立卧复合多工位多轴数控加工装置的制作方法

本发明涉及数控加工装置领域，尤指一种立卧复合多工位多轴数控加工装置。

背景技术：

目前，市面上现有的数控加工装置存在如下缺陷:结构单薄,设备钢性不足,传动机构分散,工件转运时间长,定位差,加工精度普遍不高,且无法大吃刀量切削,只达到了省人的目的,并没有对产品加工品质有所提高,甚至有些产品还会因为单吃刀量太小而造成加工时间更长的现象;另外加工机构采用三轴控制,加工局限性大.如遇到产品需要多角度下刀时就无法加工了，通用性差,因为目前此类产品多为专门为一种产品开发的专用机械,无法做到复杂产品的通用加工。

且现有数控加工装置的加工主轴只能安装一支加工刀具,进一步限制了其加工范围和效率,如果遇到所需加工刀具数量超过工位数量时,则无法一次性完成产品加工;更会有因为其中一个工位加工时间太长,造成其它几个工位都在闲置的情况,及大浪费了资源和时间。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种立卧复合多工位多轴数控加工装置。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：一种立卧复合多工位多轴数控加工装置，包括机床身，所述的机床身中部设有旋转轴，所述的旋转轴顶端固结有旋转工作台，所述的机床身与旋转工作台间设有液压锁紧机构，所述的机床身外缘交错均布有对应加工工序的用于加工工件的卧式加工机构和立式加工机构，所述的旋转工作台上均布有用于固定加工工件的工件旋转夹持机构，所述的工件旋转夹持机构设于卧式加工机构和立式加工机构下方。

优选地，所述的工件旋转夹持机构包括基准工作台、中空伺服马达、主动旋转轴、从动旋转轴、顶紧活塞、回转顶尖、伸缩汽缸，所述的主动旋转轴、从动旋转轴对称设于基准工作台两端，所述的中空伺服马达的输出轴与主动旋转轴连接，所述的伸缩汽缸的输出轴与从动旋转轴连接，所述的顶紧活塞一端固接于从动旋转轴内，所述的顶紧活塞另一端连接回转顶尖。

当轴类零件或回转体零件加工时用，主、被动旋转轴与基准工作台有定位销，以确保重复安装精度加工时，主动旋转轴设有轴类零件夹持工具于盘面中心，从动旋转轴上装有活动顶尖主动旋转轴夹持工件一端后，活动顶尖由从动旋转轴背后的气缸推动活塞与顶尖一并顶紧被加工的工件。主动旋转轴由伺服马达驱动，以达到精确角度定位的目的，加工时旋转轴与工作站的三个工作轴联合工作，以达到四轴联动的加工效果，适合轴类零外形加工，可加工复杂四维曲面。

优选地，所述的工件旋转夹持机构包括基准工作台、中空伺服马达、主动旋转轴、从动旋转轴、中空弹性连轴器，所述的主动旋转轴、从动旋转轴对称设于基准工作台两端，所述的主动旋转轴、从动旋转轴的盘面之间有平行桥板，所述的中空伺服马达的输出轴通过中空弹性连轴器与主动旋转轴连接。中空弹性连轴器以消除旋转工作时中空伺服马达与主动旋转轴工作角度的间隙。

当单角度向定位加工时，主、从动旋转轴盘面之间有平行桥板钢性连接，被加工的工件放置于桥板上主动旋转轴由中空伺服马达驱动，以达到精确角度定位的目的，从动旋转轴背面有制动鼓，在加工时制动鼓锁死从动轴，以保证工件角度不受加工时外力影响而改变，适合较大力切削，以提高加工效率。同时可在一个工位上完成多个工作面上的加工内容，效率高。也可选择旋转轴与工作站的三个工作轴联合工作，以达到四轴联动的加工效果。适合有夹持基准的零件多角度，多面加工

优选地，所述的卧式加工机构包括基座、标准定位槽、三轴运动组件和卧式主轴，所述的基座通过三轴运动组件与机床身连接，所述的标准定位槽设于基座顶面，所述的卧式主轴固定于标准定位槽内，三轴运动组件包括丝杆和导轨，三轴导轨丝杆带动基座使主轴通过能够相对于工件做三维运动，运动轨迹由用户编写的程序控制（是现有技术，在此不详细说明），实现主轴上的刀具对工件的三维切削加工。

优选地，所述的立式加工机构包括基座、标准定位槽、三轴运动组件和立式主轴，所述的基座通过三轴运动组件与机床身连接，所述的标准定位槽设于基座顶面，所述的立式主轴固定于标准定位槽内，三轴运动组件包括丝杆和导轨，三轴导轨丝杆带动基座使主轴通过能够相对于工件做三维运动，运动轨迹由用户编写的程序控制（是现有技术，在此不详细说明），实现主轴上的刀具对工件的三维切削加工。

