高速全自动数控五面加工设备的制作方法

本发明涉及木材机械技术领域，特别地涉及一种高速全自动数控五面加工设备。

背景技术：

现有的普通数控铣床，由于刀具结构以及装夹方式的限制，在一次安装的条件下，最多只能同时加工三个方向，即只能加工工件(板材)的两个侧面和表面，若工件的多个面均需要进行加工，则必须待完成三个方向的加工(打孔)后，重新更换刀具、并将工件进行重新装夹，或者是更换其他的加工方法；无论是更换刀具、装夹工件或是更换加工方法，均会使加工的基准发生变化，导致加工精度特别是形位精度不高，工艺范围不宽，其加工的质量和效率均不高，大大限制了数控铣的使用。

技术实现要素：

本发明提供一种高速全自动数控五面加工设备，用于解决现有技术中存在的需要多次更换刀具以及多次装夹工件，使加工精度和效率低下的技术问题。

本发明提供一种高速全自动数控五面加工设备，包括机架以及滑动地设置在所述机架内部的刀具组件；

所述刀具组件包括用于加工工件顶面或底面的第一刀头以及用于加工工件侧面的第二刀头和第三刀头，所述第一刀头的切削方向、所述第二刀头的切削方向以及所述第三刀头的切削方向相互垂直。

在一个实施方式中，所述第一刀头呈l形分布，所述第二刀头和所述第三刀头分别位于所述第一刀头的两侧。

在一个实施方式中，所述第二刀头包括左刀头和右刀头，所述左刀头的切削方向和所述右刀头的切削方向位于同一直线上且二者的进给方向相反。

在一个实施方式中，所述第三刀头包括前刀头和后刀头，所述前刀头的切削方向和所述前刀头的切削方向位于同一直线上且二者的进给方向相反。

在一个实施方式中，所述刀具组件还包括移动座以及分别滑动设置在所述移动座上的第一刀具座、第二刀具座和第三刀具座；

所述第一刀头设置在所述第一刀具座上，所述第一刀具座用于沿垂直于所述移动座的方向移动；

所述第二刀头设置在所述第二刀具座上，所述第二刀具座用于沿垂直于所述移动座的方向移动；

所述第三刀头设置在所述第三刀具座上，所述第三刀具座用于沿垂直于所述移动座的方向移动。

在一个实施方式中，所述刀具组件还包括驱动单元，所述驱动单元包括与所述移动座相连的第一气缸以及分别与所述第一刀具座、第二刀具座和第三刀具座相连的第二气缸组件。

在一个实施方式中，所述移动座上还设置有用于添加润滑油的油嘴以及用于收集切削屑的碎屑收集槽。

在一个实施方式中，所述机架包括罩体，所述罩体的内部设置有操作台，所述罩体的外部设置有控制面板；

所述操作台的底部设置有滑轨，所述刀具组件的底部设置有滑块，所述滑块设置于所述滑轨上。

在一个实施方式中，所述操作台上设置有用于压紧工件的压板组件以及用于移动工件的传送组件。

在一个实施方式中，所述压板组件包括滑动设置在所述操作台上的平板，所述平板上均匀分布有多个定向轮。

与现有技术相比，本发明的优点在于：由于刀具组件中的第一刀头、第二刀头和第三刀头的切削方向相互垂直，即三个刀头的切削方向可构成一个空间直角坐标系，因此无需进行换刀即可一次性地完成对工件的五个面的加工，可节省大量的更换刀具的工时，使加工的效率大幅提高；此外，由于刀具组件的位置可进行移动，因此在加工完工件的一个面以后，只需移动刀具组件即可对另一个面进行加工，而无需翻转工件，因此避免了传统的加工方法中需要多次装夹工件的工序，使加工的精度大大提高。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的实施例中的高速全自动数控五面加工设备的立体结构示意视图；

