一种三轴数控机床的制作方法

本实用新型涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种三轴数控机床。

背景技术：

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

简单的数控机床通常具有一个刀轴，一工作台，将工件固定在工作台上，通过驱动机构实现在X/Y/Z三个方向对工件进行加工。工件在加工过程中，通常需要使用不同的刀头，所以一般会在数控机床中设置一个刀头收纳盒，在刀头收纳盒中放置有多种不同规格的刀头，根据需要可更换不同的刀头。

数控机床虽然可以实现自动加工，但是由于每组刀轴组件每次只能加工一个工件，对于一些体积小、数量多的产品而言，这种单轴数控机床的生产效率较低，所以目前市面上出现有双轴或者多粥数控机床，其每次可以加工两件以上工件，但是对于多轴数控机床，其加工相对复杂，特别是在换刀头的过程中，必须确保每个刀轴与每个刀头收纳盒中对应的刀头保持精装定位，如何实现多个刀轴与刀头容纳盒中的刀头对应，是一个加工难题，由于每个刀轴同时需要配备多个刀头，采用三组刀轴同时配备三组刀头，所有刀轴与至对应的刀头均需要一一对应，这样加工难度较大，定位基准也难以确定。本实用新型就是在此基础上进行改进而设计。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就是针对现有技术不足，提供了一种三轴数控机床。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种三轴数控机床包括：基座、位于基座上方的工作台、固定在基座上的支架、安装在支架上的三组刀轴组件、以及一刀头容纳盒，所述的基座与工作台之间设置有一驱动工作台沿基座Y轴方向运行的Y轴驱动机构；所述的三组刀轴组件位于工作台上方，并且三组刀轴组件相对固定安装在支架上，三组刀轴组件通过一X轴驱动机构实现在支架上沿X轴方向的运行；所述的刀头容纳盒固定在工作台上，并且刀头容纳盒中对应三组刀轴组件分别设置有刀头支架，于每个刀头支架上开设有用于放置刀头的插孔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的基座上方设置有一机罩，所述的机罩前面设置有一窗口，于窗口处设置有推拉玻璃门；于机罩的一侧设置有操控台，该操控台枢接于机罩的侧面。

进一步而言，上述技术方案中，所述的基座上表面形成有一个下凹槽，于所述下凹槽的表面开设有导流槽，并且于导流槽内设置有向下贯穿的导流孔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的基座下方对应导流孔的位置设置有导流件，该导流件出水口与一集液槽连通，所述的集液槽内设置有滤网。

进一步而言，上述技术方案中，所述的工作台的台面由若干条形台间隔分布构成；所述的Y轴驱动机构包括：固定在基座上表面的Y轴导向台、设置于Y轴导向台内的Y轴导轨、与Y轴导轨配合的Y轴滑块、固定在基座上的Y轴马达、通过Y轴马达驱动的Y轴丝杆、以及一与Y轴丝杆配合的Y轴丝杆套；所述的Y轴滑块和Y轴丝杆套固定在一Y轴连动板上，该Y轴连动板的两端由Y轴导向台的两侧延伸出，并通过一垫块与工作台固定。

进一步而言，上述技术方案中，所述的X轴驱动机构包括：与三组刀轴组件同时固定的一X轴连动板、设置于X轴连动板的X轴导轨、与X轴导轨配合的X轴滑块、固定在支架上的X轴马达、通过X轴马达驱动的X轴丝杆、以及一与X轴丝杆配合的X轴丝杆套；所述的X轴滑块X和X轴丝杆套X固定在所述的X轴连动板上，通过X轴马达驱动X轴丝杆转动，带动X轴丝杆套及X轴连动板沿X轴导轨移动。

进一步而言，上述技术方案中，所述的刀头容纳盒包括：盒体和盖体，所述的与三组刀轴组件对应的三个刀头支架位于盒体内；每个刀头支架中对应位置的插孔分别与三组刀轴组件中的刀轴位置对应。

进一步而言，上述技术方案中，所述的盖体通过盖体驱动机构与盒体连接；所述的盖体驱动机构包括：固定在盒体上的盒体气缸、固定在盒体上的盒体导杆、与盒体导杆配合并且固定在盖体固定的盒体滑块；其中所述盒体气缸的活塞杆末端与盖体固定，通过盒体气缸推动盖体与盒体配合或者分离。

采用上述技术方案后，本实用新型同时设置有三组刀轴组件和三组对应的刀头支架，可同时完成对三个工件的加工。本实用新型特别适合一些数量大、体积小的工件，例如手机边框等。