即卧式加工机构和立式加工机构为三轴数控铣床，卧式加工机构和立式加工机构区别在于卧式主轴和立式主的结构不同，但卧式主轴和立式主轴可通过标准定位槽快速互换。

优选地，所述的卧式主轴和立式主轴设有快换装置，快换装置可加装不同的通用多轴器,用以扩展加工主轴的刀具容量,可在加工主轴上安装多支不同规格的加工刀具, 可在本发明上完成几种不同的加工任务, 有利于协调每个工作站的加工时间配合,且进一步提高了加工范围,大大有效地扩展了刀具容量,使一个工作站可当几个工作站用，以满足不同工位加工时间上无法相互协调的尴尬局面，更加提高了设备利用率和加工范围,使得不会因为工作站数量对加工刀具数量产生限制,从而可更好的提高了加工的一次性完成率。

本发明的有益效果在于：本发明采用高刚性机床身和液压锁紧式旋转工作台，使整体机械结构的精度和钢性提高,使得单位时间内的工件转运时间得到提高,单位时间内的切削量得到大大提高; 本发明采用一体液压锁紧式旋转工作台省空间和占地面积，传动效率和精度更高，传动效率更快，操作方式更加简单且具有示教功能，操作更简单，对操作人员要求更低，并具有负责工件在生产过程中的快速旋转换位,精密定位等功能，实现整体圆周分布式旋转式工作台的结构原理和作业方式，提高加工效率，本发明采用工件旋转夹持机构，不仅可夹持加工件，在夹持同时旋转加工件，使得多角度加工,多轴联动加工成为可能,进一步扩大了使用范围,几乎可涵盖大部分的常用加工需求;本发明的卧式加工机构和立式加工机构的主轴采用扩展性设计, 可实现单工位上夹持多把刀具,以实现在单一工位上得到多种刀具的加工效果,使得工作站数量不再是限制加工范围的基本因素。本发明一体液压锁紧式旋转工作台、卧式加工机构、立式加工机构和工件旋转夹持机构实现四轴连动。

附图说明

图1 是本发明结构图。

图2 是本发明另一视角结构图。

图3 是本发明的工件旋转夹持机构结构图。

图4 是本发明的工件旋转夹持机构爆炸图。

图5 是本发明的工件旋转夹持机构另一结构图。

标注说明：1.机床身;2.旋转工作台; 3.卧式加工机构; 34. 卧式主轴; 4.立式加工机构; 41.基座;42.标准定位槽;43.三轴运动组件;44. 立式主轴;5.工件旋转夹持机构;51.基准工作台;52.中空伺服马达;53.主动旋转轴;54.从动旋转轴;55.顶紧活塞;56.回转顶尖;57.伸缩汽缸;58.中空弹性连轴器;6. 被加工的工件。

具体实施方式

请参阅图1-5所示，本发明关于一种立卧复合多工位多轴数控加工装置，包括机床身1，所述的机床身1中部设有旋转轴，所述的旋转轴顶端固结有旋转工作台2，所述的机床身1与旋转工作台2间设有液压锁紧机构，所述的机床身1外缘交错均布有对应加工工序的用于加工工件的卧式加工机构3和立式加工机构4，所述的旋转工作台2上均布有用于固定加工工件的工件旋转夹持机构5，所述的工件旋转夹持机构5设于卧式加工机构3和立式加工机构4下方。工件旋转夹持机构5由数控马达驱动或机械液压驱动，可绕轴线正负360度旋转，如选用数控马达驱动则可与工作站的三轴运动配合，达到四轴连动功能。

优选地，所述的工件旋转夹持机构5包括基准工作台51、中空伺服马达52、主动旋转轴53、从动旋转轴54、顶紧活塞55、回转顶尖56、伸缩汽缸57，所述的主动旋转轴53、从动旋转轴54对称设于基准工作台51两端，所述的中空伺服马达52的输出轴与主动旋转轴53连接，所述的伸缩汽缸57的输出轴与从动旋转轴54连接，所述的顶紧活塞55一端固接于从动旋转轴54内，所述的顶紧活塞55另一端连接回转顶尖56。

当轴类零件或回转体零件加工时用，主、被动旋转轴与基准工作台51有定位销，以确保重复安装精度加工时，主动旋转轴53设有轴类零件夹持工具于盘面中心，从动旋转轴54上装有活动顶尖主动旋转轴53夹持工件一端后，活动顶尖由从动旋转轴54背后的气缸推动活塞与顶尖一并顶紧被加工的工件6。主动旋转轴53由伺服马达驱动，以达到精确角度定位的目的，加工时旋转轴与工作站的三个工作轴联合工作，以达到四轴联动的加工效果，适合轴类零外形加工，可加工复杂四维曲面。

