一种环保型数控五轴四铣刀端面铣床的制作方法

1.本发明属于数控铣床技术领域，具体涉及一种环保型数控五轴四铣刀端面铣床。


背景技术：

2.随着现代城市的发展，住宅逐渐以多层和高层住宅楼为主，出于节约、环保、标准化和批量化需要，住宅公寓楼门窗开始以统一规格的定制化的工业铝型材门窗形式出现和生产。但是现有的端面铣床的整体尺寸较大，且在对型材进行加工时，其切削进给运动无效冗余多，整体效率低。而且在工件铣削过程中，端面铣床产生的切屑、油烟等容易发生飞溅，对周围的环境产生严重的污染，不符合现在的环保要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，针对现有端面铣床效率低、不环保的缺陷，提出并设计一种环保型数控五轴四铣刀端面铣床，以解决上述技术问题，使端面铣床同时满足高效率和高环保的要求。
4.为了实现上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：一种环保型数控五轴四铣刀端面铣床，其包括床身，所述床身的一侧设置有进料组件，所述床身的另一侧设置有五轴四铣刀铣削组件，所述五轴四铣刀铣削组件的下方设置有切屑收集箱，所述五轴四铣刀组件包括设置在床身上的水平的x轴导轨，所述x轴导轨上滑动连接有x轴滑块，所述x轴滑块上安装有刀架立柱，所述刀架立柱的左右两侧分别设置有竖直的z轴导轨一和z轴导轨二，所述z轴导轨一和z轴导轨二上分别滑动连接有z轴滑块一和z轴滑块二，所述z轴滑块一和z轴滑块二上分别设置有相互平行的水平的y轴导轨一和y轴导轨二，所述y轴导轨一和y轴导轨二均与所述x轴导轨垂直，在所述y轴导轨一和y轴导轨二上分别滑动连接有y轴滑块一和y轴滑块二，所述y轴滑块一的端部和y轴滑块二的端部上分别安装有主轴一和主轴二，所述主轴一的头尾两端分别安装有铣刀一和铣刀二，所述主轴二的头尾两端分别安装有铣刀三和铣刀四。这样在工件加工过程中，本发明可以通过对四把铣刀进行组合，提供多种铣榫尺寸，以满足各种型材端面上的铣榫要求，同时提高工件加工速度。
5.本发明的进一步改进还有，所述主轴一或主轴二上设置有翻转组件，所述翻转组件能够驱动对应的主轴在与x轴导轨垂直的竖直平面内翻转90度，从而使五轴四铣刀组件在具备铣榫功能的同时具备切断工件的功能。
6.本发明的进一步改进还有，所述y轴滑块一上设置有调整座一和调整座二，所述调整座一和调整座二设置在翻转组件的一侧，所述调整座一上安装有限位件一，所述调整座二上安装有限位件二；在所述翻转组件上设置有定位部一、定位部二；当主轴一的轴线与y轴导轨一平行时，所述翻转组件上的定位部一与限位件一接触，翻转组件无法继续旋转；当主轴一的轴线为竖直状态时，所述翻转组件上的定位部二与限位件二接触，翻转组件无法继续旋转。从而对翻转组件的旋转角度进行限制，避免主轴一或主轴二翻转过度，影响工件的铣削精度。
7.本发明的进一步改进还有，所述进料组件包括安装在床身上的进料口工作台，所述进料口工作台的左右两侧设置有进料口侧支撑板，所述进料口侧支撑板的上端设置进料口顶板，所述进料口工作台、进料口侧支撑板和进料口顶板构成一个进料口；在所述进料口的上端设置有压料气缸，压料气缸的缸体固定安装在进料口顶板上，所述压料气缸的活塞杆沿竖直方向进行移动，所述压料气缸的活塞杆的端部设置有压板，所述压板能够在所述压料气缸的活塞杆的驱动下与进料口工作台上的工件接触，对待加工工件进行压料，避免其在铣削过程中发生移动，影响铣削效果。
