一台用于车铣复合加工多轴铣削加工的智能数控机床设备的制作方法

1.本发明涉及车铣复合加工设备技术领域，具体为一台用于车铣复合加工多轴铣削加工的智能数控机床设备。


背景技术：

2.车铣复合加工是一种新型加工技术，主要针对同时需要车削与铣削的工件，将两种加工方式整合到一次装夹进行加工，降低重复定位引起的累加误差，提高了加工精度，同时在一定程度上提高了加工效率，因此被广泛应用在现在的高精度零件的车铣加工中，现有技术中的车铣复合加工，针对不同要求的加工要求，具有不同的加工特色。
3.例1：公开号为cn102126134b所公开的五轴五联动倒置式车铣复合加工装置，该发明采用床身水平方向布置的x向线性导轨上放置滑板结构，在伺服电机的驱动下滑板实现左右高速移动；在滑板的y向线性导轨上放置滑鞍和配重结构，在伺服电机的驱动下实现前后高速移动；包含倒置式电主轴单元和分度盘的单轴摆动头单元则沿滑鞍的竖直方向布置的z向线性导轨上下移动；动力刀塔安装于床身左下侧，轴向和径向的动力刀座在动力刀塔电机的驱动下，实现刀具旋转，完成铣削加工；主轴跟随分度盘摆动，具备了b轴功能；主轴既可以高速旋转，同时也具备c轴功能，配合x、y、z三轴进给，最终完成五轴五联动车铣复合加工，具有车铣复合加工功能的倒置式车铣复合加工装置，达到提高数控机床生产加工自动化水平和连续化水平；例2：又如专利号为cn106181382a所公开的一种车铣复合加工机床，包括机架、旋转台、铣头装置、铣刀刀柄、车刀刀柄和夹具组件。旋转台，包括固定座、转盘和力矩电机，固定座安装在机架上，转盘可转动地安装在固定座上端并用于安装工件；铣头装置包括安装在机架上的主轴箱、固定在主轴箱上的壳体、可转动地安装在壳体中的轴芯以及安装在主轴箱内并用于带动轴芯转动的动力源；夹具组件，包括定位销钉、定位板和多个顶位组件；定位板用于与工件可拆卸固定，该定位板的一侧设有销钉孔和拉钉，该拉钉用于插装在转盘的第一定位孔中；本发明可以实现多种加工方式，满足多种加工需要如以上两种发明，在现有技术中，均可在一定程度上满足一定工件的加工需求，但是其仍然存在较多的局限，因此需要进步一的提高：1.在现有技术中，如例1发明，其刀盘移动架采用单侧支撑，因此其支撑强度不够大，当加工零件的回转半径较大并且其上的加工面距离较远时，刀盘在加工时外伸到一定长度，降低整个刀盘的韧性，提高加工的累积误差，并且其工件固定端为固定高度，因此其可加工零件的回转半径范围不可调节，在一定程度上限制了机床本身的可加工范围。
4.2.现有技术中的的，如例2发明，其加工自动化程度差，可同步调控的部分较少，针对批量工件生产，其加工工序可设定的选择范围较少，整体控制不够灵活。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一台用于车铣复合加工多轴铣削加工的智能数控机床设
备，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一台用于车铣复合加工多轴铣削加工的智能数控机床设备,包括固定支撑机构、固定支撑机构一端所设的工件固定旋转机构、固定支撑机构侧面所设的移动机构、移动机构侧面所设的刀盘旋转机构、旋转机构下端所设的刀盘切割机构、固定支撑机构左端所设的刀盘存储机构与固定支撑机构右端所设的控制机构，所述固定支撑机构由机床水平滑移支撑组件与机床水平滑移支撑组件中间两侧所设的龙门支撑组件构成，所述工件固定旋转机构由固定安装在机床水平滑移支撑组件上端面上的升降支撑底座与升降支撑底座上端固定安装的固定旋转组件的构成，所述移动机构由固定安装在龙门支撑组件前端面左右两侧的垂直滑移组件与垂直滑移组件侧面滑配的水平滑移组件构成，所述刀盘旋转机构由固定安装在水平滑移组件前端面上的一级旋转组件、一级旋转组件侧面所设的二级旋转组件与二级旋转组件侧面所设的三级旋转组件构成。
