一种五轴联动数控工具磨床的制作方法

本申请涉及磨床加工设备技术领域，尤其涉及一种五轴联动数控工具磨床。

背景技术：

数控工具磨床在机械制造加工中应用越来越广泛，可以对包括各类铣刀、钻头刀具在内的切削工具进行磨削加工，由于数控工具磨床的精密度要求很高，尤其是在复杂刀具的加工上，需要实现精细化的加工生产。

在刀具螺旋角度上，由于存在着左旋和右旋的区别，而且左右旋同时存于一支刀具上在进行加工的时候，就需要用不同的磨床进行分序加工，这对于加工人员的技术提到了很高层面，因为要配合衔接两种不同的螺旋角度非常难，目前市场上还缺少能够同时实现左旋和右旋可同时高精度高效加工的设备。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种五轴联动数控工具磨床，解决了同一机床难以实现左旋和右旋一体式加工的问题，能够在左旋加工或者右旋加工或者两者组合加工的方式中进行自主调节。

本申请实施例提供了一种五轴联动数控工具磨床，包括机床底座、五轴机械结构件、钣金外壳和数控控制系统，所述机床底座为铸铁件，五轴机械结构件包括x轴机械结构件、y轴机械结构件、z轴机械结构件、c轴机械结构件和a轴机械结构件；机床底座的正面为操作工位，操作工位朝向机床底座的方向作为正向，平行于正向的方向记为y轴，在水平面上垂直于y轴的方向为x轴，且x轴正向指向操作工位，y轴正向指向操作工位的右侧，z轴垂直于x轴与y轴所组成的平面，且z轴坐标正向朝上；

机床底座包括位于左侧的矩形台阶体底座和位于右侧的半圆形直柱体底座；矩形台阶体底座和半圆形直柱体底座整体铸造成型；

x轴机械结构件沿x轴方向设置，位于半圆形直柱体底座的台面上，且位于靠近矩形台阶体底座一侧；x轴机械结构件的输出面板的运动方向为沿x轴方向作前后水平面移动；x轴机械结构件的输出面板上设置有c轴分度旋转台；c轴分度旋转台的输出轴面位于水平向上；c轴分度旋转台的输出轴端装有输出联接板，联接板尾端平面上装有a轴分度头；a轴分度头在c轴分度旋转台上以c轴分度旋转台的输出端为旋转中心，做平行于水平面的旋转运动；a轴分度头的输出端联接有气缸夹头座；a轴分度头的输出端作水平面平行方向的自转运动；气缸夹头座的中心位于a轴分度头的旋转中心上；气缸夹头座用于装入弹簧夹头，通过电磁阀控制高压气体使弹簧夹头作夹紧和松开运动；c轴分度旋转台带动a轴分度头可旋转范围达到280度旋转角度而不会被干涉到；

y轴机械结构件沿y轴方向设置，位于矩形台阶体底座的台面上，且位于背离操作工位的一侧；y轴机械结构件的输出面板的运动方向为沿y轴方向作左右方向移动；z轴机械结构件采用竖直立柱状结构，安装于y轴机械结构件的输出面板上；y轴机械结构件采用y轴向丝杆驱动机构驱动z轴机械结构件在y轴向上移动；y轴向丝杆驱动机构的驱动电机位于y轴机械结构件背离x轴机械结构件的一端；z轴机械结构件的输出面板朝向操作工位，其运动方向为沿z轴方向作上下垂直移动；z轴机械结构件的输出面板上设置有电主轴；电主轴固定在z轴机械结构件的输出面板上；电主轴与y轴平行，电主轴的输出端朝向y轴正向；

y轴机械结构件和x轴机械结构件设置成夹角为90度的形状，其中，x轴机械结构件作为装配基准，y轴机械结构件的左端靠近矩形台阶体底座的左侧边缘，右端靠近x轴机械结构件的左侧，前端靠近矩形台阶体底座的前侧边缘；所述y轴机械结构件和x轴机械结构件组成┓型，且y轴机械结构件和x轴机械结构件之间不接触；

电主轴与z轴机械结构件、z轴机械结构件与y轴机械结构件组成2个轴向联动运动；电主轴沿平行于y轴机械结构件内的导轨线性方向设置，电主轴的输出端口为7:24锥度，用于装入bt系列刀柄砂轮杆；砂轮杆的输出端设置有砂轮；砂轮杆装入1-4片砂轮；

