专利名称：一种高精度数控设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于孔系零件加工设备领域，具体是涉及一种高精度孔数控设备。
背景技术：
孔系零件一般多面有孔，需要多面加工；而孔系零件上孔的形状和位置正确与否， 直接影响到机器的性能、精度和寿命。目前通常采取的加工工艺采用对被加工零件上的孔系进行顺序加工的方式逐个加工，中间需刀库自动换刀操作。由于其加工工艺为单轴逐个孔顺序加工并需刀库自动换刀操作，对于多面加工，需多次更换装夹方式，故其加工周期较长，生产效率较低，如果达到同样生产节拍，需多台加工设备，设备投资巨大。机群式加工工艺，按工种功能进行组织结构分解和机床布置，组建机群式车间，用以满足某几类零件加工工艺要求。由于其加工工艺为多台普通设备加工，具有设备品种多、 人员多、生产效率低、劳动强度大，产品稳定性差，管理复杂，生产技能要求高，不能满足大批量生产要求。加工效率低；而且对操作人员的技能要求高，加工精度不稳定。
实用新型内容本实用新型一种高精度数控设备，包括机架，全数字数控系统，所述的机架上设置有动力头组件，所述的动力头组件包括至少两个用于加工同一工件的加工主轴；所述加工主轴与全数字数控系统电连接，所述全数字数控系统它包括收发器、编码器信号输入接口、 电流信号接口、功率驱动接口和可编程逻辑器件，串行通信口通过收发器与可编程逻辑器件的USB通信串行接口连接，编码器信号输入接口的信号输出端与可编程逻辑器件的编码器信号输入端连接，电流信号接口的电流信号输出端与可编程逻辑器件的电流信号输入端连接，所述可编程逻辑器件的功率驱动信号输出端和功率驱动接口的信号输入端连接。所述的数控设备，其中，所述的机架包括工作台，所述的工作台上设置有从相互垂直的方向对工件同时进行加工的卧式动力头和立式动力头，立式动力头的加工主轴竖直向上布置。所述的数控设备，其中，所述的机架包括底座，所述的工作台设置在底座上，所述的立式动力头两侧的底座上设置有从两相对侧面对工件进行加工的一组动力头。所述的数控设备，其中，所述的底座上固设有第一直线导轨，卧式动力头的轴线方向与第一直线导轨的长度方向一致，工作台与底座之间通过第一直线导轨构成滑动配合。所述的数控设备，其中，所述的底座上设置有与工作台配合使用的工件定位机构和驱动工作台沿第一直线导轨滑动的第一驱动机构。所述的数控设备，其中，所述的第一驱动机构包括固设在底座上的第一步进电机， 底座的朝向工作台的板面上设置有第一滚珠丝杠，第一滚珠丝杠与固设在工作台上的螺母构成丝杆螺母配合，第一步进电机驱动第一滚珠丝杠运行以带动工作台沿第一直线导轨滑动。本实用新型的有益效果是，利用本实用新型的加工设备能从不同部位对孔系零件同时进行加工，同时减少加工过程中定位和装夹操作的次数；相对于现有的加工设备能显著提高加工效率和加工精度。
图1是实用新型的结构示意图；图2是实用新型中的全数字数控系统结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型一种高精度数控设备，包括机架，全数字数控系统 20，所述的机架上设置有动力头组件，所述的动力头组件包括至少两个用于加工同一工件的加工主轴；所述的加工主轴中的步进电机接口 2047与全数字数控系统20电连接，所述全数字数控系统20它包括收发器2042、编码器信号输入接口 2045、电流信号接口 2046、功率驱动接口 2044和可编程逻辑器件2043，串行通信口通过收发器与可编程逻辑器件的USB 通信串行接口连接，编码器信号输入接口 2045的信号输出端与可编程逻辑器件的编码器信号输入端连接，电流信号接口的电流信号输出端与可编程逻辑器件的电流信号输入端连接，所述可编程逻辑器件的功率驱动信号输出端和功率驱动接口 2044的信号输入端连接。 为了方面全数字数控系统20的使用，特设置一模拟量输出接口 2048，和一模拟量输入接口 2049，所述的数控设备，其中，所述的机架包括工作台，所述的工作台上设置有从相互垂直的方向对工件同时进行加工的卧式动力头和立式动力头，立式动力头的加工主轴竖直向上布置。