7.优选的，所述刀盘切割机构由三级旋转组件上端所设的电机安装座v、电机安装座v上端固定安装的切割电机与切割电机主轴上固定连接的安装刀盘构成，所述刀盘存储机构由机床水平滑移支撑组件左侧面所设的刀盘底部支撑座与刀盘底部支撑座上端固定安装的存储刀盘构成，所述存储刀盘的上端均布开设有存放槽，所述控制机构由固定安装在机床水平滑移支撑组件右侧面的控制台与控制台上端固定安装的触摸屏构成，所述机床水平滑移支撑组件的下端设有床身底座，且在床身底座的上端滑配有滑动工作台面，所述床身底座的右侧固定安装有工作台驱动电机，所述滑动工作台面的下端固定套配有工作台传动螺杆，所述工作台传动螺杆上螺接有蜗杆套，所述工作台驱动电机的主轴上固定连接有与蜗杆套相啮合传动的蜗轮，所述龙门支撑组件在床身底座的左右两端固定设有竖直柱状结构的侧支撑柱，且在侧支撑柱的中间水平固定连接有水平横梁。
8.优选的，所述升降支撑底座的下端设有底座安装板，且底座安装板固定安装在滑动工作台面的上端面上，所述底座安装板的上端固定设有升降缸，所述固定旋转组件的的下端设有卡盘支撑座，且卡盘支撑座固定安装在升降缸活塞杆的上端面处，所述卡盘支撑座的侧面固定安装有卡盘旋转驱动电机，所述卡盘旋转驱动电机的主轴上并且在卡盘支撑座的另一侧固定套接有旋转卡盘。
9.优选的，所述垂直滑移组件的左右两侧对称设有设有垂直导轨，且垂直导轨固定安装在侧支撑柱的前端面上，所述垂直导轨的两端并且在侧支撑柱的前端面上垂直固定连接有螺杆支撑座i，所述螺杆支撑座i的中间套接有垂直传动螺杆，所述螺杆支撑座i的侧面固定安装有垂直驱动电机，所述垂直驱动电机的主轴与垂直传动螺杆的轴端通过联轴器相固定连接，所述垂直导轨的侧面滑配有垂直滑移座，且垂直滑移座的下端与垂直传动螺杆相螺接。
10.优选的，所述水平滑移组件的上下两端设有两条水平导轨，且水平导轨上下对称安装在垂直滑移座的外侧端面上，所述水平导轨的两端并且在垂直滑移座的外侧端面上垂直固定连接有螺杆支撑座ii，所述螺杆支撑座ii的中间套接有水平传动螺杆，所述螺杆支撑座ii的侧面固定安装有电机安装座i，且在电机安装座i的端面上固定安装有水平驱动电机，所述水平驱动电机的主轴与水平传动螺杆的轴端通过联轴器相固定连接，所述水平导轨的侧面滑配有水平滑移座，且水平滑移座的底部与水平传动螺杆相螺接。
11.优选的，所述一级旋转组件的底部设有旋转支撑座i，且旋转支撑座i固定安装在水平滑移座的外侧端面上，所述旋转支撑座i的一侧固定安装有电机安装座ii，所述电机安装座ii的端部固定安装有旋转电机i，所述旋转支撑座i的另一侧固定安装有转盘i，所述转盘i的端部设有旋转角座i，所述旋转角座i的侧面设有与转盘i相套接并且与电机安装座ii相穿配的转轴i，所述转轴i的轴端与旋转电机i的主轴通过联轴器相固定连接。
12.优选的，所述二级旋转组件的中间设有电机安装座iii，且电机安装座iii固定安装在旋转角座i的上端，所述电机安装座iii的上端固定安装有旋转电机ii，所述二级旋转组件的下端设有转盘ii，且转盘ii固定安装在旋转角座i的下端，所述转盘ii的下端设有旋转角座ii，所述旋转角座ii的上端设有转轴ii，所述转轴ii与转盘ii相套接并且与旋转角座i相穿配，所述转轴ii的轴端与旋转电机ii的主轴通过联轴器相固定连接。
13.优选的，所述三级旋转组件的中间设有电机安装座iv，所述电机安装座iv固定安装在旋转角座ii的左端，且在电机安装座iv的端面上固定安装有旋转电机iii，所述三级旋转组件的右端设有转盘iii，且转盘iii固定安装在旋转角座ii的右端，所述转盘iii的端部设有旋转角座iii，所述旋转角座iii的侧面设有转轴iii，所述转轴iii与转盘iii相套接并且与旋转角座ii相穿配，所述转轴iii的轴端与旋转电机iii的主轴通过联轴器相固定连接。
14.优选的，所述电机安装座v固定安装在旋转角座iii的上端，所述切割电机的主轴与旋转角座iii相穿配并且在旋转角座iii另一端与安装刀盘相固定套配。
15.优选的，所述触摸屏分别与工作台驱动电机、升降缸、卡盘旋转驱动电机、垂直驱动电机、水平驱动电机、旋转电机i、旋转电机ii、旋转电机iii、切割电机相电性连接。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设置合理，功能性强，具有以下优点：1.本发明中，整机的上端刀盘移动采用龙门支撑结构，同时采用可调式的工件固定旋转机构，整机的支撑更加稳固，同时刀盘的移动距离，旋转角度与刀盘的加工空间都大大增加，提高了零件的可加工尺寸范围。