8.本发明的进一步改进还有，所述压板上靠近工件加工端的一侧固定连接有用来遮挡进料口的内侧挡尘板，所述内侧挡尘板的尺寸与进料口的尺寸相适应，这样在压板压料过程中，内侧挡尘板随压板下移，并对进料口的上部空间进行遮挡，避免切屑、油烟等从进料口上部空间内飞出，防止污染环境。
9.本发明的进一步改进还有，所述压板上设置有吹气孔，所述吹气孔的上部可拆卸安装有气管接头，所述气管接头连接有吹气组件；所述压板的下表面上靠近工件加工端的一端和远离工件加工端的一端均安装有一个塑料垫，其中靠近工件加工端一端的塑料垫上远离工件加工端一侧的侧壁设置为倾斜侧壁，所述倾斜侧壁的下端向靠近工件加工端的方向倾斜；两个塑料垫之间存在缝隙，所述缝隙位于吹气孔的下方，所述吹气孔和两个塑料垫之间的缝隙连通；两个塑料垫之间的缝隙内可拆卸安装气幕导向板，所述气幕导向板上靠近工件加工端的一侧设置为斜面，所述斜面的下端向靠近工件加工端的方向倾斜；所述气管接头吹出的气体能够从气幕导向板的斜面与塑料垫的倾斜侧壁之间的缝隙中喷出，从而从上向下和向内喷射出一个气幕，并通过该气幕阻挡切屑、油烟等进入工件内部或者进入相邻工件之间的缝隙内，从而进一步避免切屑、油烟等从进料口处飞出。同时，还可以通过塑料垫缓冲压板与工件之间的冲击力，避免压伤工件。
10.本发明的进一步改进还有，所述压料气缸的数量至少为两个，所述压料气缸在进料口顶板上沿工件进料方向依次均匀设置，每个压料气缸的活塞杆端部都设置有一个压板，每个压板上都设置有一组吹气组件，所述内侧挡尘板设置在最靠近工件加工端的压板上，相邻的两个压板之间的缝隙处安装有防尘接板。这样既能保证工件受力均匀，又能形成多道气幕，提高气幕阻挡切屑和废油气外溢的能力。
11.本发明的进一步改进还有，所述进料口内设置有用来对工件进行x轴导轨方向定位的侧导板，所述y轴滑块一或y轴滑块二上靠近工件的一端设置有用来对工件进行y轴导轨一方向定位的y向定位板，从而通过侧导板和y向定位板在加工前实现对工件的预定位。
12.本发明的进一步改进还有，还包括定位板护罩和护罩摆臂，所述定位板护罩位于y向定位板的外侧，所述定位板护罩的一端与护罩摆臂的一端连接，所述护罩摆臂与对应的滑块铰接，所述护罩摆臂上还连接有旋转驱动组件，所述旋转驱动组件能够驱动护罩摆臂绕护罩摆臂与对应的滑块之间的铰接点进行旋转。这样在工件加工过程中，可以通过定位板护罩对定位板进行保护，防止切屑等碰到或粘到定位板上，影响定位板下次定位时的定位精度。
13.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
14.1)本发明中在压板上设置有内侧挡尘板和吹气孔，以及设置有吹气组件，其在吹气孔和吹气组件的联合作用下可以形成气幕，防止切屑、油烟等进入工件内部或者进入相
邻工件之间的缝隙内，同时，通过内侧挡尘板阻挡切屑、油烟等进入压板上侧空间内，从而进一步避免切屑、油烟等从进料口处飞出，并保护外部环境；
15.2)本发明中采用了单柱结构，两个主轴之间的间距很小，切削进给运动的无效冗余少，效率高；
16.3)本发明中的四把铣刀可以根据工件的加工要求进行灵活的组合，以满足工件端面上的各种深度、宽度的铣榫要求；而且基本上一次x轴进给走刀即可完成工件端面的加工，提高了加工效率和精度；
17.4)本发明中的主轴还可以进行翻转，改变铣刀的切割方向，使本铣床除了具备铣榫功能外，还兼具切断工件的功能；
18.5)本发明中将对工件进行进料方向定位的y向定位板与五轴四铣刀组件集成在了一起，不需要单独在床身上设置导轨等组件，从而使整个床身的结构变得紧凑，且减少占用空间。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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发明的一些实施例，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。