所述的数控设备，其中，所述的机架包括底座，所述的工作台设置在底座上，所述的立式动力头两侧的底座上设置有从两相对侧面对工件进行加工的一组动力头。所述的数控设备，其中，所述的底座上固设有第一直线导轨，卧式动力头的轴线方向与第一直线导轨的长度方向一致，工作台与底座之间通过第一直线导轨构成滑动配合。所述的数控设备，其中，所述的底座上设置有与工作台配合使用的工件定位机构和驱动工作台沿第一直线导轨滑动的第一驱动机构。所述的数控设备，其中，所述的第一驱动机构包括固设在底座上的第一步进电机， 底座的朝向工作台的板面上设置有第一滚珠丝杠，第一滚珠丝杠与固设在工作台上的螺母构成丝杆螺母配合，第一步进电机驱动第一滚珠丝杠运行以带动工作台沿第一直线导轨滑动。如图1所示，一种数控设备，包括机架1，全数字数控系统20，所述的机架1上设置有动力头组件，所述的动力头组件包括至少两个用于加工同一工件7的加工主轴。所述的动力头组件可以设置为单个动力头上设置两个或多个加工主轴，也可以是两个动力头上各设置一个或多个加工主轴，还可以是三个或多个动力头的组合，加工时将工件7要加工的位置与动力头组件上加工主轴的位置对准并固定工件7，开动位于工件7旁侧的动力头即可实现对工件7不同部位的孔同时进行加工；因为本实用新型具有至少两个加工主轴， 可以同时对工件7不同部位的孔进行加工，相对于单轴顺序加工的设备能显著提高加工效率；并且，因为可以同时加工不同的孔，也就减少加工过程中定位和装夹操作的次数，降低了人员操作的不稳定性和误差，提高了加工精度。如图1所示，本发明的机架1包括工作台1A，工作台IA上设置卧式动力头11和立式动力头10，卧式动力头11的加工主轴的轴线平行于工作台IA的上台面，立式动力头 10的加工主轴的轴线垂直于工作台IA的上平面，卧式动力头11和立式动力头10的加工面相互垂直，并在两个动力头上各设置至少一个加工主轴，本实用新型设置为卧式动力头 11上设置了 4个轴线相互平行的加工主轴，在立式动力头10上设置两个轴线相互平行的加工主轴，卧式动力头11用于从侧面对工件7进行加工，立式动力头10用于从底面对工件7 进行加工。对一般的多面体孔系零件，一个方向的动力头对工件的一面进行加工，本实用新型可以对工件相邻的两面同时进行加工；本实用新型也适用于对异型孔系零件的不同部位同时进行加工，比如圆柱形孔系零件的侧面只有一个面，前述的动力头组件的六个加工主轴仍然可以对工件7上不同位置的孔进行加工，提高加工效率，减少加工制造成本。本使用新型的机架1还包括底座1B，所述的工作台IA设置在底座IB上，所述的立式动力头10两侧的底座IB上设置从两相对侧面对工件7进行加工的一组动力头21、22，动力头21、22上各设置至少一个加工主轴；本实用新型在动力头21和动力头22上各设置两个加工主轴，动力头21和立式动力头10、动力头22的平面投影大致位于同一直线上，卧式动力头11的投影处于该直线外且位于该直线以立式动力头10的投影为垂足的垂线上，立式动力头10的位置低于上述三个动力头构成的平面并从底面对工件7进行加工，上述三个动力头从三个侧面对工件7进行加工，这样，通过动力头21、22与卧式动力头11和立式动力头10的配合，可以实现对工件7从四个方向同时加工，进一步提高了加工效率。底座IB上固设有第一直线导轨12，卧式动力头11的加工主轴的轴线方向与第一直线导轨12的长度方向一致，也就是说立式动力头10的轴线方向垂直于第一直线导轨的长度方向，第一直线导轨12设置为固定在底座IB上的双列滑轨，与滑轨配合的滑座固定在工作台IA底面，工作台IA与底座IB之间通过第一直线导轨12的滑轨与滑座构成滑动配
