卧式加工中心的制作方法

1.本发明涉及加工中心技术领域，特别是涉及一种卧式加工中心。


背景技术：

2.加工中心，一般是指配备有刀库的数控铣床，通过设置刀库能够方便数控铣床的换刀操作，进而能够提高工作效率。卧式加工中心是通过水平布局主轴的结构以实现相应铣削加工的机床。
3.加工中心主要包括刀库、主轴和工作台，工作台用于夹持并驱动待加工工件回转，安装于主轴的刀具用于对待加工工件进行加工，相关技术中，卧式加工中心的刀库、主轴和工作台的布局简单，整体卧式加工中心的占用空间大。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卧式加工中心，布局紧凑，卧式加工中心的占用空间小，且整体结构的定位动作稳定可靠。
5.根据本发明实施例的一种卧式加工中心，包括底座、工作台组件、刀库组件和加工组件；工作台组件包括工件定位机构和工件夹具，工件定位机构连接于底座，工件夹具连接于工件定位机构，工件夹具用于夹持待加工工件，工件定位机构用于驱动工件夹具运动；刀库组件位于工作台组件的上方，刀库组件包括刀盘，刀盘设有多个刀座，刀座用于同轴安装刀具；加工组件位于工作台组件和刀库组件的同一侧，加工组件包括固定框架、加工定位机构和主轴，固定框架与底座连接，加工定位机构连接于固定框架，加工定位机构的重心位于固定框架内，主轴连接于加工定位机构，加工定位机构用于驱动主轴运动，以使主轴到达工作台组件或刀库组件的一侧，所有刀座的轴线组成的平面与主轴的轴线平行。
6.根据本发明实施例的一种卧式加工中心，至少具有如下有益效果：通过将刀库组件和工作台组件纵向布局，并且将纵向布局后的刀库组件和工作台组件设置在加工组件的同一侧，能够有效减少卧式加工中心在水平位置的占用面积，同时能够有效利用工作台组件上方的空间，整体结构的空间利用率高，刀盘及其连接的刀座水平设置，能够有效避免刀库组件占用额外的纵向空间，可进一步控制卧式加工中心的占用空间，整体结构的布局紧凑，且加工定位机构的重心设于固定框架内，能够有效提高整体结构工作时的稳定性。
7.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，工件夹具设有两个，刀盘设有两个，主轴和加工定位机构均设有两个，两个主轴分别连接于两个加工定位机构，每一加工定位机构用于驱动对应的主轴运动，以使主轴到达对应的工件夹具一侧或刀盘一侧。
8.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，底座上设有定位架，刀库组件还包括两个换刀旋转模组，换刀旋转模组连接于定位架，两个刀盘分别连接于两个换刀旋转模组，换刀旋转模组用于驱动刀盘旋转，以使对应的刀座旋转至换刀位或备刀位。
9.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，定位架的顶部设有加固桥，加固桥的两端分别连接固定框架和定位架。
10.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，刀库组件还包括防护罩，防护罩盖设于刀盘外，防护罩设有换刀口和备刀口，换刀口正对加工组件，换刀口用于为刀盘与主轴换刀实现让位，备刀口用于为刀盘的备刀实现让位。
11.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，工件定位机构包括两个第一换料旋转模组和两个第一工件回转模组，两个工件夹具分别连接于两个第一工件回转模组，第一工件回转模组用于驱动工件夹具旋转，两个第一换料旋转模组均连接于底座，两个第一工件回转模组分别连接于两个第一换料旋转模组，第一换料旋转模组用于驱动第一工件回转模组旋转，以使待加工工件靠近或远离主轴运动。
