一种四轴式加工中心的制作方法

本实用新型涉及一种数控雕刻设备，具体地说是一种四轴式加工中心。

背景技术：

目前，随着我国房地产行业飞速发展，所以对建筑材料的需求也越来越多，对于木材加工的需求也越来越大，在现有的木工加工中，加工圆弧曲面需要设计定制设备，只能完成一种或类似产品的加工，设备的局限性非常大。目前市场上没有一种可以非常适用于木材胚体的曲面和弧度加工的加工中心。

而现有技术加工木门锁孔和折页孔的设备主轴旋转采用的是气缸推动，只能固定气缸推进和退出的两个死点，调整困难，精度差，不能实现圆弧曲面的加工。

专利申请号为CN201420548168.1的一项发明创造公开了一种四轴雕刻机，包括底座、工作台、左右立柱及横梁，以及安装在横梁上的主轴电机，所述的主轴电机的基座与主轴电机之间设置一个使主轴电机摆动的主轴电机摆动机构。所述的主轴电机摆动机构包括：伺服电机及谐波减速器，连接伺服电机、谐波减速器的齿形传动带及带轮，谐波减速器的输出法兰盘上安装主轴电机。该专利文献虽然也可以实现对曲面胚件的加工雕刻，但是该专利文献所描述的雕刻机的主轴电机只能做旋转摆动和左右移动，却不能实现升降运动，所以该雕刻机在雕刻曲面胚件的规格十分有限，对于较厚或较薄的曲面胚件是无法进行准确加工的，因此该产品对曲面胚件的加工依然存在着调整困难，精度差的情况。

所以为了能够实现圆弧面或曲面加工需要，客户大量的定制设备才能满足要求，在增加了设备制造成本的同时，对人工的技术也要求较高。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种四轴式加工中心，来解决上述存在的技术问题。

具体的方案为：一种四轴式加工中心，该加工中心包括床身，床身两侧分别设置有第一滑轨，所述第一滑轨滑动连接有滑动机构，滑动机构顶部连接有立柱，所述床身上方横跨有横梁，所述横梁的两端分别与对应立柱的顶端固定连接，所述横梁上设置有第二滑轨,所述第二滑轨上滑动连接有主机头，主机头包括升降机构，升降机构底端基座固定连接有主轴摆动机构，所述的主轴摆动机构包括与基座固定连接的旋转机构，旋转机构外侧固定有换刀主轴。换刀主轴一端可拆卸连接有刀柄。

进一步地，旋转机构为第一伺服电机，为了换刀主轴的旋转精度和旋转扭矩，在第一伺服电机底端输出轴安装有减速机，减速机输出轴与所述的换刀主轴固定连接。这样提高了摆动速度和精度，进而提高了雕刻精度和雕刻效率。

进一步地，为了加强换刀主轴、第一伺服电机、基座以及减速机之间的连接稳固性，所以第一伺服电机底端外围固定有第一伺服电机安装法兰，所述的减速机外壁固定有一圈减速机固定板，所述减速机固定板底端固定有输出法兰盘，所述输出法兰底端固定连接有主轴电机安装板，所述主轴电机安装板与所述换刀主轴固定连接。

进一步地，主轴摆动机构还包括罩体，所述罩体设置在换刀主轴刀柄一端的周围，所述罩体侧壁与吸尘器联通。

进一步地，所述换刀主轴侧壁固定连接有伸缩机构，伸缩机构为气缸，气缸的伸缩端与所述刀柄的朝向平行，所述伸缩机构的伸缩端与所述罩体顶部固定连接，所述罩体与所述换刀主轴刀柄一端活动套接。

进一步地为了提高加工中心的换刀效率，该加工中心还包括排刀机构，所述排刀机构包括固定梁，所述固定梁与所述横梁平行固定在床身一侧，所述固定梁朝向横梁一侧均匀的排列固定有若干刀夹。固定梁和横梁平行且置于床身一侧，极大的减小了换刀主轴与排刀机构之间的换刀距离，同时利用刀夹卡接刀柄，提高了换刀主轴刀柄的换刀效率。