附图说明：

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的立体图；

图3是本实用新型中去掉机罩后的主视图；

图4是本实用新型中去掉机罩后的立体图；

图5是图4中另一视角的立体图；

图6是本实用新型中导流槽与集液槽的立体图；

图7是本实用新型中工作台部分的立体图；

图8是图7底部视角的立体图；

图9是本实用新型中三组刀轴组件与支架部分的立体图；

图10是图9的立体分解图；

图11是本实用新型中刀头容纳盒的立体图；

图12是图11的立体图分解图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。

见图1-图5所示，本实用新型为一种三轴数控机床，其包括：基座1、工作台2、支架3、三组刀轴组件4、刀头容纳盒5、刀头6、机罩7、操控台8以及冷水机9。

所述的基座1作为本实用新型的承载部件，其上方设置有一机罩7，所述的机罩7前面设置有一窗口71，于窗口71处设置有推拉玻璃门72。在本实用新型工作过程中，工件在加工过程中会产生碎屑，机罩7可以防止碎屑的飞溅。同时，通过推拉玻璃门72不仅可以随时观察工件的加工过程，并且在出现异常情况是，可以打开推拉玻璃门72进行维修作业。

另外，在于机罩7的一侧设置有操控台8，该操控台8枢接于机罩8的侧面。该操控台8 可以根据需要进行转动，从而调整到适合作业员的角度。冷水机9用于冷却液的供应。

所述的基座1上表面形成有一个下凹槽10，于所述下凹槽10的表面开设有导流槽11，并且于导流槽11内设置有向下贯穿的导流孔12，导流孔12上设置有滤网。由于数控机床在加工过程中，需要使用冷却液对刀头进行冷却，这些冷却液需要进行收集，冷却液掉落在基座1上表面的下凹槽10中，汇集的冷却液会流入较低的导流槽11中，再通过导流孔 12向下排放。导流槽11设置有两条，正好位于工作台2的左右两侧的边缘位置，这样工作台上掉落的冷却液、碎屑等刚好可以流入导流槽11中。导流孔12上设置的滤网可以过来加工过程中产生的碎屑。

结合图6所示，当汇集的冷却液通过导流孔12向下排放后，通过一个导流件13将汇集的冷却液向外排放。导流件13位于所述的基座1下方,并正好位于对应导流孔12。该导流件13具有一定的倾斜角度，其出水口位于较低的一端，并与一集液槽14连通。冷却液通过集液槽14再次回收处理后，可再次循环使用。所述的集液槽14内设置有滤网141，冷却液通过导流件13导流进入集液槽14后，需要通过再次过滤。

结合图7、图8所示，工作台2设置在基座1上方，在基座1与工作台2之间设置有一Y轴驱动机构20，通过Y轴驱动机构20驱动工作台2沿基座1的Y轴方向运行。

所述的工作台2大体呈矩形，其台面由若干条形台21间隔分布构成，条形台21之间形成有间隔的沟槽，这些沟槽可以用于冷却液的导流。工作台2的外围设置有一圈凸缘22，位于左右两侧的凸缘22上开设有孔槽，在工作台2的前后两端还设置有一个前后导流槽 23。工作台2汇集的冷却液由两侧向下导流，正好掉落在基座1上两条导流槽11中。

所述的Y轴驱动机构20包括：固定在基座1上表面的Y轴导向台201、设置于Y轴导向台201内的Y轴导轨202、与Y轴导轨202配合的Y轴滑块203、固定在基座1上的Y 轴马达204、通过Y轴马达204驱动的Y轴丝杆205、以及一与Y轴丝杆205配合的Y轴丝杆套206。所述的Y轴导向台201的上表面封盖有盖板209，以防止冷却液掉落在Y轴导向台201内部。

所述的Y轴滑块203和Y轴丝杆套206固定在一Y轴连动板207上，该Y轴连动板207 的两端由Y轴导向台201的两侧延伸出，并通过一垫块208与工作台2固定。工作时，Y 轴马达204驱动Y轴丝杆205转动，与Y轴丝杆205配合的Y轴丝杆套206将沿Y轴丝杆 205前后移动，并带动Y轴连动板207移动，实现工作台2沿基座Y轴方向的移动。

结合图9、图10所示，所述的三组刀轴组件4位于工作台2上方，并且三组刀轴组件 4相对固定安装在支架3上，三组刀轴组件4通过一X轴驱动机构40实现在支架3上沿X 轴方向的运行。支架3为一龙门架，三组刀轴组件4设置在支架3上横梁上，具体结构如下：

所述额X轴驱动机构40包括：与三组刀轴组件4同时固定的一X轴连动板401、设置于X轴连动板401的X轴导轨402、与X轴导轨402配合的X轴滑块403、固定在支架3 上的X轴马达404、通过X轴马达404驱动的X轴丝杆405、以及一与X轴丝杆405配合的X轴丝杆套406。所述的X轴滑块X03和X轴丝杆套X06固定在所述的X轴连动板401 上，通过X轴马达404驱动X轴丝杆405转动，带动X轴丝杆套406及X轴连动板401沿 X轴导轨402移动。

