專利名稱：一種數(shù)控加工機床及其旋轉工作臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術領域，尤其涉及一種數(shù)控加工機床及其旋轉工作臺。
背景技術：
隨著我國數(shù)控加工業(yè)不斷發(fā)展，加工要求也不斷地在提高。三軸數(shù)控加工在滿足產(chǎn)品形狀復雜度、形位高精度和加工周期短等要求方面，存在很多不足。而多軸數(shù)控加工機床恰恰可以彌補這些不足，一次裝夾可完成多個面的加工，簡化對刀、裝夾過程，減少由此產(chǎn)生的誤差，提高加工效率。可以加工三軸加工中心無法完成的復雜形狀的曲面。故出現(xiàn)了五軸加工中心，如某公司生產(chǎn)的XTK138/5五軸數(shù)控機床，主要由床身、十字滑臺、滑枕、立柱、AC聯(lián)動銑頭、自動供油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)等組成，安裝在床身上面的十字滑臺帶動工作臺沿X、Y軸兩個方向運動，安裝在立柱上的滑枕帶動A、C軸聯(lián)動銑頭沿Z軸方向運動，銑刀繞X、Z軸擺動和旋轉，從而形成了 3個直線軸和兩個回轉軸的五軸運動系統(tǒng)，然而該系統(tǒng)上的工件只能做直線運動。還有一種機床的工作臺，其可帶動工件繞豎直軸轉動，以上兩種機床對于多樣化、柔性化與復雜化形狀產(chǎn)品的高效率、高質量加工難以保證；同時，對于珠寶首飾等多個面需要加工的產(chǎn)品，加工時需要將工件拆下以便對不同面進行加工，難以一次裝夾工件即可高精密地完成產(chǎn)品全部的車削、批花、雕花、鏤刻復合加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種數(shù)控加工機床及其旋轉工作臺，旋轉工作臺可帶動工件繞三個不同軸旋轉，使工件可多角度與刀具配合加工，保證多樣化、柔性化與復雜化形狀產(chǎn)品的高效率、高質量加工，同時，實現(xiàn)一次裝夾工件即可高精密地完成產(chǎn)品的復合加工。為了解決上述技術問題，一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種旋轉工作臺，包括用于裝夾工件的裝夾組件，所述旋轉工作臺還包括A軸組件、B軸組件及C軸組件,所述A軸組件包括A軸旋轉盤及帶動A軸旋轉盤繞A軸旋轉的A軸驅動機構,所述A軸驅動機構固定于底座；所述B軸組件包括帶動所述裝夾組件繞B軸回轉的B軸驅動機構及B軸固定件，B軸驅動機構固定于所述B軸固定件，所述裝夾組件連接于B軸驅動機構；所述C軸組件包括C軸聯(lián)動件、C軸支架、及帶動所述C軸聯(lián)動件和所述B軸組件繞C軸回轉的C軸驅動機構，所述C軸驅動機構固定于所述C軸支架；所述B軸組件連接于所述C軸聯(lián)動件，所述C軸支架連接于所述A軸旋轉盤；
所述C軸垂直于所述A軸；所述B軸垂直于所述C軸，且在初始狀態(tài)與A軸同軸。其中，所述B軸固定件與所述C軸聯(lián)動件之間設有B軸調節(jié)螺紋副，用于調整B軸組件在B軸上的位置，使得工件中心面與C軸軸線重合；所述C軸支架通過A軸調節(jié)盤連接于所述A軸旋轉盤；所述C軸支架與所述A軸調節(jié)盤之間設有C軸調節(jié)螺紋副，用于調整C軸組件及B軸組件在C軸上的位置；所述A軸旋轉盤與所述A軸調節(jié)盤之間設有A軸調節(jié)螺紋副，用于調整A軸調節(jié)盤在同時垂直于C軸及A軸的方向上的位置，使得A軸與B軸同軸。其中，所述B軸固定件與所述C軸聯(lián)動件之間設有將二者鎖緊的B軸鎖緊螺釘；所述C軸支架與所述A軸調節(jié)盤之間設有將二者鎖緊的C軸鎖緊螺釘；所述A軸旋轉盤與所述A軸調節(jié)盤之間設有將二者鎖緊的A軸鎖緊螺釘。其中，所述B軸固定件與所述C軸聯(lián)動件之間設有沿B軸設置的B軸導向機構；所述C軸支架與所述A軸調節(jié)盤之間設有沿C軸設置的C軸導向機構；所述A軸旋轉盤與所述A軸調節(jié)盤之間設有沿同時垂直于C軸及A軸的方向上的直線導向機構。另一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種數(shù)控加工機床，包括底座、主軸裝置及平移裝置，所述主軸裝置通過所述平移裝置連接于所述底座，所述平移裝置用于帶動所述主軸裝置沿相互垂直的X軸、Y軸及Z軸平移，所述數(shù)控加工機床還包括前述實施例中的旋轉工作臺，所述旋轉工作臺固定于底座，所述旋轉工作臺的A軸平行于Z軸。其中，所述平移組件包括X軸平移組件、Y軸平移組件及Z軸平移組件，所述X軸平移組件連接于底座，所述Y軸平移組件連接在所述X軸平移組件與Z軸平移組件之間；