进一步地，所述升降机构包括第二伺服电机，第二伺服电机底部通过联轴器驱动有丝杠，所述丝杠底部固定有所述基座，所述基座与所述第一伺服电机固定连接。该设计采用了直连传动方式，相对于传统的皮带传动其传动精度、强度更高，且避免了因皮带磨损、老化而更换皮带的繁琐问题。

进一步地，为了提高基座的稳固性，所述升降机构还包括滑板，所述的滑板正面与所述基座滑动连接。使得基座在上下移动的过程中不会偏移，防止基座随着第一伺服电机的运动而摆动，提高了稳固性。

进一步地，所述床身的侧面和端面分别设置有定位气缸。定位气缸采用缸轴加固后的气缸，这种气缸比传统的气缸缸轴更加稳定出现径向浮动的几率大大减小，从而达到高精度的定位效果。

值得注意的是，该四轴式加工中心的所有运动控制均为常规的车床数控技术，可通过编程运动程序来实现，编程方法被本领域技术人员所熟知，滑动机构在第一滑轨的滑动以及主机头在第二滑轨的滑动均为伺服电机驱动滑动，其具体的结构连接现有技术已经很成熟，被本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

本实用新型的有益效果：

1、主轴摆动机构可结合前后、左右、上下(升降)、旋转四种综合性的运动方式，在对异形件(曲面或弧面工件)加工时，始终保持刀柄与工件曲面的切线垂直，加工表面纹理更加美观，大幅度提高了异形件的加工精度，扩大了雕刻机的应用范围，具有较好的经济效益。

2、排刀机构为直列式刀库，配合刀夹和换刀主轴的弹簧刀夹对刀柄进行替换，提高了换刀效率，满足多把刀型的切换，增加加工花纹的多样性。

3、罩体联通吸尘器，可以实时的将加工时飞溅的碎屑吸走，减小了车床周围的漂浮颗粒，净化了加工环境，不仅提高雕刻质量，也保障了操作者的身体健康；而罩体通过伸缩机构控制伸缩，当换刀主轴驱动刀柄进行雕刻时，伸缩机构处于伸出状态，以此罩体将刀柄雕刻产生的碎屑遮挡住，防止飞溅；当需要换刀主轴需要替换刀柄时，伸缩机构收缩，罩体随着收缩也收缩，方便替换刀柄；这样的设计在保证工作环境整洁性的同时，又不会阻碍换刀主轴的换刀，更加智能。

附图说明

图1为一种四轴式加工中心主视图；

图2为图1的右视图；

图3为图1的俯视图；

图4为主机头结构示意图；

图5为主轴摆动机构内部结构示意图；

图6为主轴摆动机构外部结构示意图；

图7为升降机构结构示意图。

图中：1、床身，2、第一滑轨，3、固定梁，4、刀夹，5、刀柄，6、主机头，7、主轴摆动机构，8、横梁，9、立柱，10、滑动机构，11、定位气缸，12、第二滑轨，13、第一伺服电机，14、第一伺服电机安装法兰，15、减速机，16、减速机固定板，17、输出法兰盘，18、主轴电机安装板，19、换刀主轴，20、气缸，21、罩体，22、丝杠，23、弹簧刀夹，24、滑板，25、联轴器，26、第二伺服电机。

值得注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述：

实施例1

如附图1到附图6所示，一种四轴式加工中心，该加工中心包括床身1，床身1的侧面和端面分别设置有定位气缸11。床身1两侧分别设置有第一滑轨2，第一滑轨2滑动连接有滑动机构10，滑动机构10顶部连接有立柱9，所述床身1上方横跨有横梁8，横梁8的两端分别与对应立柱9的顶端固定连接，横梁8前侧设置有第二滑轨12,第二滑轨12上滑动连接有主机头6。

主机头6包括升降机构，升降机构包括第二伺服电机26，第二伺服电机26底部通过联轴器25驱动有丝杠22，丝杠22底部固定有基座，基座前侧固定连接有主轴摆动机构7。所述升降机构还包括滑板24，所述的滑板24正面与所述基座滑动连接。

