一种具有多自由度的数控机床的制作方法

1.本发明涉及数控机床技术领域，特别是涉及一种具有多自由度的数控机床。


背景技术：

2.数控机床是数字控制机床(computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。输入控制系统的指令经运算处理由控制系统发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
3.然而，现有的数控机床对零件的加工只能在单一角度进行，因此对零件的加工非常受限，加工效率低。目前，对一个需要多维度加工的零件，需要多个数控机床来配合加工才能最终完成，或是需要多次调整零件的方向来实现加工角度的改变。因此，现有的数控机床对需要多维度加工的零件加工效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有多自由度的数控机床，数控机床可以从多个方向对零件进行多维度的加工，加工效果好，且加工效率高。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种具有多自由度的数控机床，包括：机床外壳及机床床身，所述机床床身收容在所述机床外壳内；所述机床外壳上设置有触摸显示屏；
7.所述机床床身包括：底座、加工平台、水平横移驱动器、支撑架、纵向竖移驱动机构、水平纵移驱动机构及加工刀头机构；
8.所述水平横移驱动器与所述加工平台驱动连接，所述加工平台滑动设置在所述底座上；所述纵向竖移驱动机构设置在所述支撑架上，所述水平纵移驱动机构与所述纵向竖移驱动机构驱动连接，所述加工刀头机构与所述水平纵移驱动机构驱动连接；所述加工刀头机构设置在所述底座的上方。
9.在其中一个实施例中，所述底座包括座体及引导杆，所述引导杆设置在所述底座上；所述加工平台包括平台连接板及平台承载板，所述平台连接板设置有多个引导块，所述引导块开设有通孔，所述通孔与所述引导杆配合，以使得所述平台连接板沿所述引导杆滑动设置；
10.所述平台承载板与所述平台连接板通过螺栓连接。
11.在其中一个实施例中，所述平台连接板及所述平台承载板均为四边形结构，且所述平台连接板及所述平台承载板的四个角均开设有通孔，所述螺栓依次穿过所述平台连接板的通孔及所述平台承载板的通孔。
12.在其中一个实施例中，所述加工刀头机构包括：连接本体、刀头驱动器、主动齿轮、从动齿轮及刀头；所述连接本体与所述水平纵移驱动机构驱动连接，所述主动齿轮设置在所述连接本体上，所述主动齿轮与所述刀头驱动器驱动连接，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合，所述刀头与所述从动齿轮驱动连接。
13.在其中一个实施例中，所述纵向竖移驱动机构包括纵向竖移驱动电机及与所述纵向竖移驱动电机驱动连接的纵向竖移驱动丝杠。
14.在其中一个实施例中，所述水平纵移驱动机构包括水平纵移驱动电机及与所述水平纵移驱动电机驱动连接的水平纵移驱动丝杠。
15.在其中一个实施例中，所述机床外壳上还设置有保护外框及保护面板，所述触摸显示屏嵌套式装设在所述保护外框的上部；
16.所述保护外框的下部设置有翘板式引导槽，所述保护面板的背面设置有翘板式转动柱；所翘板式转动柱转动穿设在所述翘板式引导槽中且沿所述翘板式引导槽滑动设置；
17.所述保护外框的一侧开设有第一引导槽，所述保护面板的背面的一侧设置有配合凸条，所述配合凸条沿所述第一引导槽滑动设置；且，所述配合凸条通过盖合复位弹簧与所述第一引导槽连接，所述盖合复位弹簧为所述配合凸条提供弹性回复力以使得所述保护面板具有盖合所述触摸显示屏的趋势；
18.所述保护外框的另一侧开设有第二引导槽，所述第二引导槽中滑动设置有滑动连接块，所述滑动连接块通过翘板复位弹簧与所述保护面板的背面连接；
19.所述保护面板设置有配合卡块，所述保护外框的下部设置有盖合保持凸块及防复位阻挡块，所述盖合保持凸块与所述防复位阻挡块间隔设置；所述配合卡块与所述盖合保持凸块卡接或分离，所述配合卡块与所述防复位阻挡块卡接或分离；
