Z方向插补的排刀式机床的制作方法

本技术涉及排刀式机床，尤其是涉及一种z方向插补的排刀式机床。

背景技术：

1、插补是机床数控系统利用数据点密化确定刀具运动轨迹的过程，是机床各驱动轴配合的一种方法。目前，大多机床都采用y轴作为插补轴，对x方向进行插补，比如中国实用新型申请cn114393405a公开的一种带有插补y轴的车铣复合机床，其利用插补y轴结构提高了切削的精度。

2、然而，此类插补结构主要以x轴滑台实现进给，y轴滑台对x方向进行插补，插补方向垂直于主轴方向，此结构对于可以实现自动换刀的旋转刀塔而言是能够适用的，但是对于排刀式的动力头则可能无法适用。具体而言，由于排刀式的动力头需要依赖滑台进行换刀，不能自主换刀，并且其多个刀具排布在一个与主轴垂直的平面上，因此若将其用于x方向插补的结构，将x轴滑台即作为进给轴，又作为换刀轴，则为了实现不同位置的刀具进行加工，就需要大大增加x轴滑台的长度，导致x轴滑台的刚性降低，不利于加工力度的控制。此外，若动力头的铣刀为可转向设置，则还需要提供铣刀的旋转空间，部分长度较短的铣刀所处位置的刚性进一步降低。

技术实现思路

1、本实用新型技术方案是针对上述情况的，为了解决上述问题而提供一种z方向插补的排刀式机床，排刀式机床包括：沿一个主轴方向布置的主轴、排刀式的动力头、y轴滑台、x轴滑台和z轴滑台，所述动力头包括：动力头支架、转向机构和多个水平布置的铣刀轴，所述动力头支架设置于y轴滑台以控制动力头沿一个y方向移动，所述y轴滑台设置于x轴滑台以控制动力头沿一个x方向移动，所述x轴滑台设置于z轴滑台以控制动力头沿一个z方向移动，所述主轴方向与z方向平行，所述z方向与一个水平面平行，其特征在于：所述y方向与z方向之间的夹角大于0°并且小于90°，所述y方向和z方向均与x方向垂直；所述动力头支架具有转向空间，所述转向空间具有第一空间和第二空间，所述第一空间位于第二空间的上方，所述第一空间的z方向宽度大于第二空间的z方向宽度并且所述第一空间的一部分比第二空间更远离主轴，所述转向机构设置于动力头支架，多个铣刀轴设置于转向机构以控制多个铣刀轴围绕一个垂直于xz平面的转轴进行转向，多个铣刀轴位于转向空间中。

2、其中，由于y方向与z方向的夹角大于0°并且小于90°(亦即y方向并非竖直方向)，形成倒三角的结构，因此能够增强y轴滑台的刚性，可以更好地控制加工力度。

3、其中，由于以z方向为进给方向，y轴滑台用于实现z方向的插补操作，x轴滑台和y轴滑台配合用于换刀以及对刀操作，因此能够适用排刀式的动力头，避免x轴滑台长度过长的情况，保证整体的刚性，顺利进行加工以及换刀等操作。

4、其中，动力头支架的转向空间在z方向上的宽度从上往下逐渐缩窄，与y轴滑台的倾斜方向相一致，可以将长度较长的铣刀轴放置在较宽的位置，而将长度较短的刀轴放置在较窄的位置，并且多个铣刀轴的一端平齐，这样y轴滑台与不同长度的铣刀轴的重心之间的距离相差较小，使得不同长度的铣刀轴均能获得良好的刚性。

5、进一步，所述转向机构包括：转向座、转向减速机和转向电机，所述转向座与转向电机之间通过转向减速机连接，多个铣刀轴设置于转向座。其中，转向电机控制转向座的转向即可以发生在加工操作以前，也可以发生在加工操作进行时。

6、进一步，多个铣刀轴包括：多个筒轴和多个电主轴，所述动力头还包括：多个齿轮和铣削电机，多个筒轴呈至少一竖排的方式排列并且分别与多个齿轮形成固定，相邻的两个齿轮相互啮合，所述铣削电机的电机轴与一个筒轴连接，多个电主轴呈至少一竖排的方式排列。其中，筒轴组件的旋转速率低，一般为3000～4000rpm，当需要进行攻牙等阻力大、精度要求不高的加工工艺时，可以采用筒轴组件控制铣刀自转；电主轴的旋转速率高，可达10000～50000rpm，当需要进行倒角加工等阻力不大、精度要求高的加工工艺时，可以采用电主轴控制铣刀自转。

7、进一步，所述转向空间呈棱台形状并且转向空间的一个面与y方向平行，至少两个电主轴的长度不同，每一排电主轴均按照长度从大到小的顺序从上往下排列。其中，每一排电主轴的排列顺序均与转向空间的形状相匹配，可以为所有电主轴提供充足的转向空间。

8、进一步，所述动力头还包括：若干个钻孔刀筒和车刀架，所述钻孔刀筒和车刀架均设置于动力头支架，所述车刀架具有若干个车刀槽；所述主轴包括：定位卡盘、旋转连接件和主轴电机，所述主轴电机与定位卡盘之间通过旋转连接件连接。其中，上述排刀式机床即可以进行铣削操作，也可以进行钻孔操作和车削操作，适用范围广。此外，将钻孔刀筒和车刀架设置于动力头支架而非转向机构，能够保证钻孔刀和车刀的刚性。

9、进一步，所述x方向与水平面之间的夹角大于0°并且小于90°。其中，将x轴滑台的移动方向设置成相对水平面倾斜，可以增强x轴滑台的刚性，更好地控制加工力度。

10、进一步，所述y方向与z方向之间的夹角为30°，所述x方向与水平面之间的夹角为45°。其中，此角度布局相对比较合理，避免y轴滑台占据竖直方向的空间较大。

11、进一步，所述y轴滑台包括：y轴支架板、y轴电机、y轴丝杆、y轴螺母、y轴导轨和y轴滑块，所述y轴支架板设置于x轴滑台，所述y轴电机和y轴导轨均设置于y轴支架板，所述y轴电机的电机轴与y轴丝杆连接，所述y轴丝杆与y轴螺母啮合，所述y轴滑块设置于y轴导轨并且可相对y轴导轨移动，所述y轴丝杆和y轴导轨均沿y方向布置，所述y轴螺母和y轴滑块均与动力头支架形成固定。其中，通过y轴导轨与y轴滑块的配合，可以使动力头的移动更加稳定。

12、进一步，所述x轴滑台包括：x轴支架板、x轴电机、x轴丝杆、x轴螺母、x轴导轨和x轴滑块，所述x轴支架板设置于z轴滑台，所述x轴电机和x轴导轨均设置于x轴支架板，所述x轴电机的电机轴与x轴丝杆连接，所述x轴丝杆与x轴螺母啮合，所述x轴滑块设置于x轴导轨并且可相对x轴导轨移动，所述x轴丝杆和x轴导轨均沿x方向布置，所述x轴螺母和x轴滑块均与y轴支架板形成固定。其中，通过x轴导轨与x轴滑块的配合，可以使动力头的移动更加稳定。

13、进一步，所述z轴滑台包括：z轴底座、z轴电机、z轴丝杆、z轴螺母、z轴导轨和z轴滑块，所述z轴电机和z轴导轨均设置于z轴底座，所述z轴电机的电机轴与z轴丝杆连接，所述z轴丝杆与z轴螺母啮合