所述Z軸平移組件包括Z軸固定件、Z軸聯(lián)動件、帶動Z軸固定件沿Z軸平移的Z軸驅動機構、平衡塊、以及鏈條機構，所述Z軸驅動機構固定于所述Z軸固定件，所述Z軸固定件連接于所述Y軸平移組件，所述所述主軸裝置連接于所述Z軸聯(lián)動件，所述Z軸驅動機構通過連接于所述Z軸聯(lián)動件，并帶動所述Z軸聯(lián)動件及所述主軸裝置沿Z軸移動，所述Z軸平行于豎直向；
所述鏈條機構設置在所述Z軸固定件上，其包括相互配合的鏈條和鏈輪，所述Z軸聯(lián)動件及所述平衡塊分別連接在所述鏈條的兩端；所述主軸裝置和Z軸聯(lián)動件的總重量小于或等于所述平衡塊的重量。其中，所述Z軸固定件為空心方柱，豎直連接于所述Y軸平移組件，所述平衡塊沿Z軸滑動設置在所述Z軸固定件內(nèi)；所述Z軸驅動機構固定于所述Z軸固定件的一個外側壁上，所述Z軸聯(lián)動件為板狀，且平行于該外側壁。其中，所述主軸裝置包括用于裝夾刀具并對工件進行加工的主軸組件、Q軸組件、以及帶動所述主軸組件和Q軸組件繞U軸擺動的U軸組件，所述U軸垂直于所述Z軸；
所述U軸組件包括U軸驅動機構及U軸聯(lián)動件，所述U軸聯(lián)動件連接于所述U軸驅動機構，并在U軸驅動機構的帶動下繞U軸回轉，所述Q組件固定于所述U軸聯(lián)動件；
所述Q軸組件包括帶動所述主軸組件沿Q軸直線移動的Q軸驅動機構，所述Q軸驅動機構固定于所述U軸聯(lián)動件，并連接于主軸組件；所述Q軸平行于所述刀具的軸向且垂直于U軸。其中，所述數(shù)控加工機床還包括刀庫裝置，所述刀庫組件包括K軸組件及V軸組件，所述V軸組件包括V軸聯(lián)動件、帶動所述V軸聯(lián)動件及所述K軸組件沿V軸平移的V軸驅動機構、以及V軸固定件；所述K軸組件連接于所述V軸聯(lián)動件,所述V軸固定件連接于所述底座，所述V軸驅動機構固定于所述V軸固定件；
所述K軸組件包括用于裝夾多個刀具的刀具旋轉盤、及帶動所述刀具旋轉盤繞K軸旋轉的K軸驅動機構，所述K軸驅動機構固定于所述V軸聯(lián)動件；
所述K軸平行于所述A軸和Z軸，所述V軸垂直于所述A軸和Z軸。本發(fā)明實施例提供的數(shù)控加工機床及其旋轉工作臺，旋轉工作臺可帶動工件繞A軸、B軸及C軸回轉，可多角度與刀具配合；主軸裝置可在平移裝置的帶動下沿X軸、Y軸、及Z軸平移，刀具及工件位置角度隨時可調，使得本數(shù)控加工機床更具有靈活性和柔性，可充分利用刀具的最佳切削點來進行切削，或用線接觸成形的螺旋立銑刀來代替點接觸成形的球頭銑刀，從而獲得更高的切削速度、切削線寬、切削效率和更好的加工表面質量；可加工出連續(xù)、平滑的自由曲面；實現(xiàn)工件的一次裝夾，集中工序進行高精、高效和復合加工，從而保證了工件各個表面間的位置精度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的數(shù)控加工機床的示意 圖2是圖1的數(shù)控加工機床中平移裝置、主軸裝置、刀庫裝置及旋轉工作臺的配合示意
圖3是圖2中Z軸平移組件的示意 圖4是圖2中主軸裝置的示意 圖5是圖2中刀庫裝置的示意 圖6是圖2中旋轉工作臺的示意 圖7是圖6的旋轉工作臺中B軸組件的示意 圖8是圖6的旋轉工作臺中C軸組件的示意 圖9是圖6的旋轉工作臺中A軸組件的示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。參見圖1，為本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一種數(shù)控加工機床，包括底座1、平移裝置