20.所述翘板复位弹簧与所述盖合保持凸块分别设置在所述翘板式引导槽的两侧；所述盖合保持凸块及所述防复位阻挡块设置在所述翘板式引导槽的同一侧。
21.在其中一个实施例中，所述防复位阻挡块的数量为多个，多个所述防复位阻挡块间隔设置对配合卡块形成多级防复位阻挡。
22.在其中一个实施例中，所述保护面板的背面还设置有到位提醒块，所述到位提醒块与所述保护外框的底部边缘接触或分离。
23.本发明公开的具有多自由度的数控机床，数控机床可以从多个方向对零件进行多维度的加工，加工效果好，且加工效率高。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本发明的具有多自由度的数控机床的整体示意图；
26.图2为图1所示的机床床身的结构示意图；
27.图3为图2所示的加工平台与引导杆的配合示意图；
28.图4为图2所示的加工刀头机构的结构示意图；
29.图5为盖合状态下，触摸显示屏、保护外框及保护面板配合状态示意图；
30.图6为裸露状态下，触摸显示屏、保护外框及保护面板配合状态示意图；
31.图7为图6的分解图；
32.图8为图7局部放大图；
33.图9为保护面板从倾斜状态到水平状态的状态变化示意图。
具体实施方式
34.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.如图1及图2所示，本发明公开一种具有多自由度的数控机床10，包括：机床外壳20及机床床身30，机床床身30收容在机床外壳20内，机床外壳20上设置有触摸显示屏40。
38.如图2所示，机床床身30包括：底座310、加工平台320、水平横移驱动器(图未示)、支撑架340、纵向竖移驱动机构350、水平纵移驱动机构360及加工刀头机构370。
39.水平横移驱动器与加工平台320驱动连接，加工平台320滑动设置在底座310上。纵向竖移驱动机构350设置在支撑架340上，水平纵移驱动机构360与纵向竖移驱动机构350驱动连接，加工刀头机构370与水平纵移驱动机构360驱动连接。加工刀头机构370设置在底座310的上方。在本实施例中，水平横移驱动器为水平横移驱动电机。
40.如图3所示，在本实施例中，底座310包括座体311及引导杆312，引导杆312设置在底座311上；加工平台320包括平台连接板321及平台承载板322，平台连接板321设置有多个引导块323，引导块323开设有通孔(图未示)，通孔与引导杆312配合，以使得平台连接板321沿引导杆312滑动设置。
41.如图3所示，在本实施例中，平台承载板322与平台连接板321通过螺栓324连接。作为优选的实施方式，平台连接板321及平台承载板322均为四边形结构，且平台连接板321及平台承载板322的四个角均开设有连接通孔(图未示)，螺栓324依次穿过平台连接板321的连接通孔及平台承载板322的连接通孔。在本实施例中，通过调整螺栓324的松紧程度来微调平台承载板322的角度；这样可以通过调节螺栓324来确保平台承载板322保持高精度的水平，从而确保对零件进行高精度的加工。
42.如图4所示，在本实施例中，加工刀头机构370包括：连接本体371、刀头驱动器、主动齿轮372、从动齿轮373及刀头374。连接本体371与水平纵移驱动机构360驱动连接，主动齿轮372设置在连接本体371上，主动齿轮372与刀头驱动器驱动连接，从动齿轮373与主动齿轮372啮合，刀头374与从动齿轮373驱动连接。如图2所示，纵向竖移驱动机构350包括纵向竖移驱动电机351及与纵向竖移驱动电机351驱动连接的纵向竖移驱动丝杠352；水平纵移驱动机构360包括水平纵移驱动电机361及与水平纵移驱动电机361驱动连接的水平纵移
驱动丝杠362。刀头驱动器为刀头驱动电机。
43.下面对具有多自由度的数控机床10的工作原理进行说明(请一并参阅图1至图4)：
44.对零件进行加工前，通过调整各个螺栓324，以确保平台承载板322保持精确的水平；然后将待加工零件放置在平台承载板322上；
