一种五轴磨床设备的装夹机构的制作方法

1.本实用新型涉及磨削设备技术领域，尤其涉及一种五轴磨床设备的装夹机构。


背景技术：

2.目前，加工业使用的刀具已经更新换代，传统的手动机床制造的刀具由于精度低、质量差正在逐步被淘汰，越来越多的被数控机床制造的刀具所取代。五轴联动刀具磨床主要用于加工硬质合金材料的各种类型的刀具。不同品种规格刀具可以在五轴联动刀具磨床上面独立的、完整的、自动的加工完成，在机械领域具有无可替代的重要作用。但目前国内的五轴联动磨床具有较多的缺陷，要么精密度不够高或者对加工的刀具有一定限制，亦或者是结构不够紧凑，亦或有其它的不足和缺陷，需要进一步改进。例如，五轴磨床设备中的装夹机构对待加工件的装夹不够稳固，或待加工件在磨削时容易产生弯曲。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出一种五轴磨床设备的装夹机构，可以至少在一定程度上解决上述问题之一。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种五轴磨床设备的装夹机构，用于装夹待加工件，所述待加工件具有两轴端，包括用于夹紧待加工件一端的机床夹具、用于从轴向挤压所述待加工件另一端的抵接构件、设于待加工件下方的支撑导向件；所述机床夹具由第一电机驱动以实现待加工件绕轴向转动。
6.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，待加工件向于所述抵接构件的轴端上设有插孔；所述抵接构件包括基板、可滑动地设于所述基板上的基台、用于插入所述插孔中的锥形插接件；所述基台可沿所述待加工件的轴向移动，所述锥形插接件可升降地设于所述基台上。
7.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，所述锥形插接件固定于安装台上，所述安装台向于所述基台的一面上凸设有连接块，所述连接块的顶部从上往下开设有第一连接孔；所述基台向于所述安装台的一面上凹设有供所述连接块上下滑动的容置槽，所述容置槽的顶部贯穿有第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔上螺纹连接一螺纹连接件，通过转动所述螺纹连接件实现所述安装台的升降。
8.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，所述安装台向于所述基台的一面上设有若干第三连接孔，所述第三连接孔位于所述连接块的两侧；所述基台上对应所述第三连接孔上的位置设置有第四连接孔，所述第四连接孔为槽孔，所述第四连接孔和所述第三连接孔通过螺栓固定连接。
9.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，所述抵接构件还包括固设在所述基板上的定位台，所述定位台设于所述基台的移动路径上，且所述定位台相对所述基台更靠近于所述机床夹具，所述定位台向于所述基台的一面上凹设有第五连接孔；所述
基台上设有第一通道和直径小于所述第一通道的第二通道，所述第一通道和第二通道连通且与均与所述第五连接孔同轴设置；所述第二通道相对于所述第一通道更靠近于所述第五连接孔；所述第一通道中插设有调节插销，所述调节插销的一端穿过所述第二通道并与所述第五连接孔螺纹连接，另一端设有限位块；所述调节插销上套接有弹簧，所述弹簧的一端抵接在所述限位块上，另一端抵接在所述第二通道的端面上。
10.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，所述支撑导向件包括两个并排设置的导向轮，所述待加工件的轴端架设在两个导向轮上。
11.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，所述支撑导向件还包括第一支撑板、可升降地设置在所述第一支撑板上的第二支撑板；所述导向轮可转动地设置在所述第二支撑板上。
12.作为所述五轴磨床设备的装夹机构的进一步可选方案，所述第一支撑板上设置有第六连接孔，所述第二支撑板上设置有第七连接孔，所述第六连接孔为槽孔，所述第六连接孔和所述第七连接孔通过螺栓固定连接。
13.本实用新型的有益效果有：该装夹机构能够通过抵接构件和机床夹具分别固定待加工件的两端，再通过支撑导向件对待加工件的中间部分作支撑，一方面确保待加工件固定稳固，另一方面可避免待加工件在磨削加工时产生弯曲。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例。
15.图1为一种五轴磨床设备的结构示意图；
16.图2为一种五轴磨床设备的爆炸示意图；
17.图3为所述第一线性驱动座的结构示意图；
18.图4为所述装夹机构的结构示意图；
19.图5为所述抵接构件的结构示意图；
20.图6为所述抵接构件的剖视示意图；
21.图7为所述支撑导向件的结构示意图；