17.2.本发明中，采用触摸屏对多个对工作台驱动电机、升降缸、卡盘旋转驱动电机、垂直驱动电机、水平驱动电机、旋转电机i、旋转电机ii、旋转电机iii、切割电机进行同步控制，通过合理编程，实现自动智能加工，整机的可控制点增多，可以更加灵活的选择自动加工的程式。
附图说明
18.图1为本发明整体结构轴侧视图；图2为本发明整体结构轴侧主视图；图3为上图2中b-b剖面视图；图4为本发明整体结构左视图；图5为本发明整体结构俯视图；图6为图5中d-d处剖面结构视图；图7为图6中e处局部结构放大视图。
19.图中：1、机床水平滑移支撑组件；2、龙门支撑组件；3、升降支撑底座；4、固定旋转
组件；5、垂直滑移组件；6、水平滑移组件；7、一级旋转组件；8、二级旋转组件；9、三级旋转组件；10、电机安装座v；11、切割电机；12、安装刀盘；13、刀盘底部支撑座；14、存储刀盘；15、控制台；16、触摸屏；101、床身底座；102、滑动工作台面；103、工作台驱动电机；201、侧支撑柱；202、水平横梁；301、底座安装板；302、升降缸；401、卡盘支撑座；402、卡盘旋转驱动电机；403、旋转卡盘；501、垂直导轨；502、垂直传动螺杆；503、螺杆支撑座i；504、垂直驱动电机；505、垂直滑移座；601、水平导轨；602、水平传动螺杆；603、螺杆支撑座ii；604、电机安装座i；605、水平驱动电机；606、水平滑移座；701、旋转支撑座i；702、电机安装座ii；703、旋转电机i；704、转盘i；705、旋转角座i；706、转轴i；801、电机安装座iii；802、旋转电机ii；803、转盘ii；804、旋转角座ii；805、转轴ii；901、电机安装座iv；902、旋转电机iii；903、转盘iii；904、旋转角座iii；905、转轴iii；1401、存放槽。
具体实施方式
20.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。
21.请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一台用于车铣复合加工多轴铣削加工的智能数控机床设备,包括固定支撑机构、固定支撑机构一端所设的工件固定旋转机构、固定支撑机构侧面所设的移动机构、移动机构侧面所设的刀盘旋转机构、旋转机构下端所设的刀盘切割机构、固定支撑机构左端所设的刀盘存储机构与固定支撑机构右端所设的控制机构，固定支撑机构由机床水平滑移支撑组件1与机床水平滑移支撑组件1中间两侧所设的龙门支撑组件2构成，工件固定旋转机构由固定安装在机床水平滑移支撑组件1上端面上的升降支撑底座3与升降支撑底座3上端固定安装的固定旋转组件的4构成；移动机构由固定安装在龙门支撑组件2前端面左右两侧的垂直滑移组件5与垂直滑移组件5侧面滑配的水平滑移组件6构成，其中垂直滑移组件5为整机提供垂直方向上的刀盘移动，水平滑移组件6为整体提供水平横向上的刀盘移动，而机床水平滑移支撑组件1则为工件提供底部支撑以及与刀盘的纵向相对移动；刀盘旋转机构由固定安装在水平滑移组件6前端面上的一级旋转组件7、一级旋转组件7侧面所设的二级旋转组件8与二级旋转组件8侧面所设的三级旋转组件9构成，其中，一级旋转组件7为刀盘提绕x轴横向方向上的转动，二级旋转组件8为刀盘提供z轴垂直方向上的转动，三级旋转组件9为刀盘提供y轴纵向方向上的转动，此三轴与垂直滑移组件5、水平滑移组件6一起联动形成五轴联动作业，在此五轴联动中，可观察到，无论是刀盘的旋转空间与移动空间都大大增加，因此为大型零件的车铣复合加工提供了极大便利；刀盘切割机构由三级旋转组件9上端所设的电机安装座v10、电机安装座v10上端固定安装的切割电机10与切割电机10主轴上固定连接的安装刀盘12构成，此处，刀盘切割机构中的三级旋转组件9、电机安装座v10、切割电机10为双组出现，可实现对工件表面相近加工面进行同步加工，并能同时完成两个加工部位的加工动作，提高加工效率，进一步的可以在两组切割电机10处安装相同刀具，在易磨损工序中，两刀盘可以快速切换，避免进行较长时间的换刀动作，降低了换刀时间，进一步的提高加工效率；