2、主軸裝置3、刀庫裝置4、旋轉工作臺5、切屑收集裝置6、及電氣控制柜7。所述主軸裝置3通過所述平移裝置2連接于所述底座1，旋轉工作臺5、切屑收集裝置6、及電氣控制柜7均固定于底座I，切屑收集裝置6為漏斗狀，旋轉工作臺5設置在切屑收集裝置6內(nèi)，以便于對切屑進行收集。如圖1、圖2所示，所述平移裝置2用于帶動所述主軸裝置3沿相互垂直的X軸、Y軸及Z軸平移。所述平移裝置2包括X軸平移組件21、Y軸平移組件22及Z軸平移組件23。所述X軸平移組件21連接于底座I，用于帶動所述Y軸平移組件22、Z軸平移組件23及主軸裝置3沿X軸直線移動。所述Y軸平移組件22連接在所述X軸平移組件21與Z軸平移組件23之間，用于帶動所述Z軸平移組件23及主軸裝置3沿Y軸直線移動。X軸平移組件21與Y軸平移組件22均包括驅動機構及直線滾動導軌，以保證直線運動的平穩(wěn)性。如圖2、圖3所示，所述Z軸平移組件23包括Z軸固定件231、Ζ軸聯(lián)動件232、帶動Z軸固定件231沿Z軸平移的Z軸驅動機構233、平衡塊(圖中未示出)、以及鏈條機構235。Z軸驅動機構233固定于Z軸固定件231，Z軸固定件231連接于Y軸平移組件22。所述主軸裝置3連接于所述Z軸聯(lián)動件232，所述Z軸驅動機構233連接于所述Z軸聯(lián)動件232，并帶動所述Z軸聯(lián)動件232及主軸裝置3沿Z軸移動，所述Z軸平行于豎直向。為了保證Z軸聯(lián)動件232及主軸裝置3上下移動的穩(wěn)定性，Z軸聯(lián)動件232與Z軸固定件231之間設有直線滾動導軌副。 鏈條機構235設置在Z軸固定件231上，其包括相互配合的鏈條235a和鏈輪235b。Z軸聯(lián)動件232及平衡塊分別連接在鏈條235a的兩端。主軸裝置3和Z軸聯(lián)動件232的總重量小于或等于平衡塊的重量，從而通過平衡塊保證主軸裝置3運動平穩(wěn)性以及加工精度的保持性，同時使得主軸裝置3向上抬，避免刀具碰到旋轉工作臺，損壞設備。鏈條機構235為相互平行的兩組，以保證滑動的穩(wěn)定性。作為優(yōu)選，Z軸固定件231為空心方柱，豎直連接于Y軸平移組件22，平衡塊沿Z軸滑動設置在Z軸固定件231內(nèi)。Z軸驅動機構233固定于Z軸固定件231的一個外側壁上，Z軸聯(lián)動件232為板狀，且平行于該外側壁，以便于裝配，減小Z軸平移組件23所占用的空間。進一步，Z軸固定件231的上端固定有水平設置的平衡桿236，平衡桿236作為優(yōu)選，鏈輪235b為兩個，沿平衡桿236的長度方向排布設置。整個Z軸平移組件23結構緊湊，占用空間小，便于裝配。如圖4所示，所述主軸裝置3包括用于裝夾刀具并對工件進行加工的主軸組件31、以及帶動所述主軸組件31繞U軸擺動的U軸組件33。U軸垂直于Z軸，為了便于簡化程序，在本實施例中，U軸平行Y軸。當然，作為另外的實施方式，U軸也可以平行于X軸。U軸組件33包括U軸驅動機構331及U軸聯(lián)動件332，U軸聯(lián)動件332連接于U軸驅動機構331，并在U軸驅動機構331的帶動下繞U軸回轉，主軸組件31連接于U軸聯(lián)動件332，在本實施例中，主軸組件31通過Q軸組件連接于U軸聯(lián)動件332。為了便于連接裝配，減小裝置體積，作為優(yōu)選，Z軸聯(lián)動件232為板狀，U軸驅動機構331及U軸聯(lián)動件332分別設置在Z軸聯(lián)動件232的兩側；U軸聯(lián)動件332亦為板狀，其板面垂直于U軸并平行于Z軸聯(lián)動件。Q軸組件32設置在U軸聯(lián)動件332遠離Z軸聯(lián)動件232的一側。Q軸組件32包括帶動所述主軸組件31沿Q軸直線移動的Q軸驅動機構321，所述Q軸平行于所述刀具的軸向且垂直于U軸，Q軸驅動機構321固定于U軸聯(lián)動件332，并連接于主軸組件31，可調整刀具刀尖在Q軸上的位置并使其位于U軸上，從而利用Q軸組件可使得刀具刀尖與U軸之間的距離即刀具的擺長為零，不必在加工時測量擺長長度，使編程人員不再依賴操作者，提高編程人員的工作效率和降低操作者的工作強度。主軸組件31移動的距離，可通過對刀裝置測出刀具與基準刀具的差值，自動存儲到數(shù)控系統(tǒng)中的Q軸刀補寄存器中，實現(xiàn)自動補償。為了保證主軸組件31沿Q軸移動的穩(wěn)定性，Q軸組件32還包括直線滾動導軌副，直線滾動導軌副設置在主軸組件31與U軸聯(lián)動件332之間。