22.图8为所述升降结构和所述磨削机构的结构示意图之一；
23.图9为所述升降结构和所述磨削机构的结构示意图之二；
24.图10为所述升降机构的爆炸示意图；
25.图11为所述转盘和所述减速机的结构示意图；
26.图12为所述磨削机构的爆炸示意图；
27.图13为所述砂轮和所述转盘的轴心对比示意图。
28.图中：100、机座；
29.200、第一行程机构；210、第一线性驱动座；211、座体；212、水平导轨；213、水平螺杆；214、第五电机；215、风琴罩；
30.300、第二行程机构；310、第二线性驱动座；320、移动座；
31.400、装夹机构；410、机床夹具；420、抵接构件；421、基板；422、基台；4221、容置槽；
4222、第二连接孔；4223、第四连接孔；4224、第一通道；4225、第二通道；423、锥形插接件；424、定位台；4241、第五连接孔；425、安装台；4251、连接块；4252、第一连接孔；4253、第三连接孔；4254、螺纹连接件；426、调节插销；4261、限位块；427、弹簧；430、支撑导向件；431、导向轮；432、第二支撑板；4321、第七连接孔；433、第一支撑板；4331、第六连接孔；
32.500、升降机构；510、立柱；511、升降导轨；512、避让孔；520、升降台；521、嵌孔；522、升降滑块；523、安装块；524、套孔；530、转盘；531、第一固定孔；540、第二电机；541、竖直螺杆；550、第三电机；551、减速机；560、螺纹套筒；561、第一环形安装板；562、第二环形安装板；563、筒身；
33.600、磨削机构；610、摇臂；611、第一安装孔；620、驱动箱；621、第一带轮；622、第二带轮；623、传动带；624、第二安装孔；630、机床主轴；640、第四电机；641、第三安装孔；650、砂轮；660、防护外壳；670、挡板；
34.700、待加工件；710、插孔；
35.x、第一方向；y、第二方向。
具体实施方式
36.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“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。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.参考图1-13，示出了一种五轴磨床设备，包括：
41.机座100；
42.第一行程机构200，包括固设于所述基座上的第一线性驱动座210；
43.第二行程机构300，包括可沿第一方向x滑动地设置在所述第一线性驱动座210上的第二线性驱动座310，所述第二线性驱动座310上设有可沿第二方向y滑动的移动座320，所述第一方向x和所述第二方向y于同一水平面上相互垂直；
44.装夹机构400，用于装夹待加工件700，所述装夹机构400设置在所述移动座320上，
所述装夹机构400上设有用于驱使待加工件700以第二方向y为轴线旋转的第一电机；
45.升降机构500，包括固设于所述基座上的立柱510、于所述立柱510上可沿竖直方向升降的升降台520、设于所述升降台520上的转盘530、用于驱动所述升降台520升降的第二电机540、用于驱动所述转盘530以第一方向x为轴线旋转的第三电机550；
46.磨削机构600，包括摇臂610，所述摇臂610的一端连接于所述转盘530，所述摇臂610的另一端连接有驱动箱620，所述驱动箱620上连接有机床主轴630和用于驱动所述机床主轴630的第四电机640，所述驱动箱620内设置有所述第四电机640用于驱动所述机床主轴630的传动结构；所述机床主轴630设于所述摇臂610的一侧，所述转盘530位于所述摇臂610的另一侧；所述机床主轴630连接有同轴设置的砂轮650。
47.简单而言，分别利用第一行程机构200和第二行程机构300驱使待加工件700进行第一方向x和第二方向y上的位移；利用所述装夹机构400装夹所述待加工件700，并且利用所述装夹机构400上的第一电机驱使待加工件700以第二方向y为轴线旋转；通过升降机构500驱使砂轮650进行竖直方向上的位移，并且驱使砂轮650绕第一方向x为轴线转动；从而实现对待加工件700的灵活加工。
48.在一些具体的实施方式中，为更好地固定所述待加工件700，参考图4-7，所述待加工件700具有两轴端，所述装夹机构400包括用于夹紧待加工件700一端的机床夹具410、用于从轴向挤压所述待加工件700另一端的抵接构件420、设于待加工件700下方的支撑导向件430；所述机床夹具410由第一电机驱动以实现待加工件700绕轴向转动。其中，待加工件700向于所述抵接构件420的轴端上设有插孔710；所述抵接构件420包括基板421、可滑动地设于所述基板421上的基台422、用于插入所述插孔710中的锥形插接件423；所述基台422可沿所述待加工件700的轴向移动，所述锥形插接件423可升降地设于所述基台422上。换而言之，所述基台422在所述基板421上移动，使得所述锥形插接件423靠近或远离所述待加工件700。