12.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，第一换料旋转模组包括换料电机和换料旋转件，第一工件回转模组连接于换料旋转件，换料电机连接于底座，换料旋转件的底部连接于换料电机，换料旋转件的顶部转动连接于定位架，换料电机用于驱动换料旋转件旋转。
13.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，工件定位机构包括第二换料旋转模组、两个摇篮旋转模组和四个第二工件回转模组，每一摇篮旋转模组连接两个第二工件回转模组，工件夹具设有四个，四个工件夹具分别连接于四个第二工件回转模组，摇篮旋转模组用于驱动第二工件回转模组旋转，以使待加工工件调整至目标角度，两个摇篮旋转模组均连接于第二换料旋转模组，第二换料旋转模组用于驱动摇篮旋转模组靠近或远离主轴运动。
14.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，加工定位机构包括y轴直线模组、y轴活动件、z轴直线模组、z轴活动件、x轴直线模组和x轴活动件，y轴直线模组连接于固定框架，y轴活动件连接于y轴直线模组，y轴直线模组用于驱动y轴活动件沿y轴方向运动；z轴直线模组连接于y轴活动件，z轴活动件连接于z轴直线模组，z轴直线模组用于驱动z轴活动件沿z轴方向运动；x轴直线模组连接于z轴活动件，x轴活动件连接于x轴直线模组，x轴直线模组用于驱动x轴活动件沿x轴方向运动，主轴连接于x轴活动件。
15.根据本发明一些实施例的一种卧式加工中心，加工定位机构还包括y轴导轨、z轴导轨和x轴导轨，y轴导轨设有至少两个且均连接于固定框架，所有的y轴导轨均匀分布于y轴活动件的四周，y轴活动件与每一y轴导轨连接；z轴导轨设有至少两个且均连接于y轴活动件，所有的z轴导轨均匀分布于z轴活动件的四周，z轴活动件与每一z轴导轨连接；x轴导轨设有至少两个且均连接于z轴活动件，所有的x轴导轨均匀分布于x轴活动件的四周，x轴活动件与每一x轴导轨连接。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1为本发明一实施例的卧式加工中心的结构示意图；
19.图2为本发明一实施例的卧式加工中心应用防护罩时的结构示意图；
20.图3为本发明一实施例的卧式加工中心应用防护罩时在另一视角下的结构示意
图；
21.图4为本发明另一实施例的卧式加工中心的结构示意图；
22.图5为本发明另一实施例的卧式加工中心在另一视角下的结构示意图；
23.图6为本发明又一实施例的卧式加工中心的结构示意图；
24.图7为本发明又一实施例的卧式加工中心在另一视角下的结构示意图。
25.附图标记：
26.底座1000、定位架1100、加固桥1200；
27.工作台组件2000、工件定位机构2100、第一换料旋转模组2110、换料电机2111、换料旋转件2112、第一工件回转模组2120、第二换料旋转模组2130、摇篮旋转模组2140、摇篮旋转电机2141、摇篮摆座2142、第二工件回转模组2150、工件夹具2200；
28.刀库组件3000、刀盘3100、刀座3110、刀具3111、换刀旋转模组3200、防护罩3300、换刀口3310、备刀口3320；
29.加工组件4000、固定框架4100、加工定位机构4200、y轴直线模组4210、y轴活动件4211、y轴导轨4212、z轴直线模组4220、z轴活动件4221、z轴导轨4222、x轴直线模组4230、x轴活动件4231、x轴导轨4232、主轴4300。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
33.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
34.相关技术中，卧式加工中心的主轴水平设置，为配合其实现相应的动作，用于夹持与驱动待加工工件的工作台和用于储存刀具的刀库水平分布于主轴的周围，在需要实现相应的动作时，需要驱动工作台、刀库或主轴进行复杂的运动，才能令主轴到达工作台的一侧或刀库的一侧，这种卧式加工中心的占用空间大，且实现相关加工或换刀动作需要进行繁琐的定位操作，整体结构复杂、加工的稳定性低。