主軸組件31包括支架311及主傳動系統(tǒng)312，主傳動系統(tǒng)312固定于支架311，支架311連接于Q軸組件的Q軸驅動機構。主傳動系統(tǒng)312是數(shù)控機床關鍵件之一，在本實施例中，主傳動系統(tǒng)312是采用了具有高速切削能力的電主軸。電主軸是交流伺服電動機直接驅動的集成化結構，電動機轉子與主軸連為一體，直接驅動主軸旋轉，取消了齒輪變速機構，簡化了主傳動結構，削除了機械傳動產(chǎn)生的振動噪聲，最重要的是電主軸具有高效率、高精度的加工功能，可滿足數(shù)控加工機床的要求。如圖5所示,刀庫裝置4包括K軸組件41及V軸組件42, V軸組件42包括V軸聯(lián)動件421、帶動V軸聯(lián)動件421及K軸組件41沿V軸平移的V軸驅動機構422、以及V軸固定件423。K軸組件41連接于V軸聯(lián)動件421，V軸固定件423連接于底座1，V軸驅動機構422固定于V軸固定件423。在本實施例中，V軸固定件423通過電氣控制柜7組件連接于底座I。K軸組件41包括用于裝夾多個刀具的刀具旋轉盤411、及帶動刀具旋轉盤411繞K軸旋轉的K軸驅動機構412，K軸驅動機構412固定于V軸聯(lián)動件421。作為優(yōu)選，V軸聯(lián)動件421包括定位板421a及相互平行設置的兩個夾持板421b，兩個夾持板421b均固定于定位板421a，K軸驅動機構412夾持固定在兩個夾持板421b之間，以便于裝配連接。所述K軸平行于所述A軸和Z軸，所述V軸垂直于所述A軸和Z軸。刀具旋轉盤411上沿其周向均勻設有用于裝夾刀具的16個卡位，可裝夾16把不同的刀具，通過刀具旋轉盤411繞K軸旋轉及K軸組件41沿V軸移動，可將裝在卡位上的刀具到主軸組件31處進行刀具更換，對于珠寶首飾，可以通過一次裝夾工件，高精密地完成珠寶首飾全部的車削、批花、雕花、鏤刻等符合加工。旋轉工作臺5包括用于裝夾工件的裝夾組件51、A軸組件52、B軸組件53及C軸組件54。A軸組件52包括A軸旋轉盤521及帶動A軸旋轉盤521繞A軸旋轉的A軸驅動機構522，A軸驅動機構522固定于底座I。B軸組件53包括帶動裝夾組件51繞B軸回轉的B軸驅動機構531及B軸固定件532，B軸驅動機構531固定于B軸固定件532，裝夾組件51連接于B軸驅動機構531。C軸組件54包括C軸聯(lián)動件541、C軸支架542、及帶動C軸聯(lián)動件541和B軸組件53繞C軸回轉的C軸驅動機構543，C軸驅動機構543固定于C軸支架542。如圖2所示，A軸垂直于U軸，C軸垂直于A軸，B軸垂直于C軸，在初始狀態(tài)，A軸與B軸同軸，工件中心面與C軸軸線重合。在本實施例中，為了簡化程序，A軸平行于Z軸。旋轉工作臺5的A軸、B軸、C軸均為回轉軸，可對工件進行多方位旋轉，與主軸組件31配合可滿足產(chǎn)品多樣化、柔性化與復雜形狀的高效率高質量的加工要求。如圖6所示，B軸組件53連接于C軸聯(lián)動件541，在本實施例中，B軸固定件532與C軸聯(lián)動件541之間設有B軸調節(jié)螺紋副，用于調整B軸組件53在B軸上的位置，使得工件中心面與C軸軸線重合。具體地，B軸調節(jié)螺紋副為B軸調節(jié)螺桿533與C軸聯(lián)動件541之間的螺紋配合。B軸固定件532上固設有B軸基座534。B軸調節(jié)螺桿533平行于B軸，其繞自身軸向轉動穿設B軸基座534，且相對B軸基座534軸向固定。旋轉B軸調節(jié)螺桿533，B軸調節(jié)螺桿533相對C軸聯(lián)動件541移動，在B軸基座534的帶動下可使得B軸組件53沿B軸直線移動。在此處，作為另外的實施方式，B軸調節(jié)螺紋副為B軸調節(jié)螺桿533與B軸基座534的螺紋配合，B軸基座534固定于B軸固定件532，B軸調節(jié)螺桿533繞自身軸向轉動連接于C軸聯(lián)動件541，且相對所述C軸聯(lián)動件541軸向固定，旋轉B軸調節(jié)螺桿533，B軸固定件532相對B軸調節(jié)螺桿533轉動，可使得B軸組件53沿B軸直線移動。另外，上述實施方式中的B軸基座534也可為B軸固定件532上的凸起或其他固定于B軸固定件532上的結構。作為再一種實施方式，B軸調節(jié)螺紋副為B軸調節(jié)螺桿533與B軸固定件532的螺紋配合，B軸基座534固定于C軸聯(lián)動件541，B軸調節(jié)螺桿533平行于B軸，其繞自身軸向轉動穿設B軸基座534，且相對B軸基座534軸向固定。