机械手预留位位于矩形空腔的左侧下方；机械手与x轴机械结构件之间设置有料盘；机械手用于将料盘内的待加工件插入至气缸夹头内；

钣金外壳位于机床底座上，形成有半密封钣金空腔；半密封钣金空腔为直柱状空间；半密封钣金空腔包括半圆形空腔和矩形空腔；半圆形空腔位于半圆形直柱体底座的台面上方，矩形空腔位于矩形台阶体底座的台面上上方；钣金外壳内的右侧设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿钣金外壳的底座滑动轨道滑动；移动门作为半圆形空腔的半圆形面；

数控控制系统包括操作箱、电器和驱动器硬件；所述操作箱位于所述钣金外壳外，位于朝向操作工位一面的左侧；所述电器硬件位于隔离空间内；所述隔离空间位于半密封钣金空腔中；所述隔离空间与操作箱位于钣金外壳的两侧，且相对设置，电器、驱动器硬件与操作箱相连接；所述钣金外壳上设置有独立的开合门，作为操作加工生产的开合门，且开门移动方向为向右移动。

进一步地，床身底座为ht250牌号以上的优质铸铁，台面以下的腔体内设有多道加强筋，强化床身整体钢性，防止变形，床身台面外围设有围水圈，钣金外壳套装在围水圈内，固定螺栓安装在围水圈内，有效解决业内机床钣金渗漏的技术难题，在运输过程中，使钣金件底面接触面增大，从而达到了不变形，不松动的效果。床身平台面上，x轴y轴布置为l形，预留了足够的空间，可以加装各种机械手、料盘，为无人化智控生产提供了保障。合理的设计，使得机械手或机器人操作全部在正面，上下各种原料时间效率上得到了提升，也给后期维修提供了更佳的拆装方便。床身平台远高于排污口，排污口设在左后方，更有利于磨削物排出回收，也达到了伺服电机及轴向运动部件被磨削液浸蚀到的效果。床身外形为右侧圆弧形，在不增加重量的基础上，使机床整体刚性得到提升，而占地空间有所缩小，更有利于智能化生产场地的应用。

进一步地，x轴机械结构件由x轴导轨、滑块组成平面精度，x轴丝杠、轴承座、轴承、丝杆螺母套组成传动精度，x轴输出面板安装在滑块上，由丝杆螺母套联接丝杆螺母与输出面板组成一个完整的传动轴；x轴丝杆输入端与x轴伺服电机由高精度零间隙联轴器联接；

x轴拖板与床身为整体铸造，特征是加工精度高，由数控龙门加工中心一次性装夹可加工完成，最重要的创新点在于x轴作为五轴的基准轴位方向，其他轴以x轴的加工面作为基准到对比测量组装；

x轴拖板：与机床底座一体铸造；x轴拖板的导轨槽为嵌入式，两条导轨槽在同一平面内平行；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块，每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；

x轴向丝杆驱动机构：包括x轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

x轴丝杆采用c5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列p5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母套采用分体式螺母套，分体式螺母套最大创新在于可以自由微调节高度，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面，为了得到更高的垂直精度，分体式螺母套可以用磨床来加要工90度直角面，从而达到更高的精度；丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿x轴方向，输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将x轴拖板总成形成密封保护罩；

伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。

进一步地，c轴分度旋转台包括：

c轴分度头壳体、谐波减速机、电机板、伺服电机和电机罩；

c轴分度头壳体位于所述x轴输出面板上左侧方，c轴伺服电机与c轴谐波发生器为键槽直联式；伺服电机轴直接与谐波发生器嵌入式刚性联，电机罩位于伺服电机的外部，所述伺服电机安装在电机板上，电机板与谐波减速机外圈钢轮联接；x轴机械结构件的输出面板左侧端凸出于x轴导轨面，x轴机械结构件的输出面板凸出端与c轴分度头同为圆弧形，输出面板凸出端中间为空腔，空腔与伺服电机相匹配；所述电机罩通过螺栓固定在x轴输出面板下方；

谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在c轴分度头壳体内；谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与c轴分度头的输出轴尾端相联接，c轴分度头的输出轴由一只高精度的转盘轴承支撑，转盘轴承的固定圈固定在分度头壳体内，内圈为旋转动能与输出轴固定；分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封，分度头壳体外还设有钣金圆形罩，形成双重防护；

防水罩体，位于c轴分度头的顶部。

进一步地，c轴分度头输出轴端面安装旋转台板，旋转台板尾端顶面上安装a轴分度头；a轴分度头包括a轴分度头壳体、谐波减速机、电机板、伺服电机和电机罩；

a轴分度头平行于水平面；a轴分度头谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在a轴分度头壳体内；谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与a轴分度头的输出轴尾端相联接，a轴分度头的输出轴由一只高精度的转盘轴承或交叉滚子轴承支撑，转盘轴承或交叉滚子轴承的固定圈固定在分度头壳体内，内圈作为旋转动能与输出轴固定，的分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封，a轴分度头输出轴为内凹平面式设计，沿轴向外沿设置有多个可调节螺丝孔，轴端平面用于安装气缸夹头座；