35.基于此，参考图1至图7，本发明实施例提供了一种卧式加工中心，设置各个组件充分利用水平和纵向的空间，整体结构的布局紧凑，卧式加工中心的占用空间小，且整体结构的加工动作稳定可靠。
36.参照图1至图7，本发明实施例的一种卧式加工中心，包括底座1000、工作台组件
2000、刀库组件3000和加工组件4000；工作台组件2000包括工件定位机构2100和工件夹具2200，工件定位机构2100连接于底座1000，工件夹具2200连接于工件定位机构2100，工件夹具2200用于夹持待加工工件，工件定位机构2100用于驱动工件夹具2200运动，以将待加工工件定位到不同维度的加工位置以实现复杂工件的多维度加工；加工过程中所产生碎屑在其自身重力的作用下会形成向下运动的趋势，刀库组件3000位于工作台组件2000的上方，能够最大程度避免加工时工作台组件2000区域形成的碎屑到达刀库组件3000所在区域，刀库组件3000包括刀盘3100，刀盘3100设有多个刀座3110，刀座3110的轴线沿刀盘3100的径向设置，刀座3110用于同轴安装刀具3111，即刀座3110的轴线与其所安装的刀具3111的轴线共线；加工组件4000位于工作台组件2000和刀库组件3000的同一侧，加工组件4000包括固定框架4100、加工定位机构4200和主轴4300，固定框架4100与底座1000连接，加工定位机构4200连接于固定框架4100。固定框架4100可设为回字形结构，即固定框架4100是围绕成闭环的框架结构，可有效提高固定框架4100结构的稳定性，加工定位机构4200的重心位于固定框架4100内，能够确保加工定位机构4200在固定框架4100内受力均匀，从而提高加工定位机构4200所形成定位动作的稳定性，主轴4300连接于加工定位机构4200，加工定位机构4200用于驱动主轴4300实现多维度的运动，以使主轴4300到达工作台组件2000的一侧或刀库组件3000的一侧，并实现相应的加工操作或换刀操作，加工定位机构4200还可以驱动主轴4300实现其他运动以配合不同的加工需求，所有刀座3110的轴线所组成的平面与主轴4300的轴线平行，即刀座3110中安装好刀具3111之后，所有刀具3111的轴线所组成的平面与主轴4300的轴线平行，能够减少换刀操作所需的位置调整，此外，刀座3110和刀盘3100都水平设置，能够有效节省纵向空间，提高整体结构的紧凑性，整体结构的空间利用率高。
37.工作时，将待加工工件夹持于工件夹具2200，工件定位机构2100驱动工件夹具2200和待加工工件实现回转等运动，加工定位机构4200驱动主轴4300靠近待加工工件运动，进而实现相应的铣削加工；在需要进行换刀时，加工定位机构4200驱动主轴4300到达刀座3110的一侧，此时主轴4300的轴线和刀座3110的轴线处于同一水平面，主轴4300的轴线与相对的刀座3110的轴线共线，主轴4300与该刀座3110之间能够实现高效可靠的换刀动作。
38.通过将刀库组件3000和工作台组件2000纵向布局，并且将纵向布局后的刀库组件3000和工作台组件2000设置在加工组件4000的同一侧，能够有效减少卧式加工中心在水平位置的占用面积，同时能够有效利用工作台组件2000上方的空间，整体结构的空间利用率高，刀盘3100及刀座3110所安装的刀具3111水平设置，即刀库组件3000水平布置，能够有效避免刀库组件3000占用额外的纵向空间，可进一步控制卧式加工中心的占用空间，整体结构的布局紧凑，且加工定位机构4200能够驱动主轴4300实现升降运动，加工定位机构4200的重心设于固定框架4100内，回字形的固定框架4100能够为加工定位机构4200和主轴4300的设置提供充足的让位空间，不仅能够有效提高整体结构工作时的稳定性，结构简洁，还能够进一步提高整体结构的空间利用率。