20.图1为本发明具体实施方式的结构示意图；
21.图2为本发明具体实施方式处于铣榫状态时的结构示意图；
22.图3为本发明具体实施方式处于切断状态时的结构示意图；
23.图4为本发明具体实施方式处于铣榫状态时翻转组件的结构示意图；
24.图5为图3中ⅰ处的放大图；
25.图中：1.01、床身，1.02、x轴导轨，1.03、x轴滑块，1.04、齿条，1.05、地脚，1.06、x轴限位块，1.07、缓冲块，1.08、切屑收集箱；
26.2.01、刀架立柱，2.02、z轴导轨二，2.03、z轴滑块二，2.04、y轴滑块二，2.05、y轴导轨二，2.06、铣刀三，2.07、主轴二，2.08、铣刀四，2.09、铣刀一，2.10、主轴一，2.11、铣刀二，2.12、y向定位板，2.13、定位板固定座，2.14、定位板护罩，2.15、护罩摆臂，2.16、护罩回转座，2.17、护罩回转轴，2.18、旋转气缸，2.19、z轴导轨一，2.20、x轴伺服电机，2.21、减速器，2.22、齿轮，2.23、转换气缸，2.24、翻转臂，2.25、调整座一，2.26、限位件一，2.27、调整座二，2.28、限位件二，2.29、y轴滑块一，2.30、z轴滑块一，2.31、y轴导轨一；
27.3.01、进料口工作台，3.02、进料口侧支撑板，3.03、进料口顶板，3.04、导向轴承，3.05、导向轴，3.06、压料气缸，3.07、侧导板，3.08、分气块，3.09、压板，3.10、塑料垫，3.11、气幕导向板，3.12、气管接头，3.13、气管，3.14、内侧挡尘板，3.15、防尘接板，3.16、前气控室门，3.17辅助进料支撑架，3.18斜面，3.19吹气孔，3.20倾斜侧壁；
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他
实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1至图5所示，本发明提供一种环保型数控五轴四铣刀端面铣床，其包括床身1.01，所述床身1.01的下方设置有地脚1.05，所述床身1.01的一侧设置有进料组件，所述床身1.01的另一侧设置有五轴四铣刀铣削组件，在所述五轴四铣刀铣削组件的下方设置有切屑收集箱1.08，且所述切屑收集箱1.08与床身1.01之间优选采用抽拉结构。此外，在整个铣床的四周和顶部包裹有全包围钣金组件，所述全包围钣金组件的顶部设置有空气过滤器，使铣床加工过程产生的油烟等经过空气过滤器过滤后再排入大气。
30.具体地，所述五轴四铣刀铣削组件包括设置在床身1.01上的水平的x轴导轨1.02，且所述x轴导轨1.02的方向与进料组件上工件进料方向垂直，所述x轴导轨1.02上滑动连接有x轴滑块1.03，所述x轴滑块1.03上连接有用于驱动x轴滑块1.03在x轴导轨1.02上滑动的x轴驱动组件，所述x轴驱动组件优选采用齿轮2.22齿条1.04结构，即在所述x轴滑轨上设置齿条1.04，在所述x轴滑块1.03上设置能够与所述齿条1.04啮合的齿轮2.22，并将齿轮2.22与x轴伺服电机2.20和减速器2.21传动连接，从而使x轴滑块1.03在齿轮2.22、齿条1.04的作用下沿x轴导轨1.02水平移动。进一步地，为了避免x轴滑块1.03在所述x轴导轨1.02上移动过度，在所述x轴导轨1.02的端部设置有x轴限位块1.06，且在所述x轴限位块1.06上远离x轴导轨1.02端部的一端设置有缓冲块1.07。