气缸夹头座采用前置式气缸，气缸与夹头座一体化组合；

气缸夹头座内装入弹簧夹头，弹簧夹头用于夹持工件。

进一步地，c轴旋转台板上，位于c轴分度头输出轴上方，在旋转台板上设置有垂直安置的托刀架；托刀架用加工较长的工具，在主轴砂轮下切过程中防止工具折断及在下压过程中被挤偏；跟据机床进行加工作业时工件长度的不同，托刀架可以移动位置和伸缩高度；

机床进行加工作业时，托刀机构位于a轴分度头的输出端方向与砂轮之间；

托刀机构的顶端设置有槽口；槽口方向与待加工件插入弹簧夹头的方向一致，且位于同一垂直平面。

进一步地，托刀机构包括：

托刀架，固定在连接板上；

托刀棒，垂直插入至托刀架上；

其中，托刀架的侧面以及托刀棒的侧面均设置有同孔径的连接孔，通过螺纹或销轴连接；

槽口设置在托刀棒顶端，且槽口的纵截面为v型。

进一步地，y轴机械结构件由y轴导轨、滑块组成平面精度，y轴丝杠、轴承座、轴承、丝杆螺母套组成传动精度，y轴输出面板安装在滑块上，由丝杆螺母套联接丝杆螺母与输出面板组成一个完整的传动轴；y轴丝杆输入端与y轴伺服电机由高精度零间隙联轴器联接；

y轴拖板：独立铸造，与x轴拖板形成90度夹角；y轴拖板的导轨槽为嵌入式，两条导轨槽在同一平面内平行，在龙门加工中心铣加工后再到龙门上进行精磨加工，得到两条高精度的平行槽；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块，每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；y轴拖板独立铸造，特征是y轴拖板要以x轴拖板为基准用千分表加90度高精度测量仪测得90度安装精度，最重要的创新点在于y轴对比测量组装过程中可以作微量移动，如在数控龙门加工中心上加工一个90度的直角受到工作母机精度及加工刀具的影响很难达到高精度的加工结果，90度的直角精度直接影响到机床的最终精度，用分体式安装必须要克服的前题是要先有一个基准面而进行对比测量，用这种设计组装方法可以得到高达0.003以内的超高精度；

y轴向丝杆驱动机构：包括y轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

y轴丝杆采用c5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列p5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母上套接有分体式螺母套，分体式螺母套最大创新在于可以自由微调节高度，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面，为了得到更高的垂直精度，分体式螺母套可以用磨床来加要工90度直角面，从而达到更高的精度；

丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿y轴方向，输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将y轴拖板总成形成密封保护罩；

伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。

进一步地，z轴机械结构件由z轴导轨、滑块组成平面精度，z轴丝杠、轴承座、轴承、丝杆螺母套组成传动精度，z轴输出面板安装在滑块上，由丝杆螺母套联接丝杆螺母与输出面板组成一个完整的传动轴；z轴丝杆输入端与z轴伺服电机由高精度零间隙联轴器联接；z轴伺服电机带电子刹车，防止在断电的情况下，z轴上的主轴掉下去出现事故；

z轴立柱拖板为独立铸造，特征是z轴拖板要以x轴拖板为基准用千分表加90度高精度测量仪测得90度安装精度，最重要的创新点在于z轴对比测量组装过程中可以作微量移动，如在数控龙门加工中心上加工一个90度的直角受到工作母机精度及加工刀具的影响很难达到高精度的加工结果，90度的直角精度直接影响到机床的最终精度，用分体式安装必须要克服的前题是要先有一个基准面而进行对比测量，用这种设计组装方法可以得到高达0.003以内的超高精度；而z轴是安装在y轴输出面板上，z轴立柱与y轴面板要以90度直角安装，用微调这种创新的方法可以解决每个方向的角度调整难题，从而达到高精度组装的最终结果。

z轴拖板的导轨槽为钳入式，两条导轨槽为平行在同一平面，在龙门加工中心铣加工后再到龙门上进行精磨加工，得到两条高精度的平行槽；z轴的导轨采用高精度的滚柱形矩形导轨，滚柱形滑块与其配合使用，每根导轨采用1个加长重负荷滑块使用，其创新的目的是缩短z立柱的高度,因其安装在y轴输出面板上,所有的高度,重量都会影响到整个机床的运动性能及精度,提高z轴的刚性，减少重量，降低高度是创新的重点；

z轴向丝杆驱动机构：包括z轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

z轴丝杆采用c5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列p5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母套采用分体式螺母套，分体式螺母套最大创新在于可以自由微调节高度，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面，为了得到更高的垂直精度，分体式螺母套可以用磨床来加要工90度直角面，从而达到更高的精度；

丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿z轴方向，输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将z轴拖板总成形成密封保护罩；

伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端；伺服电机带有电子刹车。

进一步地，电主轴还包括：

主轴伺服电机、主轴壳体、主轴轴心、4个7系列推力轴承、联轴器和探针；主轴位于主轴壳体内；

探针位于砂轮靠近机械手的一侧旁。

主轴壳体的输出端设有迷宫气封，主轴输出端的轴心套设骨架油封用于密封轴承，主轴壳体尾端设置有电机板，电机板中安装主轴伺服电机；主轴伺服电机与主轴轴心的尾端用联轴器联接，主轴伺服电机设有电机罩及密封出线盒用于密封；

主轴壳体的侧面固定在z轴机械结构件的输出面板上；

主轴的输出端连接有砂轮杆的输入端，主轴输出端为7:24内锥口，砂轮杆输入端为7:24外锥口与主轴内锥高精度配合，砂轮杆前端装有砂轮；砂轮中心为中空，形成的中心孔贯入螺栓，由螺栓将砂轮杆锁紧在主轴轴心前端内孔内；

主轴输出端设有砂轮防溅防碎罩，主轴外壳上装有喷油管支架，支架上装有多根可弯曲的喷油管。

进一步地，探针位于床身正面主轴前方，z轴输出面板上装有探针支架，探针装在支架前端。

在本申请实施例中，通过预设的位置搭建磨床后，能够使得c轴分度旋转台在磨床内具有足够的旋转角度，不受机械手以及其他零件的影响，c轴分度旋转台在自身所在的x轴向能够实现一个负角度至正角度的变化过程，其中负角度对应的是刀头左旋加工，正角度对应的是刀头右旋加工，在主轴沿y轴向移动过程中，能够实现一个左旋和右旋的切换模式的加工，使得本装置能够根据实际的需要，实现一个左旋刀头和右旋刀头的选择性加工，不需要通过两种设备来实现不同旋转方向刀头的加工。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的方位示意图；

图2是本申请的整机结构示意图；

图3是本申请的机床底座的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的整机的结构示意图；

图5是本申请的空腔内的结构示意图；

图6是图5的俯视结构示意图；；

图7是半圆形空腔内的结构示意图；

图8是x轴机械结构件及其上方结构的仰视角度示意图；；

图9是矩形空腔内的结构示意图；

图10是y轴机械结构件、z轴机械结构件和主轴的整体结构示意图；

图11是图10的另一角度示意图；

图12是电主轴的剖面结构示意图；

图13是图11的局部细节放大示意图；

图14是右旋加工的示意图；

图15是左旋加工的示意图。

图中附图标记的含义：

100-钣金外壳，200-活动门，300-数控控制箱，400-底座，500-x轴机械结构件，600-y轴机械结构件，700-z轴机械结构件，800-c轴分度旋转台，900-a轴分度头，1000-机械手预留位，1100-主轴，1200-料盘，

501-电机，502-外壳，503-风琴罩，504-侧板，505-输出面板，506-丝杆，507-螺母，508-导轨，509-x轴拖板，

601-电机，602-外壳，603-风琴罩，604-侧板，605-输出面板，606-丝杆，

701-电机，702-z轴立柱，703-风琴罩，706-丝杆，707-螺母，708-导轨，709-滑块，

801-c轴分度头，802-电机外壳，

901-连接板，902-托刀架，903-托刀棒，904-气缸夹头，905-驱动电机，

1101-高速伺服电机，1102-挡砂板，1103-砂轮，1104-探针，1105-主轴壳体，1106-主轴，1107-联轴器，1108-砂轮杆，

a-料盘预留位，b-y轴机械结构件预留位。

具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，为了便于说明，如图1所示，将操作者所正对的机床位置记为正面，操作工位朝向机床底座的方向作为正向(即人脸的面朝方向作为正向)，平行于所述正向的方向记为y轴，在水平面上垂直于y轴的方向为x轴，且x轴正向指向操作工位，y轴正向指向操作工位的右侧，z轴垂直于x轴与y轴所组成的平面，且正向朝上。

所有的前后左右上下等方向用词，均以操作工位的正向作为参照位置。

本申请中的装置，如图2所示，整个磨床包括了机床底座400、五轴机械结构件、钣金外壳100和数控控制系统。现有的磨床结构中，基本上数控控制箱300都是采用内置的结构，放置在磨床内。