39.可以理解的是，工件夹具2200设有两个，刀盘3100设有两个，每个刀盘3100均连接有多个刀座3110，主轴4300和加工定位机构4200均设有两个，两个主轴4300分别连接于两个加工定位机构4200，每一加工定位机构4200用于驱动其所连接的主轴4300运动，以使主轴4300到达对应的工件夹具2200一侧或刀盘3100一侧，两个工件夹具2200均能够夹持待加
工工件，两个加工定位机构4200分别驱动两个主轴4300对待加工工件进行相应的铣削加工，本卧式加工中心能够同时对两个待加工工件进行铣削加工，加工效率高。两个加工定位机构4200连接于同一固定框架4100，在提高加工效率的同时能够简化卧式加工中心的结构，整体结构的空间利用率高。根据应用需求，工件夹具2200可设为零点定位盘。
40.可以理解的是，底座1000上设有定位架1100，刀库组件3000还包括两个换刀旋转模组3200，换刀旋转模组3200连接于定位架1100，两个刀盘3100分别连接于两个换刀旋转模组3200，换刀旋转模组3200用于驱动刀盘3100旋转，以使对应的刀座3110旋转至换刀位或备刀位，其中，刀座3110到达换刀位用于与加工组件4000实现换刀。
41.具体的，刀盘3100的一侧通过轴承与定位架1100转动连接，刀盘3100的另一侧与换刀旋转模组3200连接，通过设置刀盘3100的两侧均连接有相应的定位机构，能够确保刀盘3100旋转时受力平衡，从而能够提高刀盘3100活动时动作的稳定性，进而能够提高卧式加工中心实现相应操作的精度。
42.可以理解的是，定位架1100的顶部设有加固桥1200，加固桥1200的两端分别连接固定框架4100和定位架1100，固定框架4100的底部和定位架1100的底部均连接底座1000，加固桥1200的两端分别连接固定框架4100的顶部和定位架1100的顶部，底座1000、定位架1100、加固桥1200和固定框架4100之间形成首尾相连的架构结构，能够为各个定位机构提供牢固的安装基础，从而能够提高各组件之间相互配合工作的可靠性，进而能够提高加工精度。
43.可以理解的是，参考图1至图5，刀库组件3000还包括防护罩3300，防护罩3300盖设于刀盘3100外，防护罩3300对刀盘3100及其所连接的刀座3110和刀具3111都有良好的保护作用，能够有效提高刀库组件3000结构的可靠性，防护罩3300设有换刀口3310和备刀口3320，换刀口3310正对加工组件4000，换刀口3310用于为刀盘3100与主轴4300换刀操作实现让位，备刀口3320用于为刀盘3100的备刀操作实现让位，被抓取的刀具3111可以经过换刀口3310或备刀口3320，以实现相应的换刀或备刀操作。换刀口3310和备刀口3320分别设置在刀盘3100的相对两周向面。在设置卧式加工中心配备两个工件夹具2200、两个刀盘3100和两个主轴4300时，两个换刀口3310均设置在正对加工组件4000的一侧，两个备刀口3320均设置在背对加工组件4000的一侧，在进行备刀操作时，备刀机械手或人工在刀库组件3000的同一侧就能够实现相应的备刀操作，能够有效降低备刀难度。
44.可以理解的是，参考图1至图3，工件定位机构2100包括两个第一换料旋转模组2110和两个第一工件回转模组2120，两个工件夹具2200分别连接于两个第一工件回转模组2120，第一工件回转模组2120用于驱动工件夹具2200旋转，以配合主轴4300实现相应的加工，两个第一换料旋转模组2110均连接于底座1000，两个第一工件回转模组2120分别连接于两个第一换料旋转模组2110，第一换料旋转模组2110用于驱动对应的第一工件回转模组2120旋转，以使通过工件夹具2200连接于第一工件回转模组2120的待加工工件靠近或远离对应的主轴4300运动，最终待加工工件处于正对主轴4300或背对主轴4300的位置，例如：第一换料旋转模组2110间接驱动待加工工件旋转至正对主轴4300时，主轴4300能够对该待加工工件实现相应的铣削加工；第一换料旋转模组2110间接驱动待加工工件旋转至背对主轴4300时，外部的机械手或工人能够对工件夹具2200进行换料。第一换料旋转模组2110还可以用于配合第一工件回转模组2120调节待加工工件的位置，能够实现自由度更高的调节效
