箱上，B軸渦輪箱內(nèi)含兩只蝸桿，一為左旋，一為右旋，一 個(gè)渦輪，兩只蝸桿同時(shí)與渦輪嚙合，使用一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)其中一只蝸桿，同步帶經(jīng)過同步 輪連接兩個(gè)蝸桿使其同步，其中一個(gè)同步輪使用卷簧與蝸桿連接。[0012]所述B軸與B軸渦輪箱之間使用一圓錐面連接，B軸運(yùn)動(dòng)面為一錐形運(yùn)動(dòng)體，其固 定體為一錐環(huán)，使用16只螺釘連接錐環(huán)與B軸渦輪箱，其中8只固定螺釘，8只頂起螺釘，兩 者交替分布。[〇〇13] 本機(jī)床所使用車刀、刨刀、插刀等刀柄為自行設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)為刀刃中心點(diǎn)過刀柄軸線。[0014]本發(fā)明的工作過程如下：本機(jī)床第一實(shí)施例，作為常見普通三軸精工加工中心使用，即只啟用本機(jī)床刀庫，機(jī)床 運(yùn)動(dòng)軸X軸、Y軸、Z軸，即可實(shí)現(xiàn)此工作，如工作臺(tái)空間不足，亦可拆除車削主軸與尾坐來增 加工作臺(tái)空間。[0015]本機(jī)床第二實(shí)施例，作為常見普通四軸精工加工中心使用，即在第一實(shí)施例的基 礎(chǔ)上，再啟用A軸，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0016]本機(jī)床第三實(shí)施例，作為第四軸為B軸的四軸精工加工中心使用，即在第一實(shí)施 例的基礎(chǔ)上，再啟用B軸，即可完成此工作。[0017]本機(jī)床第四實(shí)施例，作為五軸聯(lián)動(dòng)精工加工中心使用，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上， 再啟用A軸、B軸，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0018]本機(jī)床第五實(shí)施例，作為車削加工中心使用，即啟用本機(jī)床刀庫7，機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸X 軸、Y軸、Z軸、車削主軸、B軸，在機(jī)床主軸上裝入車刀刀柄，車削主軸上裝夾工件，X軸與Z 軸聯(lián)動(dòng)即可完成車外圓、車端面等工作，B軸旋轉(zhuǎn)90度使刀柄與車削主軸軸線平行，即可實(shí) 現(xiàn)車內(nèi)圓工作，還可使用多軸聯(lián)動(dòng)完成復(fù)雜型面的車削工作。[0019]本機(jī)床第六實(shí)施例，作為五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合精工加工中心使用，即在第四實(shí)施例 的基礎(chǔ)上，結(jié)合第五實(shí)施例功能，兩者工序交替進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合精工加工。[0020]本機(jī)床第七實(shí)施例，作為常見普通三軸精工平面磨床使用，即在第一實(shí)施例的基 礎(chǔ)上，再啟用B軸，使用其分度功能，使主軸箱組件6旋轉(zhuǎn)90度，在主軸上裝入磨削砂輪，即 可實(shí)現(xiàn)此工作。[0021]本機(jī)床第八實(shí)施例，作為常見普通精工萬能磨床使用，即在第五實(shí)施例的基礎(chǔ)上， 在主軸上裝入磨削砂輪，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0022]本機(jī)床第九實(shí)施例，作為常見普通刨床使用，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在主軸上 裝入刨刀，機(jī)床X軸快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為主運(yùn)動(dòng)，Y、Z軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[〇〇23] 本機(jī)床第十實(shí)施例，作為常見普通插床使用，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在主軸上 裝入插刀，機(jī)床Z軸快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為主運(yùn)動(dòng)，X、Y軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[〇〇24] 本機(jī)床第十一實(shí)施例，作為常見普通滾齒機(jī)使用，即在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在主 軸上裝入滾刀，機(jī)床主軸與A軸聯(lián)動(dòng)切削齒坯，X、Y軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0025]本機(jī)床第十二實(shí)施例，在以上全部實(shí)施例基礎(chǔ)上隨意搭配工藝工序，自動(dòng)化完成 多種多類工序，即稱為多功能復(fù)合加工中心。[0026]本發(fā)明的有益效果在于：1、外形體積小，最大外形尺寸僅1. 