45.在触摸显示屏40输入待加工零件的相关信息及相应的加工参数；具有多自由度的数控机床10的控制装置输出相应的控制信息以精确控制水平横移驱动电机、纵向竖移驱动电机351、水平纵移驱动电机361及刀头驱动电机的输出；水平横移驱动电机通过驱动加工平台320在水平横移方向往复运动从而间接实现对零件在水平横移方向的控制；纵向竖移驱动电机351通过纵向竖移驱动丝杠352间接驱动刀头374在纵向竖移方向的往复运动；水平纵移驱动电机361通过水平纵移驱动丝杠362间接驱动刀头374在水平纵移方向往复运动；由此，对刀头374实现三个自由度的控制，使得数控机床10可以从多个方向对零件进行多维度的加工，加工效果好，且加工效率高；
46.刀头驱动电机则通过主动齿轮372进行输出，并由此将动力传输至从动齿轮373，从动齿轮373再动力传输至刀头374，以实现刀头374对零件的加工。
47.虽然具有多自由度的数控机床10对零件实现多自由度的加工，加工效率显著提高；但是，对数控机床10的具体控制指令是通过触摸显示屏40进行指令输入，同时对零件的加工状态及数控机床10本身的状态信息是通过触摸显示屏40进行实时显示的。因此，触摸显示屏40的正常工作与否直接影响到数控机床10是否能正常工作。
48.然而，触摸显示屏40是暴露在车间的空气中的，而车间的空气中夹杂着大量的灰尘及加工过程中产生的碎屑；灰尘及碎屑容易沉积在触摸显示屏40上；而且，触摸显示屏40容易刮伤，且没有较好的防水效果。为了更好地保护触摸显示屏40，因此在数控机床10不使用时需要对触摸显示屏40进行遮盖，确保触摸显示屏40不再暴露在车间的空气中，从而对触摸显示屏40起到防尘、防刮、防水的效果，进而对触摸显示屏40进行有效的保护。
49.如图1、图5及图6所示，本发明在机床外壳20上还设置有保护外框50及保护面板60，触摸显示屏40嵌套式装设在保护外框50的上部，保护面板60与保护外框50进行配合，在数控机床10运行时，将保护面板60下滑打开；在数控机床10闲置时将保护面板60上滑并盖合于触摸显示屏40，避免触摸显示屏40暴露在车间的空气中，从而起到防尘、防刮、防水的效果，由此对触摸显示屏40进行有效的保护。
50.如图5及图6所示，保护外框50分为上部及下部，触摸显示屏40嵌套式装设在保护外框50的上部，保护面板60则沿保护外框50滑动，当保护面板60上滑至保护外框50的上部时，保护面板60盖合于触摸显示屏40上，对触摸显示屏40形成保护；当保护面板60下滑至保护外框50的下部时，触摸显示屏40则裸露出来。
51.为了实现对触摸显示屏40的保护，在数控机床10处于闲置状态时，需要将保护面板60盖合于触摸显示屏40以对触摸显示屏40形成保护作用。然而，在实际应用时，难免会有非工作人员将保护面板60打开而将触摸显示屏40裸露在车间空气中的情况；或是工作人员因误操作而将本应处于盖合状态的保护面板60打开使触摸显示屏40裸露在车间空气中。为了避免不熟悉本数控机床10的非工作人员轻易将保护面板60打开或工作人员误将保护面板60打开，本发明对保护面板60及保护外框50的结构，以及保护面板60与保护外框50配合进行了以下设计：
52.如图5、图6及图7所示，具体的，保护外框50的下部设置有翘板式引导槽510；保护面板60的背面设置有翘板式转动柱610；翘板式转动柱610转动穿设在翘板式引导槽510中且沿翘板式引导槽510滑动设置。
53.如图5、图6及图7所示，保护外框50的一侧开设有第一引导槽520，保护面板60的背面的一侧设置有配合凸条620，配合凸条620沿第一引导槽520滑动设置。且，配合凸条620通过盖合复位弹簧100与第一引导槽520连接，盖合复位弹簧100为配合凸条620提供弹性回复力以使得保护面板60具有盖合触摸显示屏40的趋势。
54.如图7及图8所示，保护外框50的另一侧开设有第二引导槽530，第二引导槽530中滑动设置有滑动连接块200，滑动连接块200通过翘板复位弹簧300与保护面板60的背面连接。