49.另外，所述锥形插接件423固定于安装台425上，所述安装台425向于所述基台422的一面上凸设有连接块4251，所述连接块4251的顶部从上往下开设有第一连接孔4252；所述基台422向于所述安装台425的一面上凹设有供所述连接块4251上下滑动的容置槽4221，所述容置槽4221的顶部贯穿有第二连接孔4222，所述第一连接孔4252和所述第二连接孔4222上螺纹连接一螺纹连接件4254，通过转动所述螺纹连接件4254实现所述安装台425的升降。如此，通过调节所述安装筒的高度，从而实现调节所述锥形插接件423的高度，从而便于所述锥形插接件423对应不同高度的待加工件700。另外，为进一步加强所述基台422和所述安装台425之间的连接，所述安装台425向于所述基台422的一面上设有若干第三连接孔4253，所述第三连接孔4253位于所述连接块4251的两侧；所述基台422上对应所述第三连接孔4253上的位置设置有第四连接孔4223，所述第四连接孔4223为槽孔，所述第四连接孔4223和所述第三连接孔4253通过螺栓固定连接。
50.另外，为便于使得所述锥形插接件423紧压所述待加工件700，参考图5和图6，所述抵接构件420还包括固设在所述基板421上的定位台424，所述定位台424设于所述基台422的移动路径上，且所述定位台424相对所述基台422更靠近于所述机床夹具410，所述定位台424向于所述基台422的一面上凹设有第五连接孔4241；所述基台422上设有第一通道4224和直径小于所述第一通道4224的第二通道4225，所述第一通道4224和第二通道4225连通且
与均与所述第五连接孔4241同轴设置；所述第二通道4225相对于所述第一通道4224更靠近于所述第五连接孔4241；所述第一通道4224中插设有调节插销426，所述调节插销426的一端穿过所述第二通道4225并与所述第五连接孔4241螺纹连接，另一端设有限位块4261；所述调节插销426上套接有弹簧427，所述弹簧427的一端抵接在所述限位块4261上，另一端抵接在所述第二通道4225的端面上。如此，通过拧动所述调节插销426，使得所述基台422和所述定位台424之间的距离得以改变，从而使所述锥形插接件423插入或脱离所述待加工件700的插孔710。
51.上述方案具体的，为避免待加工件700中间部分的载荷太大，从而导致磨削加工时，所述待加工件700的中间部分产生弯曲，参考图4和图7，所述支撑导向件430包括两个并排设置的导向轮431，所述待加工件700的轴端架设在两个导向轮431上。如此，所述导向轮431为所述待加工件700提供足够的支撑，避免待加工件700产生弯曲；另外，为适应不同高度的待加工件700，所述支撑导向件430还包括第一支撑板433、可升降地设置在所述第一支撑板433上的第二支撑板432；所述导向轮431可转动地设置在所述第二支撑板432上。所述第一支撑板433上设置有第六连接孔4331，所述第二支撑板432上设置有第七连接孔4321，所述第六连接孔4331为槽孔，所述第六连接孔4331和所述第七连接孔4321通过螺栓固定连接。
52.在一些具体的实施方式中，参考图8-11，所述升降机构500包括立柱510、于所述立柱510上可沿竖直方向升降的升降台520、设于所述升降台520上的转盘530、用于驱动所述升降台520升降的第二电机540、用于驱动所述转盘530以第一方向x为轴线旋转的第三电机550；所述立柱510中空，所述第三电机550固定在所述升降台520的一侧并位于所述立柱510内，所述第三电机550连接有减速机551，所述升降台520上开设有贯穿的嵌孔521，所述减速机551嵌入在所述升降台520的嵌孔521内，所述转盘530连接在所述减速机551上位于所述立柱510外。如此，所述减速机551嵌入在所述升降台520内，可以避免减速机551占据所述立柱510内的空间，使得立柱510的体积可以更小，结构紧凑，降低制造材料成本。
53.上述方案具体的，为确保所述升降台520在所述立柱510上升降顺畅，所述立柱510向于所述升降台520的一面上设置有升降导轨511，所述升降台520上设置有与所述升降导轨511滑动连接的升降滑块522；优选的，为确保所述升降台520在所述立柱510上升降稳定，所述升降导轨511有两条，所述升降滑块522有四个，两个升降滑块522对应于一升降导轨511，所述的升降滑块522两两设置在所述嵌孔521的两侧。
