一种五轴联动数控工具磨床制造技术

本申请公开了一种五轴联动数控工具磨床，通过左旋右旋两种不同的旋转方式同时实现在一台机床上一次装夹能加工左右螺旋同时存在一种复合复杂的工具本发明专利技术的特点及性能的改进在于，X轴Y轴在床身平台上的布局呈┓形布局设计，使得床身平台有充足的预留空间，可以使C轴分度旋转台在磨床靠进Z轴主轴端具有足够的旋转角度空间，不受机械手以及其他零部件的干涉，使得C轴分度旋转台在没有远离机床正面方向的状态下可以同时加工左右旋两种角度的工具，在A轴转向C轴中轴线负角度对应的是工具左旋加工，C轴中轴线正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。

A five axis CNC tool grinder

【技术实现步骤摘要】
一种五轴联动数控工具磨床
本申请涉及磨床加工设备
，尤其涉及一种五轴联动数控工具磨床。
技术介绍
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。
技术实现思路
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，所述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；所述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Z轴坐标正向朝上；/n其特征在于，/n所述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；所述矩形台阶体底座和半圆形直柱体底座整体铸造成型；/n所述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；所述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；所述X轴机械结构件的输出面板上设置有C轴分度旋转台；所述C轴分度旋转台的输出轴面位于水平向上；所述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；所述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；所述A轴分度头的输出端联接有气缸夹头座；所述A轴分度头的输出端作水平面平行方向的自转运动；所述气缸夹头座的中心位于A轴分度头的旋转中心上；所述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；所述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；/n所述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，且位于底座台面的后方；所述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；所述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；所述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；所述Y轴向丝杆驱动机构的驱动电机位于Y轴机械结构件的左侧；所述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；所述Z轴机械结构件的输出面板上设置有电主轴；所述电主轴固定在Z轴机械结构件的输出面板上；所述电主轴与Y轴平行，电主轴的输出端朝向Y轴正向；/n所述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；/n所述电主轴与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；所述电主轴沿平行于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；所述砂轮杆的输出端设置有砂轮；所述砂轮杆装入1-4片砂轮；/n所述机械手预留位位于机床底座的平台面的左侧下方；所述机械手与X轴机械结构件之间设置有料盘；所述机械手用于将料盘内的待加工件插入至所述A轴气缸夹头内；/n所述钣金外壳位于机床底座上，形成有半密封钣金空腔；所述半密封钣金空腔为直柱状空间；所述半密封钣金空腔包括半圆形空腔和矩形空腔；所述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；所述钣金外壳内的右侧设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿所述钣金外壳的底座滑动轨道滑动；所述移动门作为半圆形空腔的半圆形面；/n所述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。/n...

【技术特征摘要】
1.一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，所述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；所述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Z轴坐标正向朝上；
其特征在于，
所述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；所述矩形台阶体底座和半圆形直柱体底座整体铸造成型；
所述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；所述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；所述X轴机械结构件的输出面板上设置有C轴分度旋转台；所述C轴分度旋转台的输出轴面位于水平向上；所述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；所述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；所述A轴分度头的输出端联接有气缸夹头座；所述A轴分度头的输出端作水平面平行方向的自转运动；所述气缸夹头座的中心位于A轴分度头的旋转中心上；所述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；所述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；
所述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，且位于底座台面的后方；所述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；所述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；所述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；所述Y轴向丝杆驱动机构的驱动电机位于Y轴机械结构件的左侧；所述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；所述Z轴机械结构件的输出面板上设置有电主轴；所述电主轴固定在Z轴机械结构件的输出面板上；所述电主轴与Y轴平行，电主轴的输出端朝向Y轴正向；
所述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；
所述电主轴与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；所述电主轴沿平行于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；所述砂轮杆的输出端设置有砂轮；所述砂轮杆装入1-4片砂轮；
所述机械手预留位位于机床底座的平台面的左侧下方；所述机械手与X轴机械结构件之间设置有料盘；所述机械手用于将料盘内的待加工件插入至所述A轴气缸夹头内；
所述钣金外壳位于机床底座上，形成有半密封钣金空腔；所述半密封钣金空腔为直柱状空间；所述半密封钣金空腔包括半圆形空腔和矩形空腔；所述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；所述钣金外壳内的右侧设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿所述钣金外壳的底座滑动轨道滑动；所述移动门作为半圆形空腔的半圆形面；
所述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。


2.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控工具磨床，其特征在于，
所述X轴机械结构件包括：
X轴拖板：与机床底座整体铸造；所述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；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述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；所述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；
所述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，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述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；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，所述滑块上安装所述输出面板；所述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，所述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；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩；
所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端。


3.根据权利要求2所述的一种五轴联动数控工具磨床，其特征在于，
所述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；
所述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；
所述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，安装在所述C轴分度头主壳体内；所述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个...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡功明，
申请(专利权)人：胡功明，
类型：发明
国别省市：安徽;34