五轴机械结构件包括x轴机械结构件、y轴机械结构件、z轴机械结构件、c轴机械结构件和a轴机械结构件，机床的正面为x轴+方向，y轴与x轴呈90度直角，布置同一平台面，设置方向及形式呈┓形，z轴为竖直立柱状，安装于y轴输出面板上。x轴输出面板运动方向为前后水平面移动，y轴输出面板为左右方向移动，z轴输出面板为上下垂直移动。z轴是安装在y轴输出面板上与y轴面板同时左右移动。

本申请中，y轴机械结构件和x轴机械结构件设置成夹角为90度的形状，其中，x轴机械结构件作为装配基准，y轴机械结构件的左端靠近矩形台阶体底座的左侧边缘，右端靠近x轴机械结构件的左侧，前端靠近矩形台阶体底座的前侧边缘。y轴机械结构件和x轴机械结构件组成正向旋转90度的l型，且y轴机械结构件和x轴机械结构件之间不接触，通过在机床底座上将y轴机械结构件和x轴机械结构件以最大化程度的结构设置，在左下角形成一个空间足以摆放一个机械手和料盘的区域，此外，由于该区域的形成，使得a轴分度头能够在整个机床内实现一个左侧90度的旋转角度，右侧可以从0-190度跨越，整体c轴分度旋转台带动a轴分度头可旋转范围达到280度旋转角度而不会被干涉到，在具体加工时，不同于现有技术中在砂轮的左右两侧进行左旋和右旋加工，该模式需要整个移动轴从左侧至右侧一个大角度且长距离的移动才能实现，而本结构可以实现在砂轮的同一侧的前后侧实现刀头的左旋和右旋的加工。

钣金外壳位于机床底座上，形成有半密封空腔。半密封空腔为直柱状空间。钣金外壳内右前方设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿右前方钣金底座滑动轨道滑动。数控系统操作箱位于钣金外壳内左侧。数控系统电器、驱动器、电器装在钣金箱体与内腔隔离的空间内，整体钣金外侧设有独立的开合门。

底座400采用高刚性材料。以实现耐久度的提升，并利用下裙罩体进行保护。床身底座为ht250牌号以上的优质铸铁，台面以下的腔体内设有多道加强筋，强化床身整体钢性，防止变形，床身台面外围设有围水圈，钣金外壳套装在围水圈内，固定螺栓安装在围水圈内，有效解决业内机床钣金渗漏的技术难题，在运输过程中，使钣金件底面接触面增大，从而达到了不变形，不松动的效果。床身平台面上，x轴y轴布置为l形，预留了足够的空间，可以加装各种机械手、料盘，为无人化智控生产提供了保障。合理的设计，使得机械手或机器人操作全部在正面，上下各种原料时间效率上得到了提升，也给后期维修提供了更佳的拆装方便。床身平台远高于排污口，排污口设在左后方，更有利于磨削物排出回收，也达到了伺服电机及轴向运动部件被磨削液浸蚀到的效果。床身外形为右侧圆弧形，在不增加重量的基础上，使机床整体刚性得到提升，而占地空间有所缩小，更有利于智能化生产场地的应用。

整个钣金外壳100作为整个磨床的保护壳，顶部设置有相应的走油管道，整个钣金外壳100所形成的腔室，有两个形状组成，一个是靠近右侧的半圆形外壳，并匹配有一个可单手半开的活动门200。活动门200采用左开还是右开依据数控控制箱300的位置决定，为了更好的使用，活动门200和数控控制箱300位于同侧，以实现单手控制并单手开门的动作。

整个钣金的内置空间首选需要满足其内部的多轴的运动轨迹的需求，其次，要尽可能的使得空间紧凑，否则对于加工方来说，过大的机器首先购买成本高，其次清洗维护也很费时费力。因此，本机床的目的就是在现有比较常用的机床尺寸下，使得内部的五轴实现一个左旋和右旋加工可依据实际要求自主选择的加工机床，不同于现有技术中，左旋加工和右旋加工意味着需要两个机床，本装置可以实现两种方式的加工。

本机床的活动门200采用半圆形，主要是为了便于开门，以及配合c轴分度旋转台800的旋转动作，通过形成有一个半圆形，即可以满足c轴分度旋转台800的旋转轨迹要求，如图2所示。