2米，重量輕，整體重量約280KG，隨處皆可放置，可以在樓房上使用；2、功耗低，可直接使用照明電源供電；3、功 能極其豐富，結(jié)構(gòu)靈活可控，含刀庫，可自動(dòng)換刀，擁有兩個(gè)主軸，五個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)五軸 聯(lián)動(dòng)，可完成車削、銑削、鏜削、刨削、磨削、插削、鉆削、攻絲、滾齒等加工工藝；4、使用了一 種高剛性無背隙的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)，解決了普通旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)方案精度差或剛性低的問題；5、利 用旋轉(zhuǎn)軸的靈活特點(diǎn)，將刀庫的自動(dòng)刀具交換裝置機(jī)械臂縱向安置，省去了換刀行程，使機(jī) 床Z軸行程的利用率大為提高；6、自行開發(fā)研制的精工系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)前述所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)功 能的控制。附圖說明[〇〇27] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)等軸側(cè)視圖。[0028]圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖。[0029]圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)軸側(cè)視圖。[0030]圖4是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸正面結(jié)構(gòu)剖視圖。[0031]圖5是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸外形示意圖。[0032]圖6是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視圖。[0033]圖7是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)方法示意圖。實(shí)施[0034]以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明。[0035]如圖1所示，本發(fā)明包括機(jī)床底座1、X軸滑枕2、車削主軸（A軸組件）3、機(jī)床立柱 4、B軸蝸輪箱組件5、主軸箱組件6、刀庫7、刀庫支架8、精工系統(tǒng)9、尾坐10、工作臺(tái)11、油 盤12、卡盤13、精工系統(tǒng)支架14、精工系統(tǒng)支架鎖緊機(jī)構(gòu)15、刀具主軸16、自動(dòng)刀具交換裝 置機(jī)械臂17,其中：工作臺(tái)11為機(jī)床X之軸運(yùn)動(dòng)部件、X軸滑枕2為機(jī)床Y軸運(yùn)動(dòng)部件、B 軸蝸輪箱組件5為Z軸運(yùn)動(dòng)部件、卡盤13為機(jī)床A軸運(yùn)動(dòng)部件、主軸箱組件6為B軸運(yùn)動(dòng) 部件。[0036]刀庫7安裝在機(jī)床正面，主軸箱組件6正前方最高點(diǎn)位置，其自動(dòng)刀具交換裝置機(jī) 械臂17縱向布置在機(jī)床右側(cè)；精工系統(tǒng)9安裝在機(jī)床右側(cè)，通過兩段連桿機(jī)構(gòu)的精工系統(tǒng) 支架14連接，可在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)自由活動(dòng)，并可使用精工系統(tǒng)支架鎖緊機(jī)構(gòu)15鎖緊 該機(jī)構(gòu)使精工系統(tǒng)位置固定；X軸、Y軸、Z軸的空間分布為：Y軸安裝在機(jī)床底座1上，X軸 安裝在X軸滑枕2上，Z軸安裝在機(jī)床立柱3上，機(jī)床立柱3安裝在機(jī)床底座1上。[0037]兩個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)軸分別為A軸和B軸，其中A軸組件3同時(shí)作為車削主軸使用， 采用大功率大慣量伺服電機(jī)直驅(qū)，高速時(shí)可完成車削加工，低速時(shí)可做聯(lián)動(dòng)銑削，分度等功 能；A軸組件3與其配對(duì)的尾坐10作為分體的組件，可以安裝在工作臺(tái)11上進(jìn)行工作，也 可拆除增加工作臺(tái)11空間和機(jī)床X軸行程，A軸組件3上設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，確保其拆裝后位 置精度可靠。[0038]主軸箱組件6安裝在B軸渦輪箱組件5上，B軸渦輪箱組件5內(nèi)含兩只蝸桿20和 蝸桿25, 一為左旋，一為右旋，一個(gè)渦輪31，兩只蝸桿同時(shí)與渦輪31嚙合，使用一臺(tái)伺服電 機(jī)18驅(qū)動(dòng)其中一只蝸桿，同步帶23經(jīng)過同步輪22和同步輪28連接兩個(gè)蝸桿使其同步，其 中一個(gè)同步輪28使用卷簧26與蝸桿25連接，利用蝸輪的自鎖性，在卷簧僅需較小彈力的前提下也可完全排除蝸輪31的回程間隙。[0039] 主軸箱組件6與B軸渦輪箱組件5之間使用一圓錐面連接，主軸箱組件6運(yùn)動(dòng)面 為一錐形運(yùn)動(dòng)體，其固定體為一壓蓋錐環(huán)40,使用16只螺釘連接錐環(huán)與B軸渦輪箱36,其 中8只螺釘39為固定螺釘，8只螺釘41為頂起螺釘，兩者交替分布，調(diào)整壓蓋錐環(huán)40與主 軸箱箱體32之間的間隙，完成壓蓋錐環(huán)40的固定工工作。[0040] 本機(jī)床在實(shí)行某些工藝時(shí)，如車削、刨削等，需要鎖定主軸，目前采取伺服電機(jī)自 鎖，和刀具刀柄設(shè)計(jì)減輕扭轉(zhuǎn)力矩的方法來解決，具體如下，所有車刀，刨刀，插刀等，刀刃 中心點(diǎn)過刀柄軸線，使用此方法制造車刀柄基本不會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，相對(duì)于強(qiáng)力主軸鎖定 更有利于切削穩(wěn)定。