图2是本发明的实施例中的高速全自动数控五面加工设备的内部结构示意视图(图中未示出罩体)；

图3是本发明的实施例中的刀具组件的立体结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

附图标记：

1-机架；2-刀具组件；3-驱动单元；

11-罩体；12-操作台；13-控制面板；

14-压板组件；15-传送组件；21-第一刀头；

22-第二刀头；23-第三刀头；24-移动座；

25-第一刀具座；25-第二刀具座；27-第三刀具座；

28-油嘴；29-碎屑收集槽；141-平板；

142-定向轮；221-左刀头；222-右刀头；

231-前刀头；232-后刀头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种高速全自动数控五面加工设备，包括机架1以及设置在机架1内部的刀具组件2。由于该设备主要用于加工板材，包括对板材的顶面(或底面)、前侧面和后侧面、左侧面和右侧面共计五个面进行打孔或开槽等操作，因此该刀具组件2主要是针对板材的上述五个面进行加工，故为“五面加工设备”。

刀具组件2可一次性地完成对上述五个面的加工，即可以进行垂直孔、侧孔、切割、拉槽、锯切、修边等加工工艺。不仅省略了更换刀具的工序，而且工件只需在平面内进行移动，而需翻转工件，因此其加工的质量和效率都大大提高。

此外，机架1采用铝合金框架式结构，能够提高设备整体刚度，使刀具组件2可以高速(45m/min)运行速度，以提高效率。

具体来说，刀具组件2包括用于加工工件顶面(或底面)的第一刀头21以及用于加工工件侧面的第二刀头22和第三刀头23，第一刀头21的切削方向、第二刀头22的切削方向以及第三刀头23的切削方向相互垂直。

例如，第一刀头21的切削方向(即轴线方向)沿竖直方向，第二刀头22的切削方向(即轴线方向)沿水平方向，第三刀头23的切削方向(即轴线方向)沿纵向方向，即三个刀头的轴线可构成一个空间直角坐标系。

其中，第一刀头21、第二刀头22以及第三刀头23的数量均为两个或两个以上。如图3所示，第一刀头21的数量为12个，第二刀头22的数量为2个，第三刀头23的数量为8个，具体的刀具的数量可根据需要进行选择，在此不做规定。

由于对板材加工一般是进行开槽或打孔，因此第一刀头21可采用钻头，优选地，第一刀头21选用金刚石钻头，其具有较高的硬度和耐磨性。更加优选地，第一刀头21可采用人造聚晶金刚石复合片(pdc)制成，其既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性。

此外，12个第一刀头21可分别采用不同直径的钻头，即可用于加工不同直径的孔，因此在加工过程中，无需更换刀具，仅需通过控制器选择所需直径的第一刀头21的工作状态即可，不仅可以节省大量的时间，还可减少由于换刀造成的加工误差，提高了加工的质量。第二刀头22和第三刀头23与之类似，在此不再赘述。

进一步地，第一刀头21呈l形分布，第二刀头22和第三刀头23分别位于第一刀头21的两侧。如图3所示，12个第一刀头21按照6个成一列、6个成一排的方式进行排布，每个第一刀头21的旋转均有独立的电机进行控制。

此外，第一刀头21也可呈t形分布或井字形分布，即：第一刀头21在工件的顶面(或底面)所在平面内，沿x方向(水平方向)和y方向(纵向方向)均有分布，以便加工工件在这两个方向上的孔(或槽)。

第二刀头22和第三刀头23分别位于第一刀头21的两侧，如图3所示，第二刀头22位于一列第一刀头21的右侧，以便加工工件的左侧面和右侧面；第三刀头23位于该列第一刀头21的左侧，以便加工工件的前侧面和后侧面。

进一步地，第二刀头22包括左刀头221和右刀头222，左刀头221的切削方向和右刀头222的切削方向位于同一直线上且二者的进给方向相反。如图3所示，当需要分别加工工件的左侧面和右侧面时，通过左刀头221完成对左侧面的加工后，只需将刀头组件2沿靠近右侧面的方向移动，直至右刀头222对准工件的右侧面即可，在此过程中，即无需移动工件，也无需转动刀头，保证了加工的效率和精度。

