專利名稱：一種高精度數控設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于孔系零件加工設備領域，具體是涉及一種高精度孔數控設備。
背景技術：
孔系零件一般多面有孔，需要多面加工；而孔系零件上孔的形狀和位置正確與否， 直接影響到機器的性能、精度和壽命。目前通常采取的加工工藝采用對被加工零件上的孔系進行順序加工的方式逐個加工，中間需刀庫自動換刀操作。由于其加工工藝為單軸逐個孔順序加工并需刀庫自動換刀操作，對于多面加工，需多次更換裝夾方式，故其加工周期較長，生產效率較低，如果達到同樣生產節(jié)拍，需多臺加工設備，設備投資巨大。機群式加工工藝，按工種功能進行組織結構分解和機床布置，組建機群式車間，用以滿足某幾類零件加工工藝要求。由于其加工工藝為多臺普通設備加工，具有設備品種多、 人員多、生產效率低、勞動強度大，產品穩(wěn)定性差，管理復雜，生產技能要求高，不能滿足大批量生產要求。加工效率低；而且對操作人員的技能要求高，加工精度不穩(wěn)定。
實用新型內容本實用新型一種高精度數控設備，包括機架，全數字數控系統(tǒng)，所述的機架上設置有動力頭組件，所述的動力頭組件包括至少兩個用于加工同一工件的加工主軸；所述加工主軸與全數字數控系統(tǒng)電連接，所述全數字數控系統(tǒng)它包括收發(fā)器、編碼器信號輸入接口、 電流信號接口、功率驅動接口和可編程邏輯器件，串行通信口通過收發(fā)器與可編程邏輯器件的USB通信串行接口連接，編碼器信號輸入接口的信號輸出端與可編程邏輯器件的編碼器信號輸入端連接，電流信號接口的電流信號輸出端與可編程邏輯器件的電流信號輸入端連接，所述可編程邏輯器件的功率驅動信號輸出端和功率驅動接口的信號輸入端連接。所述的數控設備，其中，所述的機架包括工作臺，所述的工作臺上設置有從相互垂直的方向對工件同時進行加工的臥式動力頭和立式動力頭，立式動力頭的加工主軸豎直向上布置。所述的數控設備，其中，所述的機架包括底座，所述的工作臺設置在底座上，所述的立式動力頭兩側的底座上設置有從兩相對側面對工件進行加工的一組動力頭。所述的數控設備，其中，所述的底座上固設有第一直線導軌，臥式動力頭的軸線方向與第一直線導軌的長度方向一致，工作臺與底座之間通過第一直線導軌構成滑動配合。所述的數控設備，其中，所述的底座上設置有與工作臺配合使用的工件定位機構和驅動工作臺沿第一直線導軌滑動的第一驅動機構。所述的數控設備，其中，所述的第一驅動機構包括固設在底座上的第一步進電機， 底座的朝向工作臺的板面上設置有第一滾珠絲杠，第一滾珠絲杠與固設在工作臺上的螺母構成絲桿螺母配合，第一步進電機驅動第一滾珠絲杠運行以帶動工作臺沿第一直線導軌滑動。本實用新型的有益效果是，利用本實用新型的加工設備能從不同部位對孔系零件同時進行加工，同時減少加工過程中定位和裝夾操作的次數；相對于現有的加工設備能顯著提高加工效率和加工精度。
圖1是實用新型的結構示意圖；圖2是實用新型中的全數字數控系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型一種高精度數控設備，包括機架，全數字數控系統(tǒng) 20，所述的機架上設置有動力頭組件，所述的動力頭組件包括至少兩個用于加工同一工件的加工主軸；所述的加工主軸中的步進電機接口 2047與全數字數控系統(tǒng)20電連接，所述全數字數控系統(tǒng)20它包括收發(fā)器2042、編碼器信號輸入接口 2045、電流信號接口 2046、功率驅動接口 2044和可編程邏輯器件2043，串行通信口通過收發(fā)器與可編程邏輯器件的USB 通信串行接口連接，編碼器信號輸入接口 2045的信號輸出端與可編程邏輯器件的編碼器信號輸入端連接，電流信號接口的電流信號輸出端與可編程邏輯器件的電流信號輸入端連接，所述可編程邏輯器件的功率驅動信號輸出端和功率驅動接口 2044的信號輸入端連接。 為了方面全數字數控系統(tǒng)20的使用，特設置一模擬量輸出接口 2048，和一模擬量輸入接口 2049，所述的數控設備，其中，所述的機架包括工作臺，所述的工作臺上設置有從相互垂直的方向對工件同時進行加工的臥式動力頭和立式動力頭，立式動力頭的加工主軸豎直向上布置。