果，进而满足多维度加工的需求。每一组第一换料旋转模组2110、第一工件回转模组2120和工件夹具2200，能够对一个待加工工件实现独立的驱动定位动作，两组结构分别对两个待加工工件的操作互不影响，即使其一组结构中的待加工工件在加工时出现故障，也不会影响另一组结构中的待加工工件的加工操作，能够进一步确保卧式加工中心的加工效率。第一工件回转模组2120可以设置为力矩电机。
45.可以理解的是，参考图1至图3，第一换料旋转模组2110包括换料电机2111和换料旋转件2112，第一工件回转模组2120连接于换料旋转件2112，换料电机2111连接于底座1000，换料旋转件2112的底部连接于换料电机2111，换料旋转件2112的顶部转动连接于定位架1100，换料电机2111用于驱动换料旋转件2112旋转，以实现将对应的工件夹具2200所夹持的待加工工件旋转至正对或背对主轴4300，换料旋转件2112的上下两端均设置有相应的旋转定位结构，可确保换料旋转件2112实现旋转时受力平衡，从而能够有效提高第一换料旋转模组2110旋转定位动作的可靠性。可选的，换料电机2111设置为力矩电机。
46.可以理解的是，参考图4和图5，工件定位机构2100包括第二换料旋转模组2130、两个摇篮旋转模组2140和四个第二工件回转模组2150，每一摇篮旋转模组2140均连接有两个第二工件回转模组2150，工件夹具2200设有四个，四个工件夹具2200分别连接于四个第二工件回转模组2150，摇篮旋转模组2140用于驱动第二工件回转模组2150及其连接的工件夹具2200和待加工工件旋转，以使待加工工件调整至目标角度，以配合实现相应的加工，摇篮旋转模组2140的旋转轴与第二工件回转模组2150的旋转轴形成有非零夹角，能够提高对待加工工件定位动作的可控性，两个摇篮旋转模组2140均连接于第二换料旋转模组2130，即第二工件回转模组2150通过摇篮旋转模组2140连接于第二换料旋转模组2130，第二换料旋转模组2130用于驱动对应的摇篮旋转模组2140靠近或远离主轴4300运动，以使安装于对应位置的待加工工件运动至正对或背对主轴4300，在其中一个摇篮旋转模组2140处于靠近主轴4300的位置时，间接设于该摇篮旋转模组2140的待加工工件能够配合主轴4300实现相应的铣削加工，而另一个摇篮旋转模组2140处于远离主轴4300的位置，能够对设于该摇篮旋转模组2140的工件夹具2200进行换料操作，通过交替式供料的方式能够有效提高整体结构的加工效率。第二换料旋转模组2130还可以用于配合摇篮旋转模组2140和第二工件回转模组2150调节待加工工件的位置，能够实现自由度更高的调节效果，进而满足多维度加工的需求。刀盘3100和主轴4300均设有两个，两个刀盘3100用于供两个主轴4300实现相应的换刀操作，两个主轴4300分别对同一个摇篮旋转模组2140中间接连接的两个待加工工件实现相应的铣削加工。可选的，第二换料旋转模组2130和第二工件回转模组2150均设为力矩电机。
47.具体的，摇篮旋转模组2140包括摇篮旋转电机2141和摇篮摆座2142，摇篮旋转电机2141连接于第二换料旋转模组2130，摇篮摆座2142连接于摇篮旋转电机2141，第二工件回转模组2150连接于摇篮摆座2142，摇篮旋转电机2141用于驱动摇篮摆座2142摇摆旋转，以使摇篮摆座2142间接连接的待加工工件旋转至目标角度，进而满足相应的加工需求。