刀盘存储机构由机床水平滑移支撑组件1左侧面所设的刀盘底部支撑座13与刀盘底部支撑座13上端固定安装的存储刀盘14构成，存储刀盘14的上端均布开设有存放槽1401，此处，存储刀盘14的主要作用是存放车削与铣削用的刀具，存放槽1401为锥面结构，可以更加方便的将刀具的锥面刀柄导入其中，提高刀具存放的安全性；控制机构由固定安装在机床水平滑移支撑组件1右侧面的控制台15与控制台15上端固定安装的触摸屏16构成，此处触摸屏16可选为工业触摸屏一体机，通过触摸屏16可有效对整机中的所有伺服电机进行编程控制，在大批量加工中，可进行一次编程，循环加工，使整机具有自动化与智能化的加工能力；机床水平滑移支撑组件1的下端设有床身底座101，且在床身底座101的上端滑配有滑动工作台面102，床身底座101的右侧固定安装有工作台驱动电机103，滑动工作台面102的下端固定套配有工作台传动螺杆，工作台传动螺杆上螺接有蜗杆套，工作台驱动电机103的主轴上固定连接有与蜗杆套相啮合传动的蜗轮，通过工作台驱动电机103可驱动滑动工作台面102在床身底座101上沿纵向方向进行水平移动；龙门支撑组件2在床身底座101的左右两端固定设有竖直柱状结构的侧支撑柱201，且在侧支撑柱201的中间水平固定连接有水平横梁202，侧支撑柱201为垂直滑移组件5提供竖直支撑，水平横梁202为水平滑移组件6提供水平支撑。
22.进一步的，升降支撑底座3的下端设有底座安装板301，且底座安装板301固定安装在滑动工作台面102的上端面上，底座安装板301的上端固定设有升降缸302，固定旋转组件的4的下端设有卡盘支撑座401，且卡盘支撑座401固定安装在升降缸302活塞杆的上端面处，卡盘支撑座401的侧面固定安装有卡盘旋转驱动电机402，卡盘旋转驱动电机402的主轴上并且在卡盘支撑座401的另一侧固定套接有旋转卡盘403，此处，通过升降缸302的升降，可调整旋转卡盘403中心到滑动工作台面102上端面的半径距离，进而调节旋转卡盘403上可安装工件的安装半径，提高工件的可加工尺寸范围。
23.进一步的，垂直滑移组件5的左右两侧对称设有设有垂直导轨501，且垂直导轨501固定安装在侧支撑柱201的前端面上，垂直导轨501的两端并且在侧支撑柱201的前端面上垂直固定连接有螺杆支撑座i 503，螺杆支撑座i 503的中间套接有垂直传动螺杆502，螺杆支撑座i 503的侧面固定安装有垂直驱动电机504，垂直驱动电机504的主轴与垂直传动螺杆502的轴端通过联轴器相固定连接，垂直导轨501的侧面滑配有垂直滑移座505，且垂直滑移座505的下端与垂直传动螺杆502相螺接，通过垂直驱动电机504驱动垂直传动螺杆502带动垂直滑移座505在竖直方向上进行位移。
24.进一步的，水平滑移组件6的上下两端设有两条水平导轨601，且水平导轨601上下对称安装在垂直滑移座505的外侧端面上，水平导轨601的两端并且在垂直滑移座505的外侧端面上垂直固定连接有螺杆支撑座ii 603，螺杆支撑座ii 603的中间套接有水平传动螺杆602，螺杆支撑座ii 603的侧面固定安装有电机安装座i 604，且在电机安装座i 604的端面上固定安装有水平驱动电机605，水平驱动电机605的主轴与水平传动螺杆602的轴端通过联轴器相固定连接，水平导轨601的侧面滑配有水平滑移座606，且水平滑移座606的底部与水平传动螺杆602相螺接，通过水平驱动电机605驱动水平传动螺杆602带动水平滑移座606沿水平横向方向上进行位移。
25.进一步的，一级旋转组件7的底部设有旋转支撑座i 701，且旋转支撑座i 701固定
安装在水平滑移座606的外侧端面上，旋转支撑座i 701的一侧固定安装有电机安装座ii 702，电机安装座ii 702的端部固定安装有旋转电机i 703，旋转支撑座i 701的另一侧固定安装有转盘i 704，转盘i 704的端部设有旋转角座i 705，旋转角座i 705的侧面设有与转盘i 704相套接并且与电机安装座ii 702相穿配的转轴i 706，转轴i 706的轴端与旋转电机i 703的主轴通过联轴器相固定连接，此处转盘i 704外圆上均布刻有角度尺寸标记，旋转电机i 703驱动转轴i 706控制旋转角座i 705旋转时，二级旋转组件8、三级旋转组件9、电机安装座v10、切割电机10与安装刀盘12一同绕x轴横向位旋转，进而使安装刀盘12下端刀头相对旋转卡盘403前端装夹工件的加工角度发生改变。