B軸固定件532上設有沿B軸設置的燕尾導槽(圖中未標示)，C軸聯(lián)動件541上設有與燕尾導槽相配合燕尾導塊5410，B軸調節(jié)螺桿533螺紋連接于所述燕尾導塊5410的一端。燕尾導槽與燕尾導塊5410的配合構成設置在所述B軸固定件532與所述C軸聯(lián)動件541之間的B軸導向機構，可保證B軸組件沿B軸移動的穩(wěn)定，提高移動及加工準確度。當然，此處作為另外的實施方式，燕尾導槽可設置在C軸聯(lián)動件541上，燕尾導塊設置在B軸固定件532，或者采用其他形式或結構的直線導向機構。進一步，如圖7所示，所述B軸固定件532與C軸聯(lián)動件541之間設有將二者鎖緊的B軸鎖緊螺釘535。在本實施例中，B軸鎖緊螺釘535螺紋穿設于B軸固定件532，并連接于C軸聯(lián)動件541上的燕尾導塊5410，從而將B軸固定件532與C軸聯(lián)動件541鎖緊，防止在不需要調節(jié)B軸組件53的位置時B軸組件53自行移動影響加工精度。當然，作為另外的實施方式，B軸鎖緊螺釘535也可以穿設于B軸固定件532并連接于C軸聯(lián)動件541的其他部位。如圖8所示，C軸支架542包括第一固定板542a、第二固定板542b及兩個平行設置的L形連接件542C，第一固定板542a與第二固定板542b垂直固定連接，第一固定板542a夾持固定在兩個L形連接件542C的第一支臂之間，第二固定板542b夾持固定在兩個L形連接件542C的第二支臂之間，整個C軸支架542結構穩(wěn)固可靠，且便于裝配。當然，作為另外的實施方式，第一固定板542a與第二固定板542b之間可通過螺釘?shù)确绞街苯哟怪惫潭ㄟB接。C軸驅動機構543及C軸聯(lián)動件541分別設置在第一固定板542a的兩側，C軸聯(lián)動件541為板狀，且C軸聯(lián)動件541平行于第一固定板542a，B軸組件53設置在C軸聯(lián)動件541遠離第一固定板542a的一側。整個C軸組件54結構緊湊且穩(wěn)固可靠。為保證C軸聯(lián)動件541轉動的穩(wěn)定性，C軸聯(lián)動件541與第一固定板542a之間設有軸承。如圖6所示，C軸支架542連接于所述A軸旋轉盤521，在本實施例中，C軸支架542通過A軸調節(jié)盤523連接于A軸旋轉盤521。具體的，第二固定板542b與A軸調節(jié)盤523配合連接且相互平行。C軸支架542542與A軸調節(jié)盤523之間設有C軸調節(jié)螺紋副，用于調整C軸組件及B軸組件53在C軸上的位置。具體地，如圖6、9所示，C軸調節(jié)螺紋副為C軸調節(jié)螺桿544與C軸支架542的螺紋配合。A軸調節(jié)盤523上固定有C軸基座545，C軸調節(jié)螺桿544平行于C軸，其繞自身軸向轉動穿設C軸基座545，且相對C軸基座545軸向固定。旋轉C軸調節(jié)螺桿544，C軸支架542相對C軸調節(jié)螺桿544移動，可使得C軸組件連同B軸組件沿C軸直線移動。為了保證C軸組件54及B軸組件53直線移動的穩(wěn)定性，如圖9所示，A軸調節(jié)盤523上設有與C軸支架542相配合的C軸導槽，C軸導槽沿C軸設置。C軸導槽的寬度與第二固定板542b及兩個L形連接件542C的第二支臂構成的整體相配合,第二固定板542b與C軸導槽的槽底面貼合配合，形成設置在C軸支架542與A軸調節(jié)盤523之間的C軸導向機構；進而有效保證C軸支架542沿C軸直線移動的平穩(wěn)，結構簡單，同時便于裝配。當然，此處C軸導向機構也可采用直線導軌副等其他形式結構的直線導向機構。