如图3所示的结构，半圆形空腔内设置有x轴机械结构件500，x轴机械结构件500的作用是来调整c轴分度旋转台800的位置，x轴机械结构件500的自身结构是利用现有常见的丝杆机构驱动，具体的包括了丝杆506、轴承座、螺母507、滑块和输出面板505，这几个组成部分。丝杆506两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆506通过轴承座两端固定，丝杠506的尾端利用轴承座固定，轴承座内有两个轴承。丝杆506的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨508上，滑块上安装输出面板505。螺母507套接在丝杆506上，螺母507利用螺母套与输出面板505固定。在丝杆506旋转时输出面板505在导轨上进行运动。丝杆506的输入端通过联轴器于电机501的输出端连接。

x轴拖板500与床身平台为整体铸造，x轴直线导轨508选择的精度等级等于或高于p级，滚珠丝杆506精度等级等于或高于c5级，滚珠丝杆两端装有x轴轴承座，x轴轴承座内部支持的轴承为7系列推力配对轴承，精度要求等级等于或高于c5级，床身平台与导轨面、x轴轴承座安装面的安装精度达到0.003mm；x轴轴承座安装方法为轴承座与拖板分离式，用螺丝锁紧安装，x轴丝杆506与驱动电机501联接采用膜片式零间隙联轴器，电机采用绝对值高精度电机。

在进行运动时，通过选用合适的电机，安置在x轴机械结构件500的上端，在本申请中的结构中，该电机不可以在x轴机械结构件500的左侧，否则c轴分度旋转台800在x轴向的形成距离无法与机械手1000配合，如果要加长丝杆的长度，那就需要扩大整个机床的外壳尺寸，而与此同时，机床内部的其他部件的位置也会需要相应的修改，否则空间利用率会非常低，因此从实际的加工生产角度来说，一旦这个电机位置的变化，就会使得整个机构都需要进行改装，从而导致成本的过大。

在本结构中，通过控制该电机即可实现x轴向的一个精准控制。

在本申请中，x轴机械结构件500的顶面输出面板上设置有c轴分度旋转台800。c轴分度旋转台800在x轴机械结构件500的顶面输出面板上通过x轴向丝杆驱动机构驱动，在x轴上做运动。c轴分度旋转台800的旋转平面平行于水平面，实现一个c轴方向的旋转。

c轴分度旋转台800的高度在x轴机械结构件500不会有任何的改变。c轴分度旋转台800在旋转时，能够实现一个负角度的旋转，即可以旋转至如图4所示的角度，图5是与图4所相对的正角度。由于本装置内部的机构位置分布，使得c轴分度旋转台800的旋转角度变大。现有的机构中，往往是在砂盘的右侧进行操作加工，对于旋转到负角度的位置的时候，一旦负角度过大即会撞击到外壳或者z轴立柱，从图中也可以看出，能够供c轴分度旋转台800进行负角度旋转的空间也是远远不够的。

因此在本申请中，将c轴分度旋转台800的加工方向进行了改变，并对于整个机构内部的部件位置进行了合理配置，从而可以实现一个大角度的旋转，对实现左旋和右旋的加工提供了基础。

在本申请中，c轴分度旋转台800的输出端通过连接板901连接有a轴分度头900。c轴分度旋转台800的输出端控制连接板901的位置，进而间接控制了a轴分度头900的位置。

a轴分度头900在c轴分度旋转台800上以c轴分度旋转台800的输出端为旋转中心，做平行于水平面的旋转运动。a轴分度头900的输出端连接有气缸夹头904。a轴分度头900的输出端做垂直于水平面的自转运动。气缸夹头904的中心位于a轴分度头900的旋转中心上。a轴分度头900的主要作用是控制气缸夹头904夹持待加工件，也就是刀头。

本申请中，c轴分度旋转台800内部减速器为谐波减速器，谐波减速器的三构件与输出轴承为独立安装在c轴分度头801主壳体内，精度支持为壳体内部安装基准面是研精磨面，输出盘面轴承为高精度p5级以上的交叉滚子轴或转盘轴承，输出轴心为研磨加工，输入伺服电机与谐波发生器为直联式结构或高精度皮带同步轮联接；

a轴分度头900内部减速器为谐波减速器，谐波减速器的三构件与输出轴承为独立安装在c轴分度头801主壳体内，精度支持为壳体内部安装基准面是研精磨面，输出盘面轴承为高精度p4级以上的交叉滚子轴或转盘轴承，输出轴心为研磨加工，输入伺服电机与谐波发生器为直联式结构或高精度皮带同步轮联接。a轴分度头900输出法兰侧面设有轴向同轴度调节螺丝，可以把装入的各种筒夹座轴向同心进行微调；a轴分度头900可以装入各种筒夹座，筒夹座为气缸拉紧式，筒夹为弹性筒夹；筒夹座可以根据加工的工件的种类不同进行快速更换，筒夹座可以装入前置式气缸一体化，也可装其它被动锁紧式，筒夹座设置有调节平面度的调节螺丝，可以调节输出面的跳动精度。

