專利名稱：一種數(shù)控加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械加工設(shè)備，具體為一種可進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換，既能 加工普通零件上復(fù)雜曲面又能加工回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面的數(shù)控加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前常用的數(shù)控銑床僅能加工普通零件上的復(fù)雜曲面，而數(shù)控車床僅能 加工回轉(zhuǎn)外圓復(fù)雜曲面，因此在進(jìn)行單件或小批量不同類型零件生產(chǎn)時(shí)，需 要使用兩臺(tái)或多臺(tái)不同的設(shè)備，經(jīng)濟(jì)上是一種浪費(fèi)，使用上效率低，操作也 非常不方便。因此，對(duì)于單件或小批量零件的生產(chǎn)，現(xiàn)在仍然采用傳統(tǒng)的機(jī) 床和常規(guī)的機(jī)械加工方式。但這種傳統(tǒng)的加工方式只能加工簡(jiǎn)單的平面或曲 面，無(wú)法滿足三維復(fù)雜曲面零部件的加工需要。因此，小尺寸、多用途、低 價(jià)格的數(shù)控加工設(shè)備是市場(chǎng)的急需產(chǎn)品。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，設(shè)計(jì)一種數(shù)控 加工設(shè)備，該設(shè)備可進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換，既能加工普通零件上的復(fù)雜曲面，又能 加工回轉(zhuǎn)體外圓的復(fù)雜曲面，且具有體積小，結(jié)構(gòu)精，用途廣，成本低等特 占。
"V、 O
本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種數(shù)控加工設(shè)備， 其特征在于該設(shè)備包括床體、工作臺(tái)、三維綜合加工系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)；所述床體由框架和支撐型材組成；所述三維綜合加工系統(tǒng)包括銑刀機(jī) 構(gòu)、主軸機(jī)構(gòu)、X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述主軸機(jī) 構(gòu)安裝在床體的前部，包括連軸器、主軸支撐法蘭盤、主軸和主軸交流伺服 電機(jī)，所述連軸器與主軸支撐法蘭盤安裝于床體的左右兩側(cè)，主軸的兩端分 別安裝在連軸器與主軸支撐法蘭盤上，主軸交流伺服電機(jī)與主軸連接，并可 驅(qū)動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于床體的底部；所述Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于床體的后部；所述X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并可沿對(duì) 稱的第一 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌和第二 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)；所述工作臺(tái)安裝在X
軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌左右運(yùn)動(dòng)；所述銑刀機(jī)
構(gòu)包括銑刀和驅(qū)動(dòng)銑刀運(yùn)動(dòng)的銑刀電機(jī)，銑刀機(jī)構(gòu)安裝在z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的z
軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上下移動(dòng)，銑刀機(jī)構(gòu)在空間上位于工作 臺(tái)之上；所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備同時(shí)具有普通零件復(fù)雜 曲面加工系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)，且可在兩套加工系統(tǒng)之間進(jìn) 行功能轉(zhuǎn)換，相應(yīng)加工普通零件上復(fù)雜曲面或者加工回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面， 并且具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，適用性好，用途廣泛，成本低廉等特點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的右視結(jié)構(gòu)示意圖4為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的左視結(jié)構(gòu)示意圖5為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的后視結(jié)構(gòu)示意圖6為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)方框圖7為本實(shí)用新型數(shù)控加工設(shè)備一種實(shí)施例的加工流程計(jì)算機(jī)程序框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型。本實(shí)用新型權(quán)利要求 不受具體實(shí)施例的限制。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的數(shù)控加工設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱數(shù)控設(shè)備)，其特征在于該 數(shù)控設(shè)備包括床體、工作臺(tái)、三維綜合加工系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述三 維綜合加工系統(tǒng)包括普通零件復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工 系統(tǒng)，并且依靠工作臺(tái)能夠在所述兩套加工系統(tǒng)之間進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換。
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備具體結(jié)構(gòu)包括(參見(jiàn)圖l一7)床體1、工作臺(tái)2、 三維綜合加工系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；所述床體1由矩形框架和支撐型材組成；所述三維綜合加工系統(tǒng)主要包括銑刀機(jī)構(gòu)3、主軸機(jī)構(gòu)4、 X軸傳動(dòng)機(jī)
構(gòu)5、 Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7;所述主軸機(jī)構(gòu)4安裝在床體1的 前部；所述Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6安裝于床體1的底部；所述Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7安裝 于床體1的后部；所述X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5安裝于Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6上，并可沿對(duì) 稱的第一 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1'前后運(yùn)動(dòng)；所述工作 臺(tái)2安裝在X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5的X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1上，并可沿X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌
5. 1左右運(yùn)動(dòng)；所述銑刀機(jī)構(gòu)3安裝在Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7的Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌7. 1 上，并可沿Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌7. 1上下移動(dòng)，銑刀機(jī)構(gòu)3在空間上位于工作臺(tái)2 之上；所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備所述的銑刀機(jī)構(gòu)3 (參見(jiàn)圖2)包括銑刀3. 1和驅(qū) 動(dòng)銑刀3. 1運(yùn)動(dòng)的銑刀電機(jī)3. 2。所述的銑刀機(jī)構(gòu)3用于加工普通零件上的 復(fù)雜曲面；
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備所述的主軸機(jī)構(gòu)4 (參見(jiàn)圖1、 5)包括連軸器 4.1、主軸支撐法蘭盤4.2、主軸4.3和主軸交流伺服電機(jī)4.4;所述主軸機(jī) 構(gòu)4中的連軸器4. 1與主軸支撐法蘭盤4. 2安裝于床體1的左右兩側(cè)，主軸 4. 3的兩端分別安裝在連軸器4. 1與主軸支撐法蘭盤4. 2上，主軸交流伺服 電機(jī)4. 4與主軸4. 3連接，并可驅(qū)動(dòng)主軸4. 3回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
所述X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5 (參見(jiàn)圖1、 2、 3)包括X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1和X軸 交流伺服電機(jī)5.2;
所述Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6 (參見(jiàn)圖1)包括左、右對(duì)稱的第一 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌
6. 1和第二 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. T以及Y軸交流伺服電機(jī)6. 2;
所述Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7 (參見(jiàn)圖3)包括Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌7. 1和Z軸交流伺 服電機(jī)7.2。
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備所述的工作臺(tái)2為普通零件復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)和回 轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)換的中介機(jī)構(gòu)。工作臺(tái)2的三維運(yùn)動(dòng)分別 由X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5、 Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7在所述計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)完成。其中，工作臺(tái)2的上下運(yùn)動(dòng)由Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7完成，左 右運(yùn)動(dòng)由X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5完成；前后運(yùn)動(dòng)由Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6完成。
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備依靠工作臺(tái)2能夠在所述兩套加工系統(tǒng)之間進(jìn)行功 能轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行普通零件復(fù)雜曲面加工時(shí)，所述工作臺(tái)2、銑刀機(jī)構(gòu)3、 X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5、 Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7構(gòu)成所述普通零件復(fù)雜曲 面加工系統(tǒng)。在此狀態(tài)下，工作臺(tái)2的功能為放置被加工零件，放置過(guò)程由 人工完成。所述銑刀機(jī)構(gòu)3安裝在Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌7. 1上，并可沿Z軸傳動(dòng)導(dǎo) 軌7. l上下移動(dòng)；銑刀電機(jī)3.2帶動(dòng)銑刀3. l運(yùn)動(dòng)；放置被加工零件的工作 臺(tái)2沿X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1做左右運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)2和X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1 —并沿 左、右對(duì)稱的第一 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1'做前后運(yùn) 動(dòng)。通過(guò)相應(yīng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即可完成普通零件復(fù)雜曲面的加工。
在進(jìn)行回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工時(shí)，工作臺(tái)2、主軸機(jī)構(gòu)4、 X軸傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)5和Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6構(gòu)成所述回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面加工系統(tǒng)。在此狀態(tài) 下，工作臺(tái)2的功能為安裝車刀機(jī)構(gòu)，安裝過(guò)程由人工完成。先由人工將工 件安裝于主軸4.3上，再將所需車刀機(jī)構(gòu)安裝在工作臺(tái)2之上，通過(guò)主軸交 流伺服電機(jī)4. 4帶動(dòng)安裝回轉(zhuǎn)工件的主軸機(jī)構(gòu)4旋轉(zhuǎn)工作，安裝車刀機(jī)構(gòu)的 工作臺(tái)2沿X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1的左右運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)2和X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1 — 并沿左、右對(duì)稱的第一 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1'前后運(yùn) 動(dòng)。通過(guò)相應(yīng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即可完成回轉(zhuǎn)體外圓復(fù)雜曲面的加工。