55.如图5、图6及图7所示，保护面板60设置有配合卡块630，保护外框50的下部设置有盖合保持凸块540及防复位阻挡块550，盖合保持凸块540与防复位阻挡块550间隔设置。配合卡块630与盖合保持凸块540卡接或分离，配合卡块630与防复位阻挡块550卡接或分离。如图8所示，作为优选的实施方式，盖合保持凸块540远离触摸显示屏40的一侧设置有弧形引导面541。
56.如图7及图8所示，翘板复位弹簧300与盖合保持凸块540分别设置在翘板式引导槽510的两侧。盖合保持凸块540及防复位阻挡块550设置在翘板式引导槽510的同一侧。
57.如图7所示，在本实施例中，防复位阻挡块550的数量为多个，多个防复位阻挡块550间隔设置对配合卡块630形成多级防复位阻挡。
58.如图7所示，在本实施例中，保护面板60的背面还设置有到位提醒块640，到位提醒块640与保护外框50的底部边缘接触或分离。
59.如图8及图9所示，在本实施例中，翘板式引导槽510的径向横截面为圆弧状；翘板式转动柱610收容于翘板式引导槽510部分的径向横截面为弧形结构。这样的配合一方面使得翘板式转动柱610可以沿翘板式引导槽510的轴向往复滑动，另一方面使得翘板式转动柱610可以沿翘板式引导槽510的径向往复转动；当翘板式转动柱610沿翘板式引导槽510的径向往复转动时，保护面板60以翘板式转动柱610为支点做翘板运动；由此实现保护面板60对触摸显示屏40的盖合及打开。
60.下面对保护面板60的打开及盖合的工作原理进行说明(请一并参阅图1、图5至图9)：
61.当保护面板60盖合于触摸显示屏40时(此时作为初始盖合状态)，在翘板复位弹簧300的弹性力作用下，保护面板60与翘板复位弹簧300连接的一侧上翘，而远离翘板复位弹簧300的一侧则下沉，从而使得保护面板60形成倾斜状态；此时，配合卡块630在保护面板60下压的一侧与盖合保持凸块540卡接，盖合复位弹簧100处于伸展状态；在此初始状态下，由于配合卡块630与盖合保持凸块540卡接，故无法直接将保护面板60向下滑动；
62.若要将保护面板60打开使触摸显示屏40裸露出来，则首先需要按压保护面板60上翘的一侧；在按压保护面板60上翘的一侧时，翘板式转动柱610沿翘板式引导槽510转动，即保护面板60以翘板式引导槽510为支点发生转动；在此过程中，翘板复位弹簧300不断压缩并积蓄弹性势能；
63.当保护面板60转动至水平状态时，配合卡块630与盖合保持凸块540处于分离状
态；此时将保护面板60下滑，即可使触摸显示屏40逐渐裸露出来；在保护面板60下滑的过程中，翘板式转动柱610沿翘板式引导槽510下滑；保护面板60下滑时还带动翘板复位弹簧300及滑动连接块200一同下滑，此时滑动连接块200沿第二引导槽530滑动；与此同时，配合凸条620跟随保护面板60下滑并不断压缩盖合复位弹簧100从而使得盖合复位弹簧100不断积蓄弹性势能；
64.当保护面板60下滑到位时，将保护面板60设置有配合卡块630的一侧下压，然后即可松开手；在下压保护面板60设置有配合卡块630的一侧时，翘板式转动柱610再次沿翘板式引导槽510转动，即保护面板60再次以翘板式引导槽510为支点发生翘板运动；与此同时，翘板复位弹簧300不断伸展并释放弹性势能；当保护面板60设置有配合卡块630的一侧下沉后，配合卡块630与其中一个防复位阻挡块550牢牢卡接；此时松开手，保护面板60则稳定地保持在当前的倾斜状态(此时为打开状态)；简而言之，打开保护面板60时，工作人员需要先按压保护面板60，再下滑保护面板60，在将保护面板60下滑到位后还需要再次按压保护面板60，使保护面板60与其中一个防复位阻挡块550牢牢卡接；通过多步骤的精确操作方式，有效避免误操作而将保护面板60打开使触摸显示屏40裸露出来，同时避免非工作人员轻易将处于闲置状态的触摸显示屏40打开裸露出来；