根据不同的需要，比如螺旋角度，螺旋的长度等等，需要对a轴分度头900进行合适的控制，考虑到刀头的长度有长有短，对于比较长的一些刀头加工，在a轴分度头900控制气缸夹头904进行旋转的时候，刀头的自由端难免会出现一些不可避免的颤动，为了避免这一现象，在连接板901上，位于c轴分度旋转台800上，设置有垂直安置的托刀机构。气缸夹头904与a轴分度头900的电机在a轴分度头900的两侧，a轴分度头900的重心靠近中间，以使得a轴分度头900在旋转过程中更加平稳。

托刀机构的存在，是为了在刀头加工的过程中，对刀头的中部进行一定的托举，以降低刀头的颤动，实现一个稳固的加工。具体的在机床进行加工作业时，托刀机构位于a轴分度头900与砂轮1103之间，通过托刀机构的顶端设置有槽口，以实现对刀头侧面比较好的卡位作用。托刀棒903的高度可以根据不同的刀头进行选择，可以选用高度不同的棒体，也可以根据刀头的不同径向尺寸选用不同的槽口形状的托刀棒903。

作为一个具体的实施例，本申请中的槽口选用了v型槽。同时，托刀棒903与托刀架902的组合可以通过插销的方式进行高度的限位，起到固定作用。

在矩形空腔内，包括有机械手1000以及z轴机械结构件700、y轴机械结构件600。具体位置中，机械手1000位于数控控制箱300旁边，由于数控控制箱300的宽度问题，将机械手1000放在数控控制箱300旁，而z轴机械结构件700放置于右边，能够使得机械手1000的操作空间以及主轴1100的位置均靠于整个腔室的中部，从而变相地提高了整个内部机构运作的空间感，提高整体的操作幅度。

本申请中机械手1000用于将料盘1200中的未加工的刀头抓取到气缸夹头904中，具体的方式利用现有技术中的机械手1000都能够完成，这里不进行赘述。通过在机床底座设置有对应的机械手预留位来实现对各式各样的机械手的适应性。

本申请中，考虑到y轴向丝杆驱动机构和z轴向丝杆驱动机构是相互连接在一起的，在本实施例中，必须将z轴机械结构件700安装于y轴机械结构件600上，否则将两者倒置之后，y轴机械结构件600在z轴机械结构件700上做垂直运动，y轴机械结构件600的运动过程会对c轴分度旋转台800有干涉。

因此，本申请中z轴机械结构件700位于y轴机械结构件600上，y轴机械结构件600采用y轴向丝杆驱动机构驱动z轴机械结构件700在y轴向上移动。y轴向丝杆驱动机构的驱动电机位于y轴机械结构件600背离x轴机械结构件500的一端，以拉近y轴向丝杆驱动机构与x轴机械结构件500的距离，提升空间的利用率。由于c轴分度旋转台800在x轴向丝杆驱动机构上移动，为了防止c轴分度旋转台800与z轴机械结构件700有干涉，y轴机械结构件600的前端与x轴机械结构件500的距离略大于c轴分度旋转台800凸出于x轴机械结构件500的宽度，这样不仅能够确保c轴分度旋转台800不会被干涉，也能够充分地利用空间，提高左旋加工和右旋加工切换时的转变角的变化幅度。将x轴正向作为中轴线，在a轴转向c轴中轴线的(-)角度对应的是工具左旋加工，c轴中轴线(+)角度对应的是工具右旋加工，使得本组装结构实现移动小距离的x轴距离能够快速加工左右旋复杂组合工具。

y轴拖板为独立铸造，y轴拖板上装有y轴直线导轨，y轴直线导轨采用的精度等级等于或高于p级，y轴滑块采用重预压零间隙；y轴丝杆精度等级等于或高于c5级，y轴丝杆两端装有y轴轴承座，y轴轴承座内部支持的轴承为7系列推力配对轴承精度要求等级等于或高于p4级，导轨面、y轴轴承座安装面精度达到0.003mm；y轴丝杆与伺服电机联接采用膜片式零间隙联轴器，伺服电机采用绝对值高精度电机；

z轴立柱为独立铸造，z轴立柱安装在y轴输出面板上，z轴立柱上装有z轴直线导轨，z轴直线导轨的精度等级等于或高于p级，z轴滑块采用重预压零间隙，z轴丝杆为滚珠丝杆，滚珠丝杆精度等级等于或高于c5级，z轴丝杆两端装有z轴轴承座，z轴轴承座内部支持的轴承为7系列推力配对轴承精度要求等级等于或高于p4级，导轨面、z轴轴承座安装面精度达到0.003mm；z轴丝杆与伺服电机联接采用膜片式零间隙联轴器，伺服电机采用绝对值高精度电机带有电子刹车，在z轴滑块上装有z轴输出面板。