26.进一步的，二级旋转组件8的中间设有电机安装座iii 801，且电机安装座iii 801固定安装在旋转角座i 705的上端，电机安装座iii 801的上端固定安装有旋转电机ii 802，二级旋转组件8的下端设有转盘ii 803，且转盘ii 803固定安装在旋转角座i 705的下端，转盘ii 803的下端设有旋转角座ii 804，旋转角座ii 804的上端设有转轴ii 805，转轴ii 805与转盘ii 803相套接并且与旋转角座i 705相穿配，转轴ii 805的轴端与旋转电机ii 802的主轴通过联轴器相固定连接，旋转电机ii 802驱动转轴ii 805控制旋转角座ii 804旋转时，三级旋转组件9、电机安装座v10、切割电机10与安装刀盘12一同绕z轴垂直方位旋转，进而使安装刀盘12下端刀头相对旋转卡盘403前端装夹肝功能件的加工角度发生改变。
27.进一步的，三级旋转组件9的中间设有电机安装座iv 901，电机安装座iv 901固定安装在旋转角座ii 804的左端，且在电机安装座iv 901的端面上固定安装有旋转电机iii 902，三级旋转组件9的右端设有转盘iii 903，且转盘iii 903固定安装在旋转角座ii 804的右端，转盘iii 903的端部设有旋转角座iii 904，旋转角座iii 904的侧面设有转轴iii 905，转轴iii 905与转盘iii 903相套接并且与旋转角座ii 804相穿配，转轴iii 905的轴端与旋转电机iii 902的主轴通过联轴器相固定连接，旋转电机iii 902驱动转轴iii 905控制旋转角座iii 904旋转时，电机安装座v10、切割电机10与安装刀盘12一同绕y轴纵向方位旋转，进而使安装刀盘12下端刀头相对旋转卡盘403前端装夹肝功能件的加工角度发生改变。
28.进一步的，电机安装座v10固定安装在旋转角座iii 904的上端，切割电机10的主轴与旋转角座iii 904相穿配并且在旋转角座iii 904另一端与安装刀盘12相固定套配，工作时，切割电机10带动安装刀盘12旋转对工件进行铣削加工。
29.进一步的，触摸屏16分别与工作台驱动电机103、升降缸302、卡盘旋转驱动电机402、垂直驱动电机504、水平驱动电机605、旋转电机i 703、旋转电机ii 802、旋转电机iii 902、切割电机10相电性连接，通过触摸屏16可同步控制工作台驱动电机103、升降缸302、卡盘旋转驱动电机402、垂直驱动电机504、水平驱动电机605、旋转电机i 703、旋转电机ii 802、旋转电机iii 902、切割电机10运行，并且可以同时操控工作台驱动电机103、升降缸302、卡盘旋转驱动电机402、垂直驱动电机504、水平驱动电机605、旋转电机i 703、旋转电机ii 802、旋转电机iii 902、切割电机10的转速与运行时间，进而实现整机的自动化智能数控加工。
30.工作原理：工作时，先根据工件的旋转直径，通过触摸屏16控制升降缸302的升降完成旋转卡盘403到滑动工作台面102上端面加工半径的高度调节，根据工件的加工工序，
在触摸屏16上对工作台驱动电机103、升降缸302、卡盘旋转驱动电机402、垂直驱动电机504、水平驱动电机605、旋转电机i 703、旋转电机ii 802、旋转电机iii 902、切割电机10进行对应的编辑设定，使其在对应的时间与工位处完成对应工件加工方位、刀具加工角度、刀具切割速度与刀具进给速度的设定，工件装夹到旋转卡盘403上后，可启动触摸屏16进行设定程式的加工动作，整个过程自动进行，相对与回转直径较大、加工面角度较多、加工面相对距离较大的工件，本发明可以较好的完成整个加工，相对于其他车铣复合加工设备，本发明的整体可调节程度较大，并且其可编程控制的调节方向较多，可以更加灵活的设定加工程式。
31.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。