所述的數控設備，其中，所述的機架包括底座，所述的工作臺設置在底座上，所述的立式動力頭兩側的底座上設置有從兩相對側面對工件進行加工的一組動力頭。所述的數控設備，其中，所述的底座上固設有第一直線導軌，臥式動力頭的軸線方向與第一直線導軌的長度方向一致，工作臺與底座之間通過第一直線導軌構成滑動配合。所述的數控設備，其中，所述的底座上設置有與工作臺配合使用的工件定位機構和驅動工作臺沿第一直線導軌滑動的第一驅動機構。所述的數控設備，其中，所述的第一驅動機構包括固設在底座上的第一步進電機， 底座的朝向工作臺的板面上設置有第一滾珠絲杠，第一滾珠絲杠與固設在工作臺上的螺母構成絲桿螺母配合，第一步進電機驅動第一滾珠絲杠運行以帶動工作臺沿第一直線導軌滑動。如圖1所示，一種數控設備，包括機架1，全數字數控系統(tǒng)20，所述的機架1上設置有動力頭組件，所述的動力頭組件包括至少兩個用于加工同一工件7的加工主軸。所述的動力頭組件可以設置為單個動力頭上設置兩個或多個加工主軸，也可以是兩個動力頭上各設置一個或多個加工主軸，還可以是三個或多個動力頭的組合，加工時將工件7要加工的位置與動力頭組件上加工主軸的位置對準并固定工件7，開動位于工件7旁側的動力頭即可實現對工件7不同部位的孔同時進行加工；因為本實用新型具有至少兩個加工主軸， 可以同時對工件7不同部位的孔進行加工，相對于單軸順序加工的設備能顯著提高加工效率；并且，因為可以同時加工不同的孔，也就減少加工過程中定位和裝夾操作的次數，降低了人員操作的不穩(wěn)定性和誤差，提高了加工精度。如圖1所示，本發(fā)明的機架1包括工作臺1A，工作臺IA上設置臥式動力頭11和立式動力頭10，臥式動力頭11的加工主軸的軸線平行于工作臺IA的上臺面，立式動力頭 10的加工主軸的軸線垂直于工作臺IA的上平面，臥式動力頭11和立式動力頭10的加工面相互垂直，并在兩個動力頭上各設置至少一個加工主軸，本實用新型設置為臥式動力頭 11上設置了 4個軸線相互平行的加工主軸，在立式動力頭10上設置兩個軸線相互平行的加工主軸，臥式動力頭11用于從側面對工件7進行加工，立式動力頭10用于從底面對工件7 進行加工。對一般的多面體孔系零件，一個方向的動力頭對工件的一面進行加工，本實用新型可以對工件相鄰的兩面同時進行加工；本實用新型也適用于對異型孔系零件的不同部位同時進行加工，比如圓柱形孔系零件的側面只有一個面，前述的動力頭組件的六個加工主軸仍然可以對工件7上不同位置的孔進行加工，提高加工效率，減少加工制造成本。本使用新型的機架1還包括底座1B，所述的工作臺IA設置在底座IB上，所述的立式動力頭10兩側的底座IB上設置從兩相對側面對工件7進行加工的一組動力頭21、22，動力頭21、22上各設置至少一個加工主軸；本實用新型在動力頭21和動力頭22上各設置兩個加工主軸，動力頭21和立式動力頭10、動力頭22的平面投影大致位于同一直線上，臥式動力頭11的投影處于該直線外且位于該直線以立式動力頭10的投影為垂足的垂線上，立式動力頭10的位置低于上述三個動力頭構成的平面并從底面對工件7進行加工，上述三個動力頭從三個側面對工件7進行加工，這樣，通過動力頭21、22與臥式動力頭11和立式動力頭10的配合，可以實現對工件7從四個方向同時加工，進一步提高了加工效率。底座IB上固設有第一直線導軌12，臥式動力頭11的加工主軸的軸線方向與第一直線導軌12的長度方向一致，也就是說立式動力頭10的軸線方向垂直于第一直線導軌的長度方向，第一直線導軌12設置為固定在底座IB上的雙列滑軌，與滑軌配合的滑座固定在工作臺IA底面，工作臺IA與底座IB之間通過第一直線導軌12的滑軌與滑座構成滑動配