本申请中，主轴1100固定在z轴机械结构件700朝向机械手1000的一面上，且能够随着z轴机械结构件700进行z轴向的运动。主轴1100在z轴机械结构件700上不动，主轴1100电机驱动砂轮1103做高速自转运动。为了使得本方案更加精细化，在砂轮1103旁，靠近c轴分度旋转台800的一侧设置有探针1104结构，该结构可以直接采用现有的探针1104，用于在加工过程中通过物理触碰刀头的方式，利用自身内部传感器，实现刀头的精准定位，该结构有利于本装置在生产过程中对刀头的更进一步地精细化加工。

主轴1100的壳体与安装法兰一体化，主轴1100的主壳体后部设有伺服电机板，伺服电机板上安装高速伺服电机，伺服电机与主轴1100输入轴的轴心通过专用联轴器联接，主轴1100轴心的输出接口为bbt系列，锥度为7：24，bbt刀柄与轴心联接采用螺栓锁紧，刀柄输出杆装入一片或多片砂轮1103，即可磨削加工。

本装置在进行加工时，首先利用钣金外壳100和活动门200形成可开合的封闭空间。整个空间封闭时，进行加工。

在机械手1000将相应的刀头抓取到气缸夹头904上之后，通过对x轴向丝杆驱动机构、y轴向丝杆驱动机构和z轴向丝杆驱动机构，以及a轴分度头900和c轴分度旋转盘的五轴联合运动，将刀头移动至准备加工位置，这里由于c轴分度旋转盘的高度不变，因此z轴向丝杆驱动机构的最终位置高度与所要加工的刀头以及螺纹的相关尺寸有关，实际上的差距不会很大，此外，y轴向丝杆驱动机构的运动形成在此时也已经定位好，根据刀头的尺寸和螺纹，以及左旋加工还是右旋加工，会有一定的调整，通过y轴向和z轴向运动，将主轴1100调整至合适位置，此时主轴1100一直保持高速旋转。而根据左旋或者右旋的加工方案选择，可以c轴分度旋转盘调整到对应位置，之后利用x轴向丝杆驱动机构的驱动，结合a轴分度头900的自转速率，将刀头从砂轮1103底部进行加工，实现左旋或者右旋的加工成型。

在本实施例中，五轴并没有同时一起运动过，但是通过五轴的相互协作，并利用各个机构的位置关系，能够使得c轴分度旋转盘能够实现一个左旋或者右旋的加工方式的选择，而现有的机构中，由于设备的空间位置有限，使得基本都是只能完成一种螺旋方向的加工。

在实际的加工中，考虑到一般的螺旋角度大概是25度-35度之间，因此在c轴分度旋转盘进行旋转时，保证一定满足负35度至90度的一个最低要求的旋转角度，旋转至90度是为了机械手1000进行上下料的操作。

此外，本装置的内部结构上，为了保证整个的精细度要求，床身平台周边有高于围边，为方便钣金安装，并提高钣金的牢固度，床身平台一侧有排泄口低于床身平台，有利于排清污屑，主床身平台采用龙门平面磨加工时，平面平行精度达到0.003mm以内。

为了提高整体的密封性，x轴、y轴和z轴三个直线运动轴输出面板的外围设置风琴式防护罩，防护罩为风琴式可伸缩，防护罩与导轨滑槽联接处设有迷宫结构，可以有效防止各种粉尘水油雾的进入，在能输出面板快速运动的工况下达到ip65级的防护效果。x轴拖板、y轴拖板和z轴立柱的移动输出面板侧面设置有防尘式防护钣金件，可以有效的与风琴防护罩联接，并能加入密封胶在能快速运动的工况下达到ip65级的防护效果。

在本申请中，对于刀头的加工是在整个开合门关闭的情况下，为了保持内部的整体的温度，需要在各个机构，尤其是x轴机械结构件、y轴机械结构件、z轴机械结构件、c轴机械结构件和a轴机械结构件以及主轴等位置设置有冷却液，本申请中的冷却液采用采用现有的机床加工用珩磨油，并设置有各个油管，同时，在砂轮附近也设置有对应的油管，在进行刀头加工的时候，对刀头进行实时地冷却降温，由于内部管路较多，在附图中均未体现，但是油管降温的技术在机床加工这块已经属于现有技术，不进行赘述。

在整个钣金门的左侧，将油泵箱体放置于其底部，并将电柜门放置于钣金门的左侧内，位于油泵箱体的上方区域，这样就降低了整个机床的前后宽度，由于整个五轴都在后方以及右方工作，电柜门放置于该位置，节省了空间的同时，不会对其他机构的运作有任何的干涉，在整个机构的底座下边缘区域焊接下裙罩，提高刚性和稳定性。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本申请的保护范围。