专利名称：一种数控加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械加工设备，具体为一种可进行功能转换，既能加工 普通零件上复杂曲面又能加工回转体外圆复杂曲面的数控加工设备。
背景技术：
目前常用的数控铣床仅能加工普通零件上的复杂曲面，而数控车床仅能 加工回转外圆复杂曲面，因此在进行单件或小批量不同类型零件生产时，需 要使用两台或多台不同的设备，经济上是一种浪费，使用上效率低，操作也 非常不方便。因此，对于单件或小批量零件的生产，现在仍然采用传统的机 床和常规的机械加工方式。但这种传统的加工方式只能加工简单的平面或曲 面，无法满足三维复杂曲面零部件的加工需要。因此，小尺寸、多用途、低 价格的数控加工设备是市场的急需产品。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计一种数控加工 设备，该设备可进行功能转换，既能加工普通零件上的复杂曲面，又能加工 回转体外圆的复杂曲面，且具有体积小，结构精，用途广，成本低等特点。
本发明解决所述技术问题的技术方案是设计一种数控加工设备，其特 征在于该设备包括床体、工作台、三维综合加工系统及计算机控制系统；所 述床体由框架和支撑型材组成；所述三维综合加工系统包括铣刀机构、主轴 机构、X轴传动机构、Y轴传动机构和Z轴传动机构；所述主轴机构安装在 床体的前部，包括连轴器、主轴支撑法兰盘、主轴和主轴交流伺服电机，所 述连轴器与主轴支撑法兰盘安装于床体的左右两侧，主轴的两端分别安装在 连轴器与主轴支撑法兰盘上，主轴交流伺服电机与主轴连接，并可驱动主轴 回转运动；所述Y轴传动机构安装于床体的底部；所述Z轴传动机构安装于 床体的后部；所述X轴传动机构安装于Y轴传动机构上，并可沿对称的第一Y轴传动导轨和第二 Y轴传动导轨前后运动；所述工作台安装在X轴传动机 构的X轴传动导轨上，并可沿X轴传动导轨左右运动；所述铣刀机构包括铣 刀和驱动铣刀运动的铣刀电机，铣刀机构安装在Z轴传动机构的Z轴传动导 轨上，并可沿Z轴传动导轨上下移动，铣刀机构在空间上位于工作台之上；
所述计算机控制系统包括CAM硬件和CAM软件。
与现有技术相比，本发明一台数控加工设备同时具有普通零件复杂曲面 加工系统和回转体外圆复杂曲面加工系统，且可在两套加工系统之间进行功 能转换，相应加工普通零件上复杂曲面或者加工回转体外圆复杂曲面，并且 具有机构简单，体积小，适用性好，用途广泛，成本低廉等特点。
图1为本发明数控加工设备一种实施例的主视结构示意图2为本发明数控加工设备一种实施例的俯视结构示意图3为本发明数控加工设备一种实施例的右视结构示意图4为本发明数控加工设备一种实施例的左视结构示意图5为本发明数控加工设备一种实施例的后视结构示意图6为本发明数控加工设备一种实施例的控制系统方框图7为本发明数控加工设备一种实施例的加工流程计算机程序框图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。本发明权利要求不受具体 实施例的限制。
本发明设计的数控加工设备(以下简称数控设备)，其特征在于该数控 设备包括床体、工作台、三维综合加工系统及计算机控制系统，所述三维综 合加工系统包括普通零件复杂曲面加工系统和回转体外圆复杂曲面加工系 统，并且依靠工作台能够在所述两套加工系统之间进行功能转换。