為了防止數(shù)控加工裝置在工作狀態(tài)下C軸支架542相對A軸調節(jié)盤523移動，如圖8所示，C軸支架542與A軸調節(jié)盤523之間設有將二者鎖緊的C軸鎖緊螺釘546。在本實施例中，C軸鎖緊螺釘546螺紋穿設第二固定板542b并連接于A軸調節(jié)盤523，從而將C軸支架542與A軸調節(jié)盤523鎖緊。A軸旋轉盤521與A軸調節(jié)盤523之間設有A軸調節(jié)螺紋副，用于調整A軸調節(jié)盤523在同時垂直于C軸及A軸的方向上的位置，使得A軸與B軸同軸。具體地，如圖9所示，A軸調節(jié)螺紋副為A軸調節(jié)螺桿524與C軸支架542之間的螺紋配合。A軸旋轉盤521上固設有A軸基座525。A軸調節(jié)螺桿524同時垂直于A軸及C軸，其繞自身軸向轉動穿設A軸基座525，且相對A軸基座525軸向固定。旋轉A軸調節(jié)螺桿524，A軸調節(jié)盤523相對A軸調節(jié)螺桿524移動，在A軸調節(jié)盤523的帶動下可使得B軸組件及C軸組件54在同時垂直于C軸及A軸的方向上的位置。A軸調節(jié)螺桿524與A軸基座525裝配結構同C軸調節(jié)螺桿與C軸基座的裝配結構相同，在此不再贅述。為了防止數(shù)控加工裝置在工作狀態(tài)下A軸調節(jié)盤523相對A軸旋轉盤521移動，如圖9所示，A軸旋轉盤521與A軸調節(jié)盤523之間設有將二者鎖緊的A軸鎖緊螺釘526。在本實施例中，A軸鎖緊螺釘526螺紋穿設A軸調節(jié)盤523并連接于A軸旋轉盤521，從而將A軸旋轉盤521與A軸調節(jié)盤523鎖緊。A軸旋轉盤521與A軸調節(jié)盤523之間設有沿同時垂直于C軸及A軸的方向上的直線導向機構，作為優(yōu)選，直線導向機構包括相互配合的A軸導槽和A軸導向凸臺(圖中未示出)，以保證A軸調節(jié)盤523移動的穩(wěn)定形；A軸導槽及A軸導向凸臺均沿A軸調節(jié)螺桿524的軸向設置。在本實施方式中，A軸導槽設置在A軸旋轉盤521上，A軸導向凸臺設置在A軸調節(jié)盤523上。進一步，所述C軸導槽與A軸導向凸臺分別設置在A軸調節(jié)盤523兩相對的盤面上，以便于加工制造。當然，此處作為另外的實施方式，也可以是，A軸導槽設置在A軸調節(jié)盤523上，A軸導向凸臺設置在A軸旋轉盤521上。通過A軸調節(jié)螺桿524、B軸調節(jié)螺桿533及C軸調節(jié)螺桿544，使A、B、C軸對中(對心)即原點重合，調節(jié)后達到的狀態(tài)為:A軸軸線與B軸軸線重合；B軸組件53上的裝夾組件51裝上工件后，C軸的軸線在工件的中心面上，該狀態(tài)即為初始狀態(tài)，可簡化程序。具體調整過程如下。首先，調整A軸調節(jié)螺桿524及C軸調節(jié)螺桿544使A軸和B軸調節(jié)到同軸位置，鎖緊A軸鎖緊螺釘526及C軸鎖緊螺釘546，非特殊情況下不允許松開。若發(fā)生撞機則需要重新調整使A軸、B軸同心。然后，裝上工件，B軸組件53繞C軸擺動-90°，即讓B軸平行于U軸，用放大鏡觀察工件在鏡頭內(nèi)的位置，調節(jié)B軸調節(jié)螺桿，保證視野鏡頭的十字架在工件的中心面上，即可完成調節(jié)。本發(fā)明提供的數(shù)控加工裝置，利用三個回轉軸A軸、B軸、及C軸對工件進行旋轉，實現(xiàn)多角度柔性加工，并通過硬件裝置調整此三個回轉軸與U軸之間的相對位置，無需重新設置CAM中的坐標系，使得程序簡化，容易實現(xiàn)零擺長編程，提高編程人員的工作效率，降低工作強度。電器控制柜采用的旋轉加工臺，支持16軸，且支持車、銑，具有高功能、高可靠性的開放式CNC，CNC控制部分和液晶顯示器集成一體，采用了 FSSB、I/OLink超高速串行通信，簡化了硬件接線，具有豐富的網(wǎng)絡功能，與因特網(wǎng)連接可實現(xiàn)遠程診斷；系統(tǒng)配有RISC處理器，具有AL納米級高精度輪廓控制、刀具中心點控制、三維刀具半徑補償、三維圓弧插補等功能。該系統(tǒng)還適用于高功率、高速度的I系列數(shù)字交流伺服驅動，使機床具有高精度、高效率的加工功能。本發(fā)明提供的數(shù)控加工機床，是十軸加工中心，包括X軸、Y軸、Z軸、V軸及Q軸等五個直線軸，以及A軸、B軸、C軸、K軸及U軸等五個回轉軸。平移裝置2可帶動主軸裝置3沿X、Y、Z軸三個方向運動，安裝在立柱上的主軸組件31可以繞U軸擺動，且可通過Q軸組件32沿Q軸調節(jié)擺長，旋轉工作臺5可帶動工件繞三個方向(A、B、C)旋轉，K軸組件41可以沿V方向移動和進行刀庫K軸方向旋轉，從而形成五個直線軸和五個回轉軸的十軸運動系統(tǒng)。