I=I O这样可以移动工作台1A，改换工作台IA和卧式动力头11、立式动力头10的位置， 在不改换工件7的位置的情况下，对工件7的不同部位进行加工，提高加工速度。所述的底座IB上设置有与工作台IA配合使用的工件定位机构，可以方便地对工件7进行移动和定位；并且，底座IB上设置有驱动工作台IA滑动的第一驱动机构，以便于牵引工作台IA的滑动。第一驱动机构包括设置在工作台IA与底座IB之间的牵引工作台IA移动的第一滚珠丝杠8，第一滚珠丝杠8位于第一直线导轨12的双列滑轨之间且与第一直线导轨12的长度方向平行，与第一滚珠丝杠8配合的螺母固接在工作台IA底面，第一滚珠丝杠8的一端设置第一步进电机13作为动力，第一步进电机13固定在底座IB上；启动第一步进电机 13，第一步进电机13带动第一滚珠丝杠8运行以带动工作台IA沿第一直线导轨12在底座 IB上作直线滑动。第一滚珠丝杠8和第一步进电机13的设置能更方便地移动工作台1A，减轻操作人员的劳动强度，第一步进电机13还可以与全数字数控系统20电连接，实现设备的程序化控制。作为优选实施方式，本发明的工件定位机构包括门架3，门架3的两根立柱31固接在底座IB上，且分立于工作台IA两侧，固设在立柱31上的横梁32的长度方向垂直于工作台IA的运动方向，横梁32上设置有沿横梁32的长度方向运动的大拖板4和驱动大拖板4沿横梁32的长度方向运动的第二驱动机构，大拖板4上设置有沿竖直方向运动的小拖板5和驱动小拖板5沿竖直方向运动的第三驱动机构，大、小拖板的板面相互平行且平行于横梁32的长度方向，也就是垂直于工作台IA的运动方向，且大、小拖板的板面面向工作台IA和动力头21、22，小拖板5的板面上设置有固定工件7的夹具6 ；工作时的高精度孔系零件多面加工数控设备，其动力头21、动力头22、卧式动力头11的平面投影构成一个以卧式动力头11为顶点的等腰三角形，立式动力头10和夹具的投影落在上述等腰三角形的底边中点上，夹具6上的工件7与动力头21、动力头22、卧式动力头11位于同一高度，立式动力头10位于工件7下正下方。这样的工件定位机构可以将固定在夹具6上的工件7进行横向或竖向移动，将工件7不同部位移动到加工主轴所对应的位置进行加工；并且，大拖板4沿第二直线导轨14的水平运动，小拖板5沿第三直线导轨17的竖直运动，配合工作台 IA沿第一直线导轨12垂直于大、小拖板平面的纵向运动，构成了三维直角坐标系，可以实现更多的位置变化和定位组合；进一步扩大设备可加工的范围。第二驱动机构具体地说就是大拖板4与横梁32之间设置有第二直线导轨14，第二直线导轨14的双列滑轨固定在横梁32上，与双列滑轨配合的滑座固定在大拖板4上，大拖板4与横梁32之间构成滑动配合，大拖板4能在外界牵引力作用下沿滑轨在横梁32上做平行于横梁32的长度方向的直线滑动；在横梁32面向大拖板4的侧面设置牵引大拖板 4运动的第二滚珠丝杆15，与第二滚珠丝杆15配合的螺母固接在大拖板4面向横梁32的板面上，第二滚珠丝杆15平行于第二直线导轨14的长度方向且位于两列滑轨之间，第二滚珠丝杆15的一端设置第二步进电机16作为动力，第二步进电机16固定在横梁 32 一端；启动第二步进电机16，第二步进电机16带动第二滚珠丝杆15运行以带动大拖板 4沿第二直线导轨14在横梁32上作直线滑动。第三驱动机构包括小拖板5与大拖板4之间设置第三直线导轨17，第三直线导轨17的双列滑轨固定在大拖板4上，与双列滑轨配合的滑座固定在小拖板5上，小拖板5与大拖板4通过第三直线导轨17构成滑动配合，小拖板5能在外界牵引力作用下沿第三直线导轨17的滑轨在大拖板4上作沿竖直方向的直线滑动；为了更方便地移动小拖板，大拖板4面向小拖板5的板面上设置牵引小拖板5运动的第三滚珠丝杆18，与第三滚珠丝杆18配合的螺母固接在小拖板5面向大拖板4的板面上， 第三滚珠丝杆18平行于第三直线导轨17的长度方向且位于两列滑轨之间，该丝杆一端设置第三步进电机19作为动力，第三步进电机19固定在大拖板4上；启动第三步进电机19， 第三步进电机19带动第三滚珠丝杆18运行以带动小拖板5沿第三直线导轨17在大拖板 4上作直线滑动。上述的动力头上的加工主轴的刀具接口均设置为可拆卸连接，方便不同刀具的更换，满足安装不同刀具进行不同操作的需要，这样，可以在加工主轴上同时装配多个不同刀具，减少同一工件7加工过程中换刀的次数和时间，提高加工效率。