本发明数控设备具体结构包括(参见图1一7)床体1、工作台2、三维 综合加工系统及计算机控制系统；所述床体1由矩形框架和支撑型材组成； 所述三维综合加工系统主要包括铣刀机构3、主轴机构4、 X轴传动机构5、 Y轴传动机构6和Z轴传动机构7;所述主轴机构4安装在床体1的前部；所述Y轴传动机构6安装于床体1的底部；所述Z轴传动机构7安装于床体
1的后部；所述X轴传动机构5安装于Y轴传动机构6上，并可沿对称的第 一 Y轴传动导轨6. 1和第二 Y轴传动导轨6. 1'前后运动；所述工作台2安 装在X轴传动机构5的X轴传动导轨5. 1上，并可沿X轴传动导轨5. 1左右 运动；所述铣刀机构3安装在Z轴传动机构7的Z轴传动导轨7. 1上，并可 沿Z轴传动导轨7.1上下移动，铣刀机构3在空间上位于工作台2之上；所 述计算机控制系统包括CAM硬件和C颜软件。
本发明数控设备所述的铣刀机构3 (参见图2)包括铣刀3. 1和驱动铣 刀3. 1运动的铣刀电机3. 2。所述的铣刀机构3用于加工普通零件上的复杂 曲面；
本发明数控设备所述的主轴机构4 (参见图1、 5)包括连轴器4.1、主 轴支撑法兰盘4. 2、主轴4. 3和主轴交流伺服电机4. 4;所述主轴机构4中 的连轴器4. 1与主轴支撑法兰盘4. 2安装于床体1的左右两侧，主轴4. 3的 两端分别安装在连轴器4.1与主轴支撑法兰盘4.2上，主轴交流伺服电机 4.4与主轴4. 3连接，并可驱动主轴4. 3回转运动。
所述X轴传动机构5 (参见图1、 2、 3)包括X轴传动导轨5. 1和X轴 交流伺服电机5.2;
所述Y轴传动机构6 (参见图1)包括左、右对称的第一 Y轴传动导轨 6. 1和第二 Y轴传动导轨6. T以及Y轴交流伺服电机6. 2;
所述Z轴传动机构7 (参见图3)包括Z轴传动导轨7. 1和Z轴交流伺 服电机7.2。
本发明数控设备所述的工作台2为普通零件复杂曲面加工系统和回转体 外圆复杂曲面加工系统功能转换的中介机构。工作台2的三维运动分别由X 轴传动机构5、 Y轴传动机构6和Z轴传动机构7在所述计算机控制系统控 制下协调完成。其中，工作台2的上下运动由Z轴传动机构7完成，左右运 动由X轴传动机构5完成；前后运动由Y轴传动机构6完成。
本发明数控设备依靠工作台2能够在所述两套加工系统之间进行功能转 换。在进行普通零件复杂曲面加工时，所述工作台2、铣刀机构3、 X轴传 动机构5、 Y轴传动机构6和Z轴传动机构7构成所述普通零件复杂曲面加 工系统。在此状态下，工作台2的功能为放置被加工零件，放置过程由人工完成。所述铣刀机构3安装在Z轴传动导轨7. 1上，并可沿Z轴传动导轨
7. 1上下移动；铣刀电机3. 2带动铣刀3. 1运动；放置被加工零件的工作台
2沿X轴传动导轨5. 1做左右运动；工作台2和X轴传动导轨5. 1 —并沿 左、右对称的第一 Y轴传动导轨6. 1和第二 Y轴传动导轨6. T做前后运 动。通过相应的复合运动，即可完成普通零件复杂曲面的加工。
在进行回转体外圆复杂曲面加工时，工作台2、主轴机构4、 X轴传动 机构5和Y轴传动机构6构成所述回转体外圆复杂曲面加工系统。在此状态 下，工作台2的功能为安装车刀机构，安装过程由人工完成。先由人工将工 件安装于主轴4. 3上，再将所需车刀机构安装在工作台2之上，通过主轴交 流伺服电机4, 4带动安装回转工件的主轴机构4旋转工作，安装车刀机构的 工作台2沿X轴传动导轨5. 1的左右运动，工作台2和X轴传动导轨5. 1 — 并沿左、右对称的第一 Y轴传动导轨6. 1和第二 Y轴传动导轨6. 1'前后运 动。通过相应的复合运动，即可完成回转体外圆复杂曲面的加工。