I=I O這樣可以移動工作臺1A，改換工作臺IA和臥式動力頭11、立式動力頭10的位置， 在不改換工件7的位置的情況下，對工件7的不同部位進行加工，提高加工速度。所述的底座IB上設置有與工作臺IA配合使用的工件定位機構，可以方便地對工件7進行移動和定位；并且，底座IB上設置有驅動工作臺IA滑動的第一驅動機構，以便于牽引工作臺IA的滑動。第一驅動機構包括設置在工作臺IA與底座IB之間的牽引工作臺IA移動的第一滾珠絲杠8，第一滾珠絲杠8位于第一直線導軌12的雙列滑軌之間且與第一直線導軌12的長度方向平行，與第一滾珠絲杠8配合的螺母固接在工作臺IA底面，第一滾珠絲杠8的一端設置第一步進電機13作為動力，第一步進電機13固定在底座IB上；啟動第一步進電機 13，第一步進電機13帶動第一滾珠絲杠8運行以帶動工作臺IA沿第一直線導軌12在底座 IB上作直線滑動。第一滾珠絲杠8和第一步進電機13的設置能更方便地移動工作臺1A，減輕操作人員的勞動強度，第一步進電機13還可以與全數字數控系統(tǒng)20電連接，實現設備的程序化控制。作為優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的工件定位機構包括門架3，門架3的兩根立柱31固接在底座IB上，且分立于工作臺IA兩側，固設在立柱31上的橫梁32的長度方向垂直于工作臺IA的運動方向，橫梁32上設置有沿橫梁32的長度方向運動的大拖板4和驅動大拖板4沿橫梁32的長度方向運動的第二驅動機構，大拖板4上設置有沿豎直方向運動的小拖板5和驅動小拖板5沿豎直方向運動的第三驅動機構，大、小拖板的板面相互平行且平行于橫梁32的長度方向，也就是垂直于工作臺IA的運動方向，且大、小拖板的板面面向工作臺IA和動力頭21、22，小拖板5的板面上設置有固定工件7的夾具6 ；工作時的高精度孔系零件多面加工數控設備，其動力頭21、動力頭22、臥式動力頭11的平面投影構成一個以臥式動力頭11為頂點的等腰三角形，立式動力頭10和夾具的投影落在上述等腰三角形的底邊中點上，夾具6上的工件7與動力頭21、動力頭22、臥式動力頭11位于同一高度，立式動力頭10位于工件7下正下方。這樣的工件定位機構可以將固定在夾具6上的工件7進行橫向或豎向移動，將工件7不同部位移動到加工主軸所對應的位置進行加工；并且，大拖板4沿第二直線導軌14的水平運動，小拖板5沿第三直線導軌17的豎直運動，配合工作臺 IA沿第一直線導軌12垂直于大、小拖板平面的縱向運動，構成了三維直角坐標系，可以實現更多的位置變化和定位組合；進一步擴大設備可加工的范圍。第二驅動機構具體地說就是大拖板4與橫梁32之間設置有第二直線導軌14，第二直線導軌14的雙列滑軌固定在橫梁32上，與雙列滑軌配合的滑座固定在大拖板4上，大拖板4與橫梁32之間構成滑動配合，大拖板4能在外界牽引力作用下沿滑軌在橫梁32上做平行于橫梁32的長度方向的直線滑動；在橫梁32面向大拖板4的側面設置牽引大拖板 4運動的第二滾珠絲桿15，與第二滾珠絲桿15配合的螺母固接在大拖板4面向橫梁32的板面上，第二滾珠絲桿15平行于第二直線導軌14的長度方向且位于兩列滑軌之間，第二滾珠絲桿15的一端設置第二步進電機16作為動力，第二步進電機16固定在橫梁 32 一端；啟動第二步進電機16，第二步進電機16帶動第二滾珠絲桿15運行以帶動大拖板 4沿第二直線導軌14在橫梁32上作直線滑動。第三驅動機構包括小拖板5與大拖板4之間設置第三直線導軌17，第三直線導軌17的雙列滑軌固定在大拖板4上，與雙列滑軌配合的滑座固定在小拖板5上，小拖板5與大拖板4通過第三直線導軌17構成滑動配合，小拖板5能在外界牽引力作用下沿第三直線導軌17的滑軌在大拖板4上作沿豎直方向的直線滑動；為了更方便地移動小拖板，大拖板4面向小拖板5的板面上設置牽引小拖板5運動的第三滾珠絲桿18，與第三滾珠絲桿18配合的螺母固接在小拖板5面向大拖板4的板面上， 第三滾珠絲桿18平行于第三直線導軌17的長度方向且位于兩列滑軌之間，該絲桿一端設置第三步進電機19作為動力，第三步進電機19固定在大拖板4上；啟動第三步進電機19， 第三步進電機19帶動第三滾珠絲桿18運行以帶動小拖板5沿第三直線導軌17在大拖板 4上作直線滑動。上述的動力頭上的加工主軸的刀具接口均設置為可拆卸連接，方便不同刀具的更換，滿足安裝不同刀具進行不同操作的需要，這樣，可以在加工主軸上同時裝配多個不同刀具，減少同一工件7加工過程中換刀的次數和時間，提高加工效率。