[0041] 本發(fā)明的工作過程如下：本機(jī)床第一實(shí)施例，作為常見普通三軸精工加工中心使用，即只啟用本機(jī)床刀庫7,機(jī) 床運(yùn)動(dòng)軸X軸(運(yùn)動(dòng)部件為工作臺(tái)11 )、Y軸(運(yùn)動(dòng)部件為X軸滑枕2)、Z軸(運(yùn)動(dòng)部件為主軸 箱組件6)，即可實(shí)現(xiàn)此工作，如工作臺(tái)空間不足，亦可拆除車削主軸（A軸組件）3與尾坐10 來增加工作臺(tái)空間。[〇〇42] 本機(jī)床第二實(shí)施例，作為常見普通四軸精工加工中心使用，即在第一實(shí)施例的基 礎(chǔ)上，再啟用A軸(運(yùn)動(dòng)部件為卡盤13)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0043] 本機(jī)床第三實(shí)施例，作為第四軸為B軸的四軸精工加工中心使用，即在第一實(shí)施 例的基礎(chǔ)上，再啟用B軸(運(yùn)動(dòng)部件為B軸蝸輪箱組件5)，即可完成此工作。[〇〇44] 本機(jī)床第四實(shí)施例，作為五軸聯(lián)動(dòng)精工加工中心使用，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上， 再啟用A軸(運(yùn)動(dòng)部件為卡盤13)、B軸(運(yùn)動(dòng)部件為B軸蝸輪箱組件5)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。 [0045] 本機(jī)床第五實(shí)施例，作為車削加工中心使用，即啟用本機(jī)床刀庫7,機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸X 軸(運(yùn)動(dòng)部件為工作臺(tái)11)、Y軸(運(yùn)動(dòng)部件為X軸滑枕2)、Z軸(運(yùn)動(dòng)部件為主軸箱組件6)、 車削主軸(運(yùn)動(dòng)部件為卡盤13)、B軸(運(yùn)動(dòng)部件為B軸蝸輪箱組件5)，在機(jī)床主軸上裝入車 刀刀柄，車削主軸上裝夾工件，X軸與Z軸聯(lián)動(dòng)即可完成車外圓、車端面等工作，B軸旋轉(zhuǎn)90 度使刀柄與車削主軸軸線平行，即可實(shí)現(xiàn)車內(nèi)圓工作，還可使用多軸聯(lián)動(dòng)完成復(fù)雜型面的 車削工作。[〇〇46] 本機(jī)床第六實(shí)施例，作為五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合精工加工中心使用，即在第四實(shí)施例 的基礎(chǔ)上，結(jié)合第五實(shí)施例功能，兩者工序交替進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合精工加工。[〇〇47] 本機(jī)床第七實(shí)施例，作為常見普通三軸精工平面磨床使用，即在第一實(shí)施例的基 礎(chǔ)上，再啟用B軸(運(yùn)動(dòng)部件為B軸蝸輪箱組件5)，使用其分度功能，使主軸箱組件6旋轉(zhuǎn) 90度，在主軸上裝入磨削砂輪，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0048] 本機(jī)床第八實(shí)施例，作為常見普通精工萬能磨床使用，即在第五實(shí)施例的基礎(chǔ)上， 在主軸上裝入磨削砂輪，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0049] 本機(jī)床第九實(shí)施例，作為常見普通刨床使用，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在主軸上 裝入刨刀，機(jī)床X軸快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為主運(yùn)動(dòng)，Y、Z軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0050] 本機(jī)床第十實(shí)施例，作為常見普通插床使用，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在主軸上 裝入插刀，機(jī)床Z軸快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為主運(yùn)動(dòng)，X、Y軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0051] 本機(jī)床第十一實(shí)施例，作為常見普通滾齒機(jī)使用，即在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在主 軸上裝入滾刀，機(jī)床主軸與A軸聯(lián)動(dòng)切削齒坯，X、Y軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)此工作。[0052]本機(jī)床第十二實(shí)施例，在以上全部實(shí)施例基礎(chǔ)上隨意搭配工藝工序，自動(dòng)化完成 多種多類工序，即稱為多功能復(fù)合加工中心。[0053]本發(fā)明不限于所展示的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還 會(huì)有各種變化，這些變化都落入本發(fā)明專利的要求保護(hù)范圍內(nèi)。提示：由于編輯困難導(dǎo)致圖片無法顯示及全文的完整、準(zhǔn)確性或存在缺失！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！