需说明的是，本发明数控设备所述的"上、下"、"前、后"、"左、 右"等零部件的安装或运动方位词是针对操作工位面而言，只具有相对性， 或者仅是为了叙述方便，不代表该安装位置的唯一性。本发明数控设备的具 体实施例完全可以根据需要做非本质的适当地调整。
本发明数控设备的计算机控制系统包括CAM硬件和CAM软件，基本为现 有技术。其中，CAM硬件部分包括四轴运动控制卡8、 X轴传动机构伺服驱 动器10、 Y轴传动机构伺服驱动器11、 Z轴传动机构伺服驱动器12、主轴 传动机构伺服驱动器9以及输入和输出设备。CAM硬件部分通过对应的伺服 驱动器与加工部分的对应的交流伺服电机相连接(参见图6);所述输入和 输出设备包括显示器、鼠标和键盘。C層软件部分采用Visual 〔++作为开发 平台来编写本发明数控设备的专用程序(参见图7)。依据所给的专用程序 框图，本领域技术人员容易编写出具体的CAM程序。
本发明数控设备工作过程与原理如下(参见图6、 7):数控加工设备 专用程序先将被加工零件的三维CAD模型转变为数控加工数据文件，然后根 据加工数据文件的要求，驱动四轴运动控制卡发出运动控制信号，伺服驱动 器带动相应的交流伺服电机转动，对应的交流伺服电机将完成以下驱动任 务主轴机构4的回转运动；X轴传动导轨5. 1的左右移动运动；左右对称的第一 Y轴传动导轨6. 1和第二 Y轴传动导轨6. 1，的前后进给运动；Z轴 传动导轨7. 1的上下进给运动，通过相应的复合运动，完成相应零件的圆满 加工。
本发明未述及之处适用于现有技术。
权利要求
1. 一种数控加工设备，其特征在于该设备包括床体、工作台、三维综合加工系统及计算机控制系统；所述床体由框架和支撑型材组成；所述三维综合加工系统包括铣刀机构、主轴机构、X轴传动机构、Y轴传动机构和Z轴传动机构；所述主轴机构安装在床体的前部，包括连轴器、主轴支撑法兰盘、主轴和主轴交流伺服电机，所述连轴器与主轴支撑法兰盘安装于床体的左右两侧，主轴的两端分别安装在连轴器与主轴支撑法兰盘上，主轴交流伺服电机与主轴连接，并可驱动主轴回转运动；所述Y轴传动机构安装于床体的底部；所述Z轴传动机构安装于床体的后部；所述X轴传动机构安装于Y轴传动机构上，并可沿对称的第一Y轴传动导轨和第二Y轴传动导轨前后运动；所述工作台安装在X轴传动机构的X轴传动导轨上，并可沿X轴传动导轨左右运动；所述铣刀机构包括铣刀和驱动铣刀运动的铣刀电机，铣刀机构安装在Z轴传动机构的Z轴传动导轨上，并可沿Z轴传动导轨上下移动，铣刀机构在空间上位于工作台之上；所述计算机控制系统包括CAM硬件和CAM软件。
全文摘要
本发明涉及一种数控加工设备，其特征在于该设备包括床体、工作台、三维综合加工系统及计算机控制系统；床体由框架和支撑型材组成；三维综合加工系统包括铣刀机构、主轴机构、X轴传动机构、Y轴传动机构和Z轴传动机构；主轴机构安装在床体的前部，Y轴传动机构安装于床体的底部；Z轴传动机构安装于床体的后部；X轴传动机构安装于Y轴传动机构上，并可沿对称的第一Y轴传动导轨和第二Y轴传动导轨前后运动；工作台安装在X轴传动机构的X轴传动导轨上，并可沿X轴传动导轨左右运动；铣刀机构安装在Z轴传动机构的Z轴传动导轨上，并可沿Z轴传动导轨上下移动，铣刀机构在空间上位于工作台之上；计算机控制系统包括CAM硬件和CAM软件。
文档编号B23C1/00GK101502889SQ20091006809
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者宣伯凯, 张顺心, 松 李, 鹏 杨, 晔 肖, 许晓云, 臣 马 申请人:河北工业大学