65.当需要再次盖合保护面板60时，先再次按压保护面板60上翘的一侧；在按压保护面板60上翘的一侧时，翘板式转动柱610沿翘板式引导槽510转动，即保护面板60以翘板式引导槽510为支点发生转动；在此过程中，翘板复位弹簧300不断压缩并积蓄弹性势能；当保护面板60转动至水平状态时，配合卡块630与防复位阻挡块550分离；此时将保护面板60上滑一定距离，即配合卡块630离开多个防复位阻挡块550的正上方后，即可松开手；松手后，保护面板60在盖合复位弹簧100的弹性回复力作用下迅速向靠近触摸显示屏40的方向复位，直至保护面板60将触摸显示屏40完全盖合；保护面板60将触摸显示屏40完全盖合时，即为保护面板60恢复至初始状态；此时，在翘板复位弹簧300的弹性力作用下，保护面板60与翘板复位弹簧300连接的一侧保持上翘，而远离翘板复位弹簧300的一侧则保持下沉，从而使得保护面板60保持倾斜状态；
66.在保护面板60沿保护外框50上滑复位的过程中，保护面板60同时还在翘板复位弹簧300的弹性回复力作用下再次发生翘板运动；即保护面板60一边上滑一边转动；当保护面板60上滑至配合卡块630与盖合保持凸块540接触时，在配合卡块630与盖合保持凸块540接触的瞬间，配合卡块630与盖合保持凸块540的弧形引导面541接触并在弧形引导面541的引导下顺畅越过盖合保持凸块540；弧形引导面541的设计确保配合卡块630在上滑复位过程中顺利越过盖合保持凸块540，从而确保保护面板60顺利复位并最终盖合于触摸显示屏40；简而言之，在盖合触摸显示屏40时，需要先按压，再上推，最后松手，通过多步骤的精确操作方式，有效避免误操作而将触摸显示屏40盖合，同时避免非工作人员轻易将工作中的触摸显示屏40盖合起来；
67.还需要说明的是，在配合卡块630越过盖合保持凸块540的瞬间，保护面板60在盖合保持凸块540的上抬作用力下再次以翘板式引导槽510为支点发生翘板运动；当配合卡块630越过盖合保持凸块540后，保护面板60在翘板复位弹簧300的弹性回复力作用下再次发生翘板运动而恢复至倾斜状态；简而言之，在配合卡块630越过盖合保持凸块540时及越过盖合保持凸块540后的两个瞬间，保护面板60发生两次方向相反的翘板运动，从而确保保护
面板60顺利复位并最终稳定保持在盖合触摸显示屏40的状态；
68.因此，翘板式转动柱610、翘板式引导槽510、滑动连接块200、翘板复位弹簧300及配合卡块630、盖合保持凸块540、盖合保持凸块540的弧形引导面541、防复位阻挡块550等，以上的结构设计是相互紧密配合的而并非各自独立的；本发明的结构相互配合确保触摸显示屏40的打开及盖合都需要熟悉该数控机床10的工作人员施以一定的注意力情况下才能准确、顺畅、快速地操作实现；这样的设计有效避免非工作人员随意打开或盖合触摸显示屏40，同时也有效避免工作人员误操作；本发明对触摸显示屏40的打开及盖合的操作具有一定的复杂性防止他人随意操作和误操作，但是又不会过于复杂而影响正常的生产效率，即在复杂和简单之间找到合适的平衡点；
69.此外，当保护面板60下滑到位时，到位提醒块640撞击保护外框50的底部边缘由此产生撞击声并同时产生下滑阻力，由此提醒工作人员保护面板60下滑到位；
70.本发明设置多个防复位阻挡块550，从而形成多级防复位限制，这样就不要求保护面板60在下滑时配合卡块630与防复位阻挡块550严格准确对位才能实现卡接；即不要求保护面板60下滑位置非常精确，保护面板60只需要下滑到配合卡块630到达多个防复位阻挡块550形成的区域的上方即可，操作起来更加方便、高效；
71.而且，盖合保持凸块540与防复位阻挡块550间隔设置；这样的设计，在按压保护面板60上翘的一侧后再将保护面板60下滑至盖合保持凸块540和防复位阻挡块550之间时松开保护面板60，此时保护面板60在盖合复位弹簧100的弹性回复力作用下自行复位至盖合状态，确保保护面板60再次将触摸显示屏40盖合；这样的设计有效避免不熟悉该数控机床10的非工作人员轻易地将保护面板60打开而使得触摸显示屏40部分裸露出来；同时也有效避免误按压上翘一侧后再将保护面板60下滑一定距离而使得触摸显示屏40部分裸露出来的误操作情况。
72.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。