需說(shuō)明的是，本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備所述的"上、下"、"前、后"、 "左、右"等零部件的安裝或運(yùn)動(dòng)方位詞是針對(duì)操作工位面而言，只具有相 對(duì)性，或者僅是為了敘述方便，不代表該安裝位置的唯一性。本實(shí)用新型數(shù) 控設(shè)備的具體實(shí)施例完全可以根據(jù)需要做非本質(zhì)的適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括CAM硬件和C雇軟件，基本 為現(xiàn)有技術(shù)。其中，CAM硬件部分包括四軸運(yùn)動(dòng)控制卡8、 X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)伺 服驅(qū)動(dòng)器10、 Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)器11、 Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)器12、 主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)器9以及輸入和輸出設(shè)備。CAM硬件部分通過(guò)對(duì)應(yīng)的 伺服驅(qū)動(dòng)器與加工部分的對(duì)應(yīng)的交流伺服電機(jī)相連接(參見(jiàn)圖6);所述輸 入和輸出設(shè)備包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。CAM軟件部分采用Visual C+十作為 開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)編寫本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備的專用程序(參見(jiàn)圖7)。依據(jù)所給的 專用程序框圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易編寫出具體的CAM程序。
本實(shí)用新型數(shù)控設(shè)備工作過(guò)程與原理如下(參見(jiàn)圖6、 7):數(shù)控加工 設(shè)備專用程序先將被加工零件的三維CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控加工數(shù)據(jù)文件，然 后根據(jù)加工數(shù)據(jù)文件的要求，驅(qū)動(dòng)四軸運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，伺服驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)相應(yīng)的交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的交流伺服電機(jī)將完成以下驅(qū)動(dòng) 任務(wù)主軸機(jī)構(gòu)4的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌5. 1的左右移動(dòng)運(yùn)動(dòng)；左右對(duì) 稱的第一 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1和第二 Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌6. 1'的前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；Z 軸傳動(dòng)導(dǎo)軌7. 1的上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過(guò)相應(yīng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，完成相應(yīng)零件的圓 滿加工。
本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控加工設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括床體、工作臺(tái)、三維綜合加工系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；所述床體由框架和支撐型材組成；所述三維綜合加工系統(tǒng)包括銑刀機(jī)構(gòu)、主軸機(jī)構(gòu)、X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述主軸機(jī)構(gòu)安裝在床體的前部，包括連軸器、主軸支撐法蘭盤、主軸和主軸交流伺服電機(jī)，所述連軸器與主軸支撐法蘭盤安裝于床體的左右兩側(cè)，主軸的兩端分別安裝在連軸器與主軸支撐法蘭盤上，主軸交流伺服電機(jī)與主軸連接，并可驅(qū)動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于床體的底部；所述Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于床體的后部；所述X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并可沿對(duì)稱的第一Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌和第二Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)；所述工作臺(tái)安裝在X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌左右運(yùn)動(dòng)；所述銑刀機(jī)構(gòu)包括銑刀和驅(qū)動(dòng)銑刀運(yùn)動(dòng)的銑刀電機(jī)，銑刀機(jī)構(gòu)安裝在Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上下移動(dòng)，銑刀機(jī)構(gòu)在空間上位于工作臺(tái)之上；所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控加工設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括床體、工作臺(tái)、三維綜合加工系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；床體由框架和支撐型材組成；三維綜合加工系統(tǒng)包括銑刀機(jī)構(gòu)、主軸機(jī)構(gòu)、X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；主軸機(jī)構(gòu)安裝在床體的前部，Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于床體的底部；Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于床體的后部；X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并可沿對(duì)稱的第一Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌和第二Y軸傳動(dòng)導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)安裝在X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿X軸傳動(dòng)導(dǎo)軌左右運(yùn)動(dòng)；銑刀機(jī)構(gòu)安裝在Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿Z軸傳動(dòng)導(dǎo)軌上下移動(dòng)，銑刀機(jī)構(gòu)在空間上位于工作臺(tái)之上；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括CAM硬件和CAM軟件。
文檔編號(hào)B23P23/00GK201357311SQ20092009583
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者宣伯凱, 張順心, 松 李, 鵬 楊, 曄 肖, 許曉云, 臣 馬 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)