五個直線軸的驅動機構均為伺服電機和滾珠絲桿的配合，且直線軸的運動均采用了直線滾動導軌，剛性好、摩擦系數(shù)小、運動靈敏度高；為保證傳動穩(wěn)定性，伺服電機的轉軸與絲桿之間設有聯(lián)軸器。五個回轉軸的驅動機構均為伺服電機和減速器的配合，以增大扭矩。同時每個軸的驅動機構均可增加限位控制裝置、制動裝置、過載過熱保護裝置等，保證機床工作安全可靠，根據(jù)伺服電機設置位置的不同，還可增加齒輪傳動、帶傳動等傳動裝置。本發(fā)明提供的數(shù)控加工機床，在現(xiàn)有五軸加工中心的基礎上，增加了五個輔助軸，A軸、C軸、Q軸、K軸及V軸，且五個進給軸的名稱可自己定義，通過五個輔助軸使加工更具有柔性。在復雜曲面的高效、精密、自動化加工方面，十軸加工中心更具有靈活性，更具有柔性。可以解決:1)可以加工一般三軸和五軸數(shù)控機床不能加工或很難一次裝夾完成加工的連續(xù)、平滑的自由曲面。如復雜的首飾產(chǎn)品，航空發(fā)動機和汽輪機的葉片，艦艇用的螺旋推進器，以及具有特殊曲面和復雜型腔、孔位的殼體和精密模具等；2)可以提高空間自由曲面的加工精度、質量和效率等。由于刀具及工件位置角度隨時可調，可充分利用刀具的最佳切削點來進行切削，或用線接觸成形的螺旋立銑刀來代替點接觸成形的球頭銑刀，從而獲得更高的切削速度、切削線寬、切削效率和更好的加工表面質量；3)可以實現(xiàn)工件的一次裝夾，集中工序進行聞精、聞效和復合加工，從而保證了工件各個表面間的位置精度等。本發(fā)明提供的數(shù)控加工機床，，是機械、電子、自動控制理論、計算機和檢測技術密切結合的機電一體化高新技術，它把機械裝備的功能、可靠性、效率和產(chǎn)品質量提高到一個新的水平，使機械電子行業(yè)發(fā)生深刻的變化。該裝置特別是對珠寶首飾等復雜形狀和精度要求高的產(chǎn)品適用，而傳統(tǒng)的加工設備和制造方法難以適應這種多樣化、柔性化與復雜形狀產(chǎn)品的高效率高質量加工要求。本發(fā)明提供的數(shù)控加工機床，降低了零件成本，其加工精度和加工效率達到同類進口機床的水平，價格卻僅為同類進口機床的20% - 25%。以上所述的實施方式，并不構成對該技術方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術方案的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種旋轉工作臺，包括用于裝夾工件的裝夾組件，其特征在于，所述旋轉工作臺還包括A軸組件、B軸組件及C軸組件,所述A軸組件包括A軸旋轉盤及帶動A軸旋轉盤繞A軸旋轉的A軸驅動機構,所述A軸驅動機構固定于底座；所述B軸組件包括帶動所述裝夾組件繞B軸回轉的B軸驅動機構及B軸固定件，B軸驅動機構固定于所述B軸固定件，所述裝夾組件連接于B軸驅動機構；所述C軸組件包括C軸聯(lián)動件、C軸支架、及帶動所述C軸聯(lián)動件和所述B軸組件繞C軸回轉的C軸驅動機構，所述C軸驅動機構固定于所述C軸支架；所述B軸組件連接于所述 C軸聯(lián)動件，所述C軸支架連接于所述A軸旋轉盤； 所述C軸垂直于所述A軸；所述B軸垂直于所述C軸，且在初始狀態(tài)與A軸同軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋轉工作臺，其特征在于，所述B軸固定件與所述C軸聯(lián)動件之間設有B軸調節(jié)螺紋副，用于調整B軸組件在B軸上的位置，使得工件中心面與C軸軸線重合；所述C軸支架通過A軸調節(jié)盤連接于所述A軸旋轉盤；所述C軸支架與所述A軸調節(jié)盤之間設有C軸調節(jié)螺紋副，用于調整C軸組件及B軸組件在C軸上的位置；所述A軸旋轉盤與所述A軸調節(jié)盤之間設有A軸調節(jié)螺紋副，用于調整A軸調節(jié)盤在同時垂直于C軸及A軸的方向上的位置，使得A軸與B軸同軸。
3.根據(jù)權利要求2所述的旋轉工作臺，其特征在于，所述B軸固定件與所述C軸聯(lián)動件之間設有將二者鎖緊的B軸鎖緊螺釘；所述C軸支架與所述A軸調節(jié)盤之間設有將二者鎖緊的C軸鎖緊螺釘；所述A軸旋轉盤與所述A軸調節(jié)盤之間設有將二者鎖緊的A軸鎖緊螺釘。