所述的动力头上的电机均与全数字数控系统20电连接，步进电机13、16、19也与数控系统20电连接；这样通过全数字数控系统20的设定程序，就可实现对动力头电机的转速实现程序化控制，以及通过控制步进电机13、16、19实现对工件7的移动、定位和对工作台IA的移动、定位程序化控制； 不仅比手动操作提高效率，而且减少人员加工、定位的不稳定性和误差，提高加工精度。图1所示即为本发明的优化实施方案，下面结合图1，以加工正六面体孔系零件为例对加工过程进行详细描述首先，将工件7固定到夹具6上然后全数字数控系统20控制步进电机13、16、19转动以驱动滚珠丝杆带动工作台1A、大拖板4、小拖板5沿各自的滑轨移动，使工件7要加工的位置同时对准最多个数的加工主轴，并锁定工件7的位置；动力头加工主轴上的刀具即可在全数字数控系统20的控制下对工件7不同面的孔进行加工；上述的加工完成后，全数字数控系统20控制步进电机13、16、19对工件7和工作台IA的重新定位，定位后继续加工；待工件7上述几个面上的加工完成后卸下夹具6上的工件7，将工件7 未加工的两面换到卧式动力头11和立式动力头10所对的位置，用上述方法继续进行加工直至工件7六个面上的孔全部加工完成。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求1.一种高精度数控设备，其特征在于包括机架，全数字数控系统，所述的机架上设置有动力头组件，所述的动力头组件包括至少两个用于加工同一工件的加工主轴；所述加工主轴与全数字数控系统电连接，所述全数字数控系统它包括收发器、编码器信号输入接口、 电流信号接口、功率驱动接口和可编程逻辑器件，串行通信口通过收发器与可编程逻辑器件的USB通信串行接口连接，编码器信号输入接口的信号输出端与可编程逻辑器件的编码器信号输入端连接，电流信号接口的电流信号输出端与可编程逻辑器件的电流信号输入端连接，所述可编程逻辑器件的功率驱动信号输出端和功率驱动接口的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的数控设备，其特征在于所述的机架包括工作台，所述的工作台上设置有从相互垂直的方向对工件同时进行加工的卧式动力头和立式动力头，立式动力头的加工主轴竖直向上布置。
3.根据权利要求2所述的数控设备，其特征在于所述的机架包括底座，所述的工作台设置在底座上，所述的立式动力头两侧的底座上设置有从两相对侧面对工件进行加工的一组动力头。
4.根据权利要求3所述的数控设备，其特征在于所述的底座上固设有第一直线导轨， 卧式动力头的轴线方向与第一直线导轨的长度方向一致，工作台与底座之间通过第一直线导轨构成滑动配合。
5.根据权利要求4所述的数控设备，其特征在于所述的底座上设置有与工作台配合使用的工件定位机构和驱动工作台沿第一直线导轨滑动的第一驱动机构。
6.根据权利要求5所述的数控设备，其特征在于所述的第一驱动机构包括固设在底座上的第一步进电机，底座的朝向工作台的板面上设置有第一滚珠丝杠，第一滚珠丝杠与固设在工作台上的螺母构成丝杆螺母配合，第一步进电机驱动第一滚珠丝杠运行以带动工作台沿第一直线导轨滑动。
专利摘要一种高精度数控设备，包括机架，全数字数控系统，机架上设置有动力头组件，动力头组件包括至少两个用于加工同一工件的加工主轴；加工主轴与全数字数控系统电连接，全数字数控系统它包括收发器、编码器信号输入接口、电流信号接口、功率驱动接口和可编程逻辑器件，串行通信口通过收发器与可编程逻辑器件的USB通信串行接口连接，编码器信号输入接口的信号输出端与可编程逻辑器件的编码器信号输入端连接。本实用新型的加工设备能从不同部位对孔系零件同时进行加工，同时减少加工过程中定位和装夹操作的次数；相对于现有的加工设备能显著提高加工效率和加工精度。
文档编号B23B47/20GK202129467SQ20112016434
公开日2012年2月1日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者宋贝贝 申请人:宋贝贝