所述的動力頭上的電機均與全數字數控系統(tǒng)20電連接，步進電機13、16、19也與數控系統(tǒng)20電連接；這樣通過全數字數控系統(tǒng)20的設定程序，就可實現對動力頭電機的轉速實現程序化控制，以及通過控制步進電機13、16、19實現對工件7的移動、定位和對工作臺IA的移動、定位程序化控制； 不僅比手動操作提高效率，而且減少人員加工、定位的不穩(wěn)定性和誤差，提高加工精度。圖1所示即為本發(fā)明的優(yōu)化實施方案，下面結合圖1，以加工正六面體孔系零件為例對加工過程進行詳細描述首先，將工件7固定到夾具6上然后全數字數控系統(tǒng)20控制步進電機13、16、19轉動以驅動滾珠絲桿帶動工作臺1A、大拖板4、小拖板5沿各自的滑軌移動，使工件7要加工的位置同時對準最多個數的加工主軸，并鎖定工件7的位置；動力頭加工主軸上的刀具即可在全數字數控系統(tǒng)20的控制下對工件7不同面的孔進行加工；上述的加工完成后，全數字數控系統(tǒng)20控制步進電機13、16、19對工件7和工作臺IA的重新定位，定位后繼續(xù)加工；待工件7上述幾個面上的加工完成后卸下夾具6上的工件7，將工件7 未加工的兩面換到臥式動力頭11和立式動力頭10所對的位置，用上述方法繼續(xù)進行加工直至工件7六個面上的孔全部加工完成。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求1.一種高精度數控設備，其特征在于包括機架，全數字數控系統(tǒng)，所述的機架上設置有動力頭組件，所述的動力頭組件包括至少兩個用于加工同一工件的加工主軸；所述加工主軸與全數字數控系統(tǒng)電連接，所述全數字數控系統(tǒng)它包括收發(fā)器、編碼器信號輸入接口、 電流信號接口、功率驅動接口和可編程邏輯器件，串行通信口通過收發(fā)器與可編程邏輯器件的USB通信串行接口連接，編碼器信號輸入接口的信號輸出端與可編程邏輯器件的編碼器信號輸入端連接，電流信號接口的電流信號輸出端與可編程邏輯器件的電流信號輸入端連接，所述可編程邏輯器件的功率驅動信號輸出端和功率驅動接口的信號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的數控設備，其特征在于所述的機架包括工作臺，所述的工作臺上設置有從相互垂直的方向對工件同時進行加工的臥式動力頭和立式動力頭，立式動力頭的加工主軸豎直向上布置。
3.根據權利要求2所述的數控設備，其特征在于所述的機架包括底座，所述的工作臺設置在底座上，所述的立式動力頭兩側的底座上設置有從兩相對側面對工件進行加工的一組動力頭。
4.根據權利要求3所述的數控設備，其特征在于所述的底座上固設有第一直線導軌， 臥式動力頭的軸線方向與第一直線導軌的長度方向一致，工作臺與底座之間通過第一直線導軌構成滑動配合。
5.根據權利要求4所述的數控設備，其特征在于所述的底座上設置有與工作臺配合使用的工件定位機構和驅動工作臺沿第一直線導軌滑動的第一驅動機構。
6.根據權利要求5所述的數控設備，其特征在于所述的第一驅動機構包括固設在底座上的第一步進電機，底座的朝向工作臺的板面上設置有第一滾珠絲杠，第一滾珠絲杠與固設在工作臺上的螺母構成絲桿螺母配合，第一步進電機驅動第一滾珠絲杠運行以帶動工作臺沿第一直線導軌滑動。
專利摘要一種高精度數控設備，包括機架，全數字數控系統(tǒng)，機架上設置有動力頭組件，動力頭組件包括至少兩個用于加工同一工件的加工主軸；加工主軸與全數字數控系統(tǒng)電連接，全數字數控系統(tǒng)它包括收發(fā)器、編碼器信號輸入接口、電流信號接口、功率驅動接口和可編程邏輯器件，串行通信口通過收發(fā)器與可編程邏輯器件的USB通信串行接口連接，編碼器信號輸入接口的信號輸出端與可編程邏輯器件的編碼器信號輸入端連接。本實用新型的加工設備能從不同部位對孔系零件同時進行加工，同時減少加工過程中定位和裝夾操作的次數；相對于現有的加工設備能顯著提高加工效率和加工精度。
文檔編號B23B47/20GK202129467SQ20112016434
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權日2011年5月19日
發(fā)明者宋貝貝 申請人:宋貝貝