31.所述x轴滑块1.03上还安装有刀架立柱2.01，所述刀架立柱2.01的左右两侧分别设置有竖直的z轴导轨一2.19和z轴导轨二2.02，所述z轴导轨一2.19和z轴导轨二2.02上分别滑动连接有z轴滑块一2.30和z轴滑块二2.03，所述z轴滑块一2.30和z轴滑块二2.03上分别连接有z轴驱动组件一和z轴驱动组件二。所述z轴驱动组件一能够驱动z轴滑块一2.30在z轴导轨一2.19上竖直滑动，所述z轴驱动组件二能够驱动z轴滑块二2.03在z轴导轨二2.02上竖直滑动。其中，所述z轴驱动组件一和z轴驱动组件二优选采用相同的驱动结构，且所述驱动结构优选采用滚珠丝杠结构，即在对应的z轴导轨上安装丝杠螺母组和丝杠支撑座，并将所述丝杠螺母组中的螺母与对应的滑块连接，所述丝杠螺母组中的丝杠通过联轴器与伺服电机连接，且所述伺服电机优选带有刹车结构的伺服电机。
32.所述z轴滑块一2.30和z轴滑块二2.03上还分别设置有相互平行的水平的y轴导轨一2.31和y轴导轨二2.05，且所述y轴导轨一2.31和y轴导轨二2.05均与所述x轴导轨1.02垂直，所述y轴导轨一2.31和y轴导轨二2.05的方向与进料组件上工件进料方向平行。此外，在所述y轴导轨一2.31和y轴导轨二2.05上分别滑动连接有y轴滑块一2.29和y轴滑块二2.04，所述y轴滑块一2.29和y轴滑块二2.04上分别连接有y轴驱动组件一和y轴驱动组件二。所述y轴驱动组件一能够驱动y轴滑块一2.29在y轴导轨一2.31上水平滑动，所述y轴驱动组件二能够驱动y轴滑块二2.04在y轴导轨二2.05上水平滑动。且所述y轴驱动组件一和y轴驱动组件二均优选采用与所述z轴驱动组件一和z轴驱动组件二相同的驱动结构。此外，所述y轴滑块一2.29的端部和y轴滑块二2.04的端部上还分别安装有主轴一2.10和主轴二2.07，所述主轴一2.10和主轴二2.07均优选采用双头主轴，并在所述主轴一2.10的头尾两端分别安装铣刀一2.09和铣刀二2.11，在所述主轴二2.07的头尾两端分别安装铣刀三2.06和铣刀四2.08。且所述铣刀一2.09、铣刀二2.11、铣刀三2.06和铣刀四2.08均优选采用锯片式大直径铣刀，以满足各种铣榫深度的需要。
33.这样本发明在对工件进行加工时，可以通过刀架立柱2.01在x轴导轨1.02方向的
移动实现主切削运动；通过z轴滑块一2.30、z轴滑块二2.03分别在z轴导轨一2.19、z轴导轨二2.02上的竖直运动实现对对应铣刀的竖直z向定位；通过y轴滑块一2.29、y轴滑块二2.04分别在y轴导轨一2.31、y轴导轨二2.05上的水平运动实现对铣刀铣榫深度的调整。
34.进一步地，作为优选，为了使本铣床能够对工件进行切断处理，本发明还在主轴一2.10或主轴二2.07上设置有翻转组件，所述翻转组件能够驱动对应的主轴在与x轴导轨1.02垂直的竖直平面内翻转90度。具体地，以设置在主轴一2.10上的翻转组件为例，所述翻转组件包括转换气缸2.23、翻转轴、翻转臂2.24。其中，所述转换气缸2.23的缸体一端铰接在所述y轴滑块一2.29上远离主轴一2.10的一端处，所述翻转臂2.24的一端铰接在所述y轴滑块一2.29上靠近主轴一2.10的一端处，且所述翻转臂2.24的另一端与所述转换气缸2.23的活塞杆端部铰接。所述翻转臂2.24还与翻转轴固定连接，所述翻转轴与主轴一2.10固定连接。这样在转换气缸2.23的活塞杆伸出时，其可以推动翻转臂2.24进行旋转，进而带动翻转轴转动，并带动主轴一2.10进行翻转。