48.可以理解的是，参考图6和图7，工件定位机构2100包括换料电机2111和换料旋转件2112，工件夹具2200设有两个，两个工件夹具2200连接于换料旋转件2112的相对两侧，换料电机2111用于驱动换料旋转件2112旋转，以使两个工件夹具2200能够交换位置实现交替上下料，此外，换料电机2111能够驱动换料旋转件2112旋转，以使工件夹具2200夹持的待加
工工件旋转指定的角度，进而满足不同维度的加工需求。
49.可以理解的是，加工定位机构4200包括y轴直线模组4210、y轴活动件4211、z轴直线模组4220、z轴活动件4221、x轴直线模组4230和x轴活动件4231，y轴直线模组4210连接于固定框架4100，y轴活动件4211连接于y轴直线模组4210，y轴直线模组4210用于驱动y轴活动件4211沿平行于y轴的方向运动；z轴直线模组4220连接于y轴活动件4211，z轴活动件4221连接于z轴直线模组4220，z轴直线模组4220用于驱动z轴活动件4221沿平行于z轴的方向运动；x轴直线模组4230连接于z轴活动件4221，x轴活动件4231连接于x轴直线模组4230，x轴直线模组4230用于驱动x轴活动件4231沿平行于x轴的方向运动，主轴4300连接于x轴活动件4231，加工定位机构4200能够驱动主轴4300实现xyz三维运动。
50.具体的，主轴4300平行于x轴，沿x轴方向工作台组件2000和刀库组件3000设于加工组件4000的同一侧，z轴表示上下方向。
51.可以理解的是，加工定位机构4200还包括y轴导轨4212、z轴导轨4222和x轴导轨4232，y轴导轨4212设有至少两个，且所有的y轴导轨4212均连接于固定框架4100，所有的y轴导轨4212均匀分布于y轴活动件4211的四周，y轴活动件4211与每一y轴导轨4212连接，y轴活动件4211可相对于y轴导轨4212滑动，y轴导轨4212用于对y轴活动件4211实现可靠的限位效果，y轴活动件4211在均匀分布于其四周的y轴导轨4212的限制下，能够获得均匀的限位作用力，从而确保y轴活动件4211能够实现稳定的直线运动；z轴导轨4222设有至少两个，且所有的z轴导轨4222均连接于y轴活动件4211，所有的z轴导轨4222均匀分布于z轴活动件4221的四周，z轴活动件4221与每一z轴导轨4222连接，z轴活动件4221可相对于z轴导轨4222滑动，z轴导轨4222用于对z轴活动件4221实现可靠的限位效果，z轴活动件4221在均匀分布于其四周的z轴导轨4222的限制下，能够获得均匀的限位作用力，从而确保z轴活动件4221能够实现稳定的直线运动；x轴导轨4232设有至少两个，且所有的x轴导轨4232均连接于z轴活动件4221，所有的x轴导轨4232均匀分布于x轴活动件4231的四周，x轴活动件4231与每一x轴导轨4232连接，x轴活动件4231可相对于x轴导轨4232滑动，x轴导轨4232用于对x轴活动件4231实现可靠的限位效果，x轴活动件4231在均匀分布于其四周的x轴导轨4232的限制下，能够获得均匀的限位作用力，从而确保x轴活动件4231能够实现稳定的直线运动，最终能够确保加工定位机构4200对主轴4300形成的定位效果。
52.具体的，y轴活动件4211和z轴活动件4221均为回字形结构，通过设置回字形结构能够有效降低加工组件4000的重量，提高整体结构的轻量化程度，此外，z轴活动件4221穿设于y轴活动件4211的开口，x轴活动件4231穿设于z轴活动件4221的开口，设置z轴活动件4221的重心在y轴活动件4211的内部，设置x轴活动件4231的重心在z轴活动件4221的内部，主轴4300安装于x轴活动件4231内，且设置主轴4300的重心在x轴活动件4231的内部，通过上述设置能够有效提高整体加工组件4000工作时定位动作的稳定性，可有效提高对主轴4300形成的定位精度。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。