4.根據(jù)權利要求2所述的旋轉工作臺，其特征在于，所述B軸固定件與所述C軸聯(lián)動件之間設有沿B軸設置的B軸導向機構；所述C軸支架與所述A軸調節(jié)盤之間設有沿C軸設置的C軸導向機構；所述A軸旋轉盤與所述A軸調節(jié)盤之間設有沿同時垂直于C軸及A軸的方向上的直線導向機構。
5.一種數(shù)控加工機床，包括底座、主軸裝置及平移裝置，其特征在于，所述主軸裝置通過所述平移裝置連接于所述底座，所述平移裝置用于帶動所述主軸裝置沿相互垂直的X軸、Y軸及Z軸平移，所述數(shù)控加工機床還包括權利要求1-4任一項所述的旋轉工作臺，所述旋轉工作臺固定于底座，所述旋轉工作臺的A軸平行于Z軸。
6.根據(jù)權利要求5所述的數(shù)控加工機床，其特征在于，所述平移組件包括X軸平移組件、Y軸平移組件及Z軸平移組件，所述X軸平移組件連接于底座，用于帶動所述Y軸平移組件、Z軸平移組件及主軸裝置沿X軸直線移動；所述Y軸平移組件連接在所述X軸平移組件與Z軸平移組件之間，用于帶動所述Z軸平移組件及主軸裝置沿Y軸直線移動；所述Z軸平移組件連接于所述主軸裝置，用于帶動所述主軸裝置沿Z軸直線移動。
7.根據(jù)權利要求6所述的數(shù)控加工機床，其特征在于，所述Z軸平移組件包括Z軸固定件、Z軸聯(lián)動件、帶動Z軸固定件沿Z軸平移的Z軸驅動機構、平衡塊、以及鏈條機構,所述Z軸驅動機構固定于所述Z軸固定件，所述Z軸固定件連接于所述Y軸平移組件,所述主軸裝置連接于所述Z軸聯(lián)動件，所述Z軸驅動機構通過連接于所述Z軸聯(lián)動件，并帶動所述Z軸聯(lián)動件及所述主軸裝置沿Z軸移動，所述Z軸平行于豎直向； 所述鏈條機構設置在所述Z軸固定件上，其包括相互配合的鏈條和鏈輪，所述Z軸聯(lián)動件及所述平衡塊分別連接在所述鏈條的兩端；所述主軸裝置和Z軸聯(lián)動件的總重量小于或等于所述平衡塊的重量。
8.據(jù)權利要求5所述的數(shù)控加工機床，其特征在于，所述主軸裝置包括用于裝夾刀具并對工件進行加工的主軸組件、及帶動所述主軸組件繞U軸擺動的U軸組件，所述U軸垂直于所述Z軸； 所述U軸組件包括U軸驅動機構及U軸聯(lián)動件，所述U軸聯(lián)動件連接于所述U軸驅動機構，并在U軸驅動機構的帶動下繞U軸回轉，所述主軸組件連接于所述U軸聯(lián)動板。
9.根據(jù)權利要求8所述的數(shù)控加工機床，其特征在于，所述主軸組件通過Q軸組件連接于所述U軸聯(lián)動件； 所述Q軸組件包括帶動所述主軸組件沿Q軸直線移動的Q軸驅動機構，所述Q軸驅動機構固定于所述U軸聯(lián)動件，并連接于主軸組件；所述Q軸平行于所述刀具的軸向且垂直于U軸。
10.根據(jù)權利要求5所述的數(shù)控加工機床，其特征在于，所述數(shù)控加工機床還包括刀庫裝置，所述刀庫組件包括K軸組件及V軸組件,所述V軸組件包括V軸聯(lián)動件、帶動所述V軸聯(lián)動件及所述K軸組件沿V軸平移的V軸驅動機構、以及V軸固定件；所述K軸組件連接于所述V軸聯(lián)動件，所述V軸固定件連接于所述底座，所述V軸驅動機構固定于所述V軸固定件； 所述K軸組件包括用于裝夾多個刀具的刀具旋轉盤、及帶動所述刀具旋轉盤繞K軸旋轉的K軸驅動機構，所述K軸驅動機構固定于所述V軸聯(lián)動件； 所述K軸平行于所述A軸和Z軸，所述V軸垂直于所述A軸和Z軸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控加工機床及其旋轉工作臺，數(shù)控加工機床包括底座、主軸裝置、平移裝置及旋轉工作臺，主軸裝置通過平移裝置連接于底座，平移裝置用于帶動主軸裝置沿相互垂直的X軸、Y軸及Z軸平移，旋轉工作臺固定于底座。旋轉工作臺包括用于裝夾工件的裝夾組件、A軸組件、B軸組件及C軸組件，旋轉工作臺可帶動工件繞A軸、B軸及C軸回轉，刀具及工件位角度隨時可調，使得本數(shù)控加工機床更具有靈活性和柔性，可充分利用刀具的最佳切削點來進行切削，保證多樣化、柔性化與復雜化形狀產(chǎn)品的高效率、高質量加工，同時，實現(xiàn)一次裝夾工件即可高精密地完成產(chǎn)品的復合加工。
文檔編號B23Q1/25GK103084854SQ201310025660
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者林添偉 申請人:深圳市瑋之度科技發(fā)展有限公司