进一步地，在所述翻转臂2.24的一侧还设置有调整座一2.25和调整座二2.27，所述调整座一2.25上靠近翻转臂2.24的一侧上安装限位件一2.26，在所述调整座二2.27上靠近翻转臂2.24的一侧上安装限位件二2.28，所述限位件一2.26和限位件二2.28均优选采用螺栓，并通过螺纹连接安装在对应的调整座上；另外，在所述翻转臂2.24上靠近转换气缸2.23的一端设置定位部一，在所述翻转臂2.24上远离转换气缸2.23的一端设置定位部二。其中，在翻转组件驱动主轴一2.10旋转的过程中，当主轴一2.10的轴线与y轴导轨一平行时，所述翻转臂2.24上的定位部一与限位件一2.26接触，翻转臂2.24无法继续旋转，此时主轴一2.10上的铣刀处于切断状态；当主轴一2.10的轴线为竖直状态时，所述翻转臂2.24上的定位部二与限位件二2.28接触，翻转臂2.24无法继续旋转，且此时主轴一2.10上的铣刀处于铣榫状态。
35.另外，所述进料组件包括安装在床身1.01上的进料口工作台3.01，所述进料口工作台3.01的左右两侧设置有进料口侧支撑板3.02，所述进料口侧支撑板3.02的上端设置进料口顶板3.03，且所述进料口工作台3.01、进料口侧支撑板3.02和进料口顶板3.03构成一个进料口。在所述进料口的下端设置有气控室，所述气控室的前侧设置有前气控室门3.16；在所述进料口的上端设置有压料气缸3.06，压料气缸3.06的缸体固定安装在进料口顶板3.03上，所述压料气缸3.06的活塞杆沿竖直方向进行移动，所述压料气缸3.06的活塞杆的端部设置有压板3.09，且所述压板3.09能够在所述压料气缸3.06的活塞杆的驱动下与进料口工作台3.01上的工件接触。此外，为了方便对工件进行支撑，在所述进料口工作台3.01的外侧优选设置有辅助进料支撑架3.17，且所述辅助进料支撑架3.17的下端优选安装脚轮。
36.进一步地，作为优选，在所述压板3.09上靠近工件加工端的一侧固定连接内侧挡尘板3.14，并使所述内侧挡尘板3.14的尺寸与进料口的尺寸相适应，具体地，所述内侧挡尘板3.14的宽度大于或等于两个进料口侧支撑板3.02之间的距离，所述内侧挡尘板3.14的高度大于或等于的进料口工作台3.01与进料口顶板3.03之间的距离，且所述内侧挡尘板3.14与进料口顶板3.03之间的连接方式优选为滑动连接，所述内侧挡尘板3.14与进料口侧支撑板3.02之间的连接方式优选为滑动连接。这样在压板3.09向下移动的过程中，内侧挡尘板3.14可以随压板3.09向下滑动，并将进料口遮挡住，从而防止切屑和废气等进入压板3.09的上侧空间并飞出。
37.在所述压板3.09上还设置有吹气孔3.19和吹气组件，其中，所述吹气孔3.19的上
部可拆卸安装气管接头3.12，所述吹气组件包括分气块3.08和气管3.13，所述气管3.13的输出端与气管接头3.12连接，所述气管3.13的输入端与分气块3.08的输出端连接，所述分气块3.08的输入端与气源连接，且所述分气块3.08连接的气源与所述压料气缸3.06连接的气源优选采用同一个气源，但所述压料气缸3.06与气源之间的气路和分气块3.08与气源之间的气路为两个不同的分支气路。