54.上述方案具体的，所述第二电机540设置在所述立柱510外侧，所述第二电机540传动连接有一竖直螺杆541；所述升降台520上延伸出安装块523，所述安装块523与所述竖直螺杆541螺纹连接。如此，通过使所述第二电机540正转或反转，使得所述竖直螺杆541往不同的方向转动，从而实现所述升降台520的上升或下降。另外，所述安装块523上设置有竖直的套孔524，所述套孔524内固定有螺纹套筒560，所述螺纹套筒560固定套接在所述套孔524内，所述螺纹套筒560设有与所述竖直螺杆541螺纹连接的内螺纹。所述螺纹套筒560包括第一环形安装板561、第二环形安装板562以及固定在所述第二环形安装板562上的筒身563；所述第一环形安装板561通过螺栓固定在所述安装块523的上端面，所述第二环形安装板562通过螺栓固定在所述安装块523的下端面。如此，所述安装块523通过所述螺纹套筒560连接所述竖直螺杆541，当使用到螺纹磨损后，所述升降台520的升降过程会不够顺畅；此时
可以更换所述螺纹套筒560和所述竖直螺杆541，而无需更换所述升降台520，降低维修维护的成本。
55.上述方案具体的，所述立柱510的背面设置有供所述第三电机550穿出的避让孔512，所述避让孔512为槽孔。如此，所述立柱510可以适配更多不同尺寸的电机，当需要更换第三电机550时，可以无需更换所述立柱510，降低设备改装成本。
56.在实际应用中，需要说明的是，砂轮650磨削待加工件700时，可看作砂轮650上的一点在磨削待加工件700，该点成为磨削点；磨削点的位置由砂轮650的直径和主后角角度确定。磨削点与砂轮650轴心位于不同高度，而若砂轮650的轴心与转盘530轴心位于同一高度时，那么磨削点与转盘530轴心存在偏心距离。而当所述转盘530驱使砂轮650摆动时，保持磨削位置不变，该磨床设备的其他轴就要做补偿移动，磨削点与转盘530轴心之间的偏心距离越大则补偿移动越多，越容易降低磨削精度，且会导致运行时间增加。
57.因此，参考图8、图12和图13，所述转盘530轴心的水平高度，与所述机床主轴630的轴心的水平高度之间存在高度差。所述摇臂610连接于所述转盘530的端面上设置有第一安装孔611，所述转盘530上设有第一固定孔531，所述第一安装孔611为槽孔，所述第一安装孔611和所述第一固定孔531通过螺栓实现固定；通过调节所述第一安装孔611和所述第一固定孔531之间的相对位置，从而实现调节所述转盘530轴心和所述机床主轴630轴心的高度差。如此，可以通过调节所述转盘530轴心和所述机床主轴630轴心的高度差，从而减少磨削点与转盘530轴心之间的偏心距离。具体的，通茶使用的砂轮650直径在180mm-200mm，主后角15
°
左右，此时磨削点与砂轮650轴心的高度差在25mm左右，如此，根据需要调节所述转盘530和所述摇臂610之间的相对位置。
58.上述方案具体的，为便于所述第四电机640驱动所述机床主轴630，所述驱动箱620内的传动结构包括第一带轮621、第二带轮622、用于连接所述第一带轮621和所述第二带轮622的传动带623，所述第一带轮621连接所述第四电机640，所述第二带轮622连接所述机床主轴630。而优选的，所述驱动箱620上设置有第二安装孔624，所述第二安装孔624为槽孔；所述第四电机640上设置有第三安装孔641，所述第二安装孔624和所述第三安装孔641通过螺栓固定连接；通过调节所述第二安装孔624和所述第三安装孔641之间的相对位置，从而实现调节所述第一带轮621和所述第二导轮之间的中心距。
59.上述方案具体的，为保护所述第四电机640，所述第四电机640外设置有防护外壳660；为避免磨削时产生火花或碎屑飞溅到所述转盘530上，所述砂轮650外侧设置有挡板670，所述挡板670遮挡在所述砂轮650的上方以及遮挡在所述砂轮650靠于所述摇臂610的一侧。
60.在一些具体的实施方式中，为减低设备的复杂性，从而降低制造成本，参考图2和图3，所述第一线性驱动座210和所述第二线性驱动座310结构相同，均包括座体211、设置在座体211上的两条平行设置的水平导轨212、设置在所述座体211内的水平螺杆213、用于驱动所述水平螺杆213转动的第五电机214、与所述水平螺杆213螺纹连接的固定导块；所述第一线性驱动座210中的固定导块连接所述第二线性驱动座310的底部；所述第二线性驱动座310中的固定导块连接所述移动座320的底部。换而言之，所述第一线性驱动座210中的第五电机214驱动水平螺杆213转动，从而使得第二线性驱动座310底部的固定导块沿第一线性驱动座210中的水平螺杆213移动，所述第二线性驱动座310在所述第一线性驱动座210的水
平导轨212上移动；相对的，所述移动座320在所述第二线性驱动座310上的移动原理相同。另外，为避免磨削时产生火花或碎屑飞溅到所述第一线性驱动座210和所述第二线性驱动座310中，在所述第一线性驱动座210和所述第二线性驱动座310上设置风琴罩215。
61.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并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。