主轴摆动机构7包括与基座固定连接的第一伺服电机13，第一伺服电机13底端外围固定有第一伺服电机安装法兰14，第一伺服电机13底端输出轴安装有谐波减速机15，所述的谐波减速机15外壁固定有一圈减速机固定板16，减速机固定板16底端固定有输出法兰盘17，所述输出法兰底端固定连接有主轴电机安装板18，所述主轴电机安装板18固定连接有换刀主轴19。换刀主轴19一端通过弹簧刀夹23可拆卸连接有刀柄5。

主轴摆动机构7还包括罩体21，所述罩体21与所述换刀主轴19刀柄5一端活动套接，换刀主轴19侧壁固定连接有伸缩机构，所述伸缩机构的伸缩端与所述刀柄5的朝向平行，所述伸缩机构的伸缩端与所述罩体21顶部固定连接。

该加工中心还包括排刀机构，所述排刀机构包括固定梁3，所述固定梁3与所述横梁8平行固定在床身1一侧，所述固定梁3朝向横梁8一侧均匀的排列固定有十个刀夹4，刀夹4上夹有九个刀柄5。

滑动机构10带动横梁8沿着第一滑轨2滑动，主机头6沿着横梁8上的第二滑轨12滑动，同时，在第一伺服电机13的驱动下可以实现换刀主轴19360°旋转，所以在加工时，换刀主轴19摆动，始终保持主轴电机上的刀具与工件曲面切线垂直，大幅提高了异形件的加工精度。

当需要换刀时，将换刀主轴19旋转至竖直状态，刀柄5竖直朝下，然后移动至排刀机构上方，对准空刀夹4，然后弹簧刀夹23松开，同时空刀夹4将刀柄5卡接；之后换刀主轴19沿着第二滑轨12移动至想要安装的刀柄5，利用弹簧刀夹23将刀柄5自动夹住，换刀主轴19继续运动，继续投入到加工工作中。值得注意的是，弹簧刀夹23为机床上常见的固定雕刻刀的结构，为现有技术，被本领域技术人员所熟知。

实施例2

如附图1到附图6所示，如附图1到附图6所示，一种四轴式加工中心，该加工中心包括床身1，床身1的侧面和端面分别设置有定位气缸11。床身1两侧分别设置有第一滑轨2，第一滑轨2滑动连接有滑动机构10，滑动机构10顶部连接有立柱9，所述床身1上方横跨有横梁8，横梁8的两端分别与对应立柱9的顶端固定连接，横梁8前侧设置有第二滑轨12,第二滑轨12上滑动连接有主机头6。

主机头6包括升降机构，升降机构包括第二伺服电机26，第二伺服电机26底部通过联轴器25驱动有丝杠22，丝杠22底部固定有基座，基座前侧固定连接有主轴摆动机构7。所述升降机构还包括滑板24，所述的滑板24正面与所述基座滑动连接。

主轴摆动机构7包括与基座固定连接的第一伺服电机13，第一伺服电机13底端外围固定有第一伺服电机安装法兰14，第一伺服电机13底端输出轴安装有谐波减速机15，所述的谐波减速机15外壁固定有一圈减速机固定板16，减速机固定板16底端固定有输出法兰盘17，所述输出法兰底端固定连接有主轴电机安装板18，所述主轴电机安装板18固定连接有换刀主轴19。换刀主轴19一端通过弹簧刀夹23可拆卸连接有刀柄5。

主轴摆动机构7还包括罩体21，所述罩体21与所述换刀主轴19刀柄5一端活动套接，换刀主轴19侧壁固定连接有伸缩机构，所述伸缩机构的伸缩端与所述刀柄5的朝向平行，所述伸缩机构的伸缩端与所述罩体21顶部固定连接。

该加工中心还包括排刀机构，所述排刀机构包括固定梁3，所述固定梁3与所述横梁8平行固定在床身1一侧，所述固定梁3朝向横梁8一侧均匀的排列固定有十五个刀夹4，刀夹4上夹有十四个刀柄5。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不是本实用新型的全部实施例，不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本实用新型的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。