类似地，第三刀头23包括前刀头231和后刀头232，前刀头231的切削方向和前刀头242的切削方向位于同一直线上且二者的进给方向相反。

此外，刀具组件2还包括移动座24以及分别滑动设置在移动座24上的第一刀具座25、第二刀具座26和第三刀具座27。

其中，第一刀头21设置在第一刀具座25上，第一刀具座25用于沿垂直于移动座24的方向移动；第二刀头22设置在第二刀具座26上，第二刀具座26用于沿垂直于移动座24的方向移动；第三刀头23设置在第三刀具座27上，第三刀具座27用于沿垂直于移动座24的方向移动。

如图3所示，移动座24可带动刀具整体进行移动，例如向上移动或水平移动，即通过移动座24可控制各个刀具的进给量。此外，为了避免干涉，当刀具处于非工作状态时，其位于相应的刀具座中；当刀具处于工作状态时，其从相应的刀具座中沿其轴线方向伸出。

以第一刀头21为例进行说明。当不需要对工件的顶面(或底面)进行加工时，第一刀头21均位于相应的第一刀具座25的内部，如此在加工侧面时便不会与第二刀头22和第三刀头23发生干涉；当需要对弓箭的顶面(或底面)进行加工时，相应直径的第一刀头21从对应的第一刀具座25中伸出，每个第一刀头21伸出或缩回第一刀具座25中均由相应的气缸进行控制；此外，还可根据需要选择伸入的第一刀头21的数量，如选择3个第一刀头21，那么即可一次性加工出3个孔(或槽)，能够节省大量的加工工时。

第二刀头22和第三刀头23与之类似，在此不再赘述。

另外，如图3所示，第一刀具座25为圆柱状，其轴线与第一刀头21的轴线重合；第二刀具座26和第三刀具座27均为长方体，且为了增加第二刀具22和第三刀具23的数量，在第二刀具座26和第三刀具座27上均设置有接口部，用于层叠多个刀具，如图3中所示，第三刀具座27为两层的层叠结构，可使第三刀具23的数量在原有的基础上增加2个。

刀具组件2还包括驱动单元3，驱动单元3包括与移动座24相连的第一气缸以及分别与第一刀具座25、第二刀具座26和第三刀具座27相连的第二气缸组件。第一气缸用于驱动移动座24进行移动，其分别控制各刀具的进给量；第二刀具座25、第二刀具座26和第三刀具座27的移动分别由第二气缸组件中相应的气缸进行控制。

进一步地，移动座24上还设置有用于添加润滑油的油嘴28以及用于收集切削屑的碎屑收集槽29。

此外，移动座24的四周均设置有毛刷，毛刷位于移动座24的边缘处，用于遮挡切削屑。

如图1所示，机架1包括罩体11，罩体11的内部设置有操作台12，罩体11的外部设置有控制面板13，通过控制面板13可以设定刀具组件2的运行速度、运行轨迹以及进给量等参数。

操作台12的底部设置有滑轨，刀具组件2的底部设置有滑块，滑块设置于滑轨上。例如滑轨的延伸方向与第三刀头23的轴线方向相同，通过动力装置可控制刀具组件2沿滑轨进行滑动，从而使各刀头到达相应的加工位置。

此外，操作台12上设置有用于压紧工件的压板组件14。

进一步地，如图2所示，压板组件14包括滑动设置在操作台12上的平板141，平板141上均匀分布有多个定向轮142，定向轮142可起到定位的作用，以保证加工的精度，此外还可保护工件的表面不被划伤，保证加工后具有良好的表面质量。

操作台12上还设置有用于移动工件的传送组件15。通过控制面板13可控制传送组件15对工件进行平移，传送组件15上设置有自动靠挡定位装置，可适用于不同宽度尺寸的工件的定位。

操作台12上还设置有边缘检测装置，其能够自动检测木板的边缘，从而对放板误差进行补偿，使加工精度更高。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。