工作时，将工件通过夹具固定在工作台2上，X轴驱动机构40结合Y轴驱动机构20 可实现工件与三组刀轴组件4之间产生X/Y轴方向的。对于Z轴方向上的移动，是通过刀轴组件4自身产生的，每个刀轴组件4上设置有Z轴驱动机构，该Z轴驱动机构与X轴驱动机构40、Y轴驱动机构20结构类似，同样采用的是丝杆驱动机构。其包括一个与X轴连动板401的固定连接的固定盒41，设置在固定盒41中的Z轴驱动机构42，Z轴驱动机构42与刀轴滑板43连动，刀轴组件4中的刀轴部44安装在刀轴滑板43上，并通过Z轴驱动机构42实现在Z轴方向的移动。

结合以上所述，刀轴部44通过X轴驱动机构40、Y轴驱动机构20、Z轴驱动机构42 的驱动最终实现工件与刀轴部44之间产生X/Y/Z轴方向的移动，完成工件的加工。

本实用新型还设置有一刀头容纳盒5，刀头容纳盒5中放置有不同规格的刀头6，这些刀头6可供刀轴部44的刀头更换。结合图11、图12所示，所述的刀头容纳盒5固定在工作台2上，并且刀头容纳盒5中对应三组刀轴组件4分别设置有刀头支架51，于每个刀头支架51上开设有用于放置刀头6的插孔52。所述的刀头容纳盒5包括：盒体53和盖体 54，所述的与三组刀轴组件4对应的三个刀头支架51位于盒体53内；每个刀头支架51 中对应位置的插孔分别与三组刀轴组件4中的刀轴位置对应。

为了防止在加工过程中冷却液、碎屑等落入刀头容纳盒5中，所以设置盖体54。为了实现盖体54的自动开启、关闭，本实用新型所述的盖体502通过盖体驱动机构50与盒体 53连接。所述的盖体驱动机构50包括：固定在盒体53上的盒体气缸501、固定在盒体53 上的盒体导杆503、与盒体导杆503配合并且固定在盖体54固定的盒体滑块504；其中所述盒体气缸501的活塞杆502末端与盖体54固定，通过盒体气缸501推动盖体54与盒体 53配合或者分离。

结合以上所述，本实用新型工作时，刀头容纳盒5中对应三组刀轴组件4分别设置有刀头支架51，于每个刀头支架51上开设有用于放置刀头6的插孔52。当需要换刀头时，三组刀轴组件4首先通过X轴驱动机构40、Y轴驱动机构20驱动移动至刀头容纳盒5的上方，然后再通过Z轴驱动机构42向下移动至刀头容纳盒5内，落入对应的刀头6上，以实现刀头容纳盒5中放置的刀头6的安装。由于每个刀轴部44对应一个刀头支架51，而刀头支架51中设置有多个插孔52，例如本实用新型实施例中设置了9个插孔。在换刀头过程中，必须保持装配的精确，误差小，否则就会导致刀轴部44与插孔52不对应，导致无法换刀头，或者换刀头不顺畅。而本实用新型中设置有三组刀轴组件4，这更增加了加工及装配的难度，所以本实用新型采用了如下的定位方法。

本实用新型中三组刀轴组件4中刀轴位置与刀头支架51中每个插孔52所在位置的定位方法采用如下方法：本定位方法是先对三组刀轴组件4进行定位，然后以三组刀轴组件4作为加工基准，在刀头容纳盒5的刀头支架51上加工出插孔。具体而言，该方法包括下步骤：

然后，在将刀头收纳盒5固定安装到数控机床中；

最后，利用三组刀轴组件4在刀头收纳盒5的刀头支架51上加工出插孔。

第一步，安装三组刀轴组件4，这三组刀轴组件4均固定安装在一个X轴连动板401，实现三组刀轴组件4相对位置的定位。即，首先，将三组刀轴组件4相对固定安装在数控机床中，这样三组刀轴组件4中的三组刀轴部44固结为一体，后续将以这个组合作为定位基准。

第二步，按照设计图纸，安装刀头容纳盒5，并在刀轴容纳盒5中安装支架51，这次处于粗部的装配定位。此时，支架51上并没有完全加工出插孔52。例如，如果插孔52的直径为6cm，支架51上先加工出的插孔粗坯，孔径先开设4-5cm即可。

第三步，在三组刀轴组件4的每个刀轴上安装铣刀6，并使三组刀轴组件4移动到刀轴容纳盒5上方，启动刀轴组件4，通过三头6开始在刀头支架51上铣出对应的插孔52。由于此时三组刀轴组件4已经固定，刀头容纳盒5及支架51也已经固定，即，三组刀轴组件4与支架51已经相对固定。此时，通过刀轴组件4中的刀轴部44对插孔粗坯进行扩孔，最终达到标准的孔径。在扩孔的过程中，即便刀轴组件4与原有的插孔粗坯存在较大的误差，在扩孔过程中，也会进行修改，最终实现三组刀轴组件4中刀轴位置与刀头支架 51中每个插孔52所在位置的精确定位。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。