38.在所述压板3.09的下表面上靠近工件加工端的一端和远离工件加工端的一端均安装一个塑料垫3.10，其中，靠近工件加工端一端的塑料垫3.10上远离工件加工端一侧的侧壁设置为倾斜侧壁3.20，所述倾斜侧壁3.20的下端向靠近工件加工端的方向倾斜。另外，在两个塑料垫3.10之间存在缝隙，所述缝隙位于吹气孔3.19的下方，且所述吹气孔3.19与两个塑料垫3.10之间的缝隙连通。所述两个塑料垫3.10之间的缝隙内可拆卸安装有气幕导向板3.11，所述气幕导向板3.11上靠近工件加工端的一侧设置为斜面，所述斜面的下端向靠近工件加工端的方向倾斜，且所述气管接头3.12吹出的高压气体能且仅能在气幕导向板3.11的斜面3.18与塑料垫3.10的倾斜侧壁3.20之间的窄缝中从上向下和向内喷射而出，喷出的气体在气幕导向板3.11的斜面3.18与塑料垫3.10的倾斜侧壁3.20作用下，形成一个下端向靠近工件加工端的方向倾斜的气幕，以阻挡加工过程中产生的切屑和油烟等飞出。
39.更进一步地，本发明中为了保证压板3.09在上下移动过程中不发生倾斜，在所述压板3.09上还设置有导向轴3.05，在所述进料口顶板3.03上设置有导向孔，所述导向轴3.05从导向孔内穿过，且在所述导向孔与导向轴3.05之间优选设置导向轴承3.04。这样在压板3.09上下移动过程中，可以通过导向轴3.05和导向孔对压板3.09进行竖直方向的导向。进一步地，为了保证压板3.09与工件之间受力均匀，作为优选，本发明中压料气缸3.06的数量至少为两个，所述压料气缸3.06在进料口顶板3.03上沿工件进料方向依次均匀设置，且每个压料气缸3.06的活塞杆端部都设置有一个压板3.09，且所述内侧挡尘板3.14设置在最靠近工件加工端的压板3.09上，每个压板3.09上都设置有一组吹气组件，从而形成多道气幕，并大大提高气幕阻挡切屑和废油气外溢的能力。此外，在相邻的两个压板3.09之间的缝隙处安装有防尘接板3.15，防止切屑或废气等从相邻压板3.09之间的缝隙处飞出。
40.进一步地，为了方便对进料口内的工件进行定位，本发明在所述进料口内设置有与进料方向平行的侧导板3.07，并通过所述侧导板3.07对进料口内的工件进行x轴导轨方向的定位。本发明还在所述y轴滑块一2.29或y轴滑块二2.04上靠近工件的一端设置有y向定位板2.12，并通过y向定位板2.12对工件进行y轴导轨一方向的定位。
41.更进一步地，作为优选，本发明还在对应的y轴滑块上设置有定位板护罩2.14和护罩摆臂2.15，所述定位板护罩2.14设置在y向定位板2.12的外侧，且所述定位板护罩2.14能够在护罩摆臂2.15的旋转下实现打开动作和关闭动作。具体地，将所述定位板护罩2.14的一端与护罩摆臂2.15的一端可拆卸连接在一起；并在对应的y轴滑块上设置护罩回转座2.16，在所述护罩回转座2.16上设置护罩回转轴2.17，使所述护罩回转轴2.17与护罩摆臂2.15可转动连接，从而使整个护罩摆臂2.15与y轴滑块铰接在一起。其中，所述护罩回转座2.16优选设置在所述y轴滑块上远离对应主轴的一端，且所述护罩回转座2.16优选与所述护罩摆臂2.15上远离定位板护罩2.14的一端可转动连接在一起。此外，在对应的y轴滑块上还安装有用来驱动护罩摆臂2.15绕护罩摆臂2.15与对应的y轴滑块之间的铰接点进行旋转的旋转驱动组件。所述旋转驱动组件优选为旋转气缸2.18，且所述旋转气缸2.18的缸体固
定安装在对应的y轴滑块上，所述旋转气缸2.18的活塞杆端部与护罩摆臂2.15铰接，且优选与护罩摆臂2.15的中部铰接。这样可以通过旋转气缸2.18中活塞杆的伸出动作或缩回动作驱动护罩摆臂2.15绕护罩摆臂2.15与对应的y轴滑块之间的铰接点进行旋转，实现定位板护罩2.14的打开或关闭动作。另外，所述旋转驱动组件还可以为四连杆机构或旋转电机驱动机构。
42.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。