优选地，所述的工件旋转夹持机构5包括基准工作台51、中空伺服马达52、主动旋转轴53、从动旋转轴54、中空弹性连轴器58，所述的主动旋转轴53、从动旋转轴54对称设于基准工作台51两端，所述的主动旋转轴53、从动旋转轴54的盘面之间有平行桥板，所述的中空伺服马达52的输出轴通过中空弹性连轴器58与主动旋转轴53连接。中空弹性连轴器58以消除旋转工作时中空伺服马达52与主动旋转轴53工作角度的间隙。

当单角度向定位加工时，主、从动旋转轴54盘面之间有平行桥板钢性连接，被加工的工件6放置于桥板上主动旋转轴53由中空伺服马达52驱动，以达到精确角度定位的目的，从动旋转轴54背面有制动鼓，在加工时制动鼓锁死从动轴，以保证工件角度不受加工时外力影响而改变，适合较大力切削，以提高加工效率。同时可在一个工位上完成多个工作面上的加工内容，效率高。也可选择旋转轴与工作站的三个工作轴联合工作，以达到四轴联动的加工效果。适合有夹持基准的零件多角度，多面加工

优选地，所述的卧式加工机构3包括基座41、标准定位槽42、三轴运动组件43和卧式主轴34，所述的基座41通过三轴运动组件43与机床身1连接，所述的标准定位槽42设于基座41顶面，所述的卧式主轴34固定于标准定位槽42内，三轴运动组件43包括丝杆和导轨，三轴导轨丝杆带动基座41使主轴通过能够相对于工件做三维运动，运动轨迹由用户编写的程序控制（是现有技术，在此不详细说明），实现主轴上的刀具对工件的三维切削加工。

优选地，所述的立式加工机构4包括基座41、标准定位槽42、三轴运动组件43和立式主轴44，所述的基座41通过三轴运动组件43与机床身1连接，所述的标准定位槽42设于基座41顶面，所述的立式主轴44固定于标准定位槽42内，三轴运动组件43包括丝杆和导轨，三轴导轨丝杆带动基座41使主轴通过能够相对于工件做三维运动，运动轨迹由用户编写的程序控制（是现有技术，在此不详细说明），实现主轴上的刀具对工件的三维切削加工。

即卧式加工机构3和立式加工机构4为三轴数控铣床，卧式加工机构3和立式加工机构4区别在于卧式主轴34和立式主的结构不同，但卧式主轴34和立式主轴44可通过标准定位槽42快速互换。

优选地，所述的卧式主轴34和立式主轴44设有快换装置，快换装置可加装不同的通用多轴器,用以扩展加工主轴的刀具容量,可在加工主轴上安装多支加工刀具,以满足不同工位加工时间上无法相互协调的尴尬局面，更加提高了设备利用率和加工范围,使得不会因为工作站数量对加工刀具数量产生限制,从而可更好的提高了加工的一次性完成率。

旋转工作台2通过精密轴承制作的旋转轴与机床身1连接,并负责实现工件在生产过程中的快速旋转换位,精密定位等功能，旋转工作台2与机床身1由液压锁紧机构连接, 卧式加工机构3和立式加工机构4按一定规律分布于机床身1周围，并根据卧式加工机构3和立式加工机构4数量,在卧式加工机构3和立式加工机构4纵向方向上设计有多根高精度定位锁紧销.换位时及液压缸顶出定位销,旋转工作台2通过可编程电机带动旋转换位,换位到达时液压缸回位锁紧,以达到重复定位精确, 旋转工作台2与机床身1连接钢性高的目的，又因其定位精度和定位钢性的提高,可加大切削时的吃刀深度和吃刀量,可大大提高加工效率.又因为旋转工作台2为整体式结构,其旋转半径小,且液压锁紧力大,所以可提高换位速度,大大节省换位时间,从而进一步提高加工效率。

卧式加工机构3和立式加工机构4呈90度垂直分布,且可简单互换,以满足使用者的的不同需求. 为满足多轴加工的需求,本发明的工件旋转夹持机构5可在旋转工作台2与卧式加工机构3和立式加工机构4配合运动，以满足更多的多角度加工或需要四轴联动的需求.

为了解决现有的多工位加工设备钢性不足、加工精度差、效率低、适用面窄,控制代码通用性差等问题,本发明采用高刚性机床身1和液压锁紧式旋转工作台2，使整体机械结构的精度和钢性提高, 发明采用高钢性液压锁紧整体旋转工作台2,工件换位时间更短,定位精度更高,而且工件旋转夹持机构5可旋转运动配合三轴加工动作的机械结构，本发明可与市面上的国际通用数控G代码兼容,不但有效提高了加工效率和加工精度,还因为控制代码兼容性好,可直接调用原来用于加工中心编程的CAM软件生成的代码直行加工动作,因此使得用户的人员培训和使用难度大大降低，因为精度和代码通性的保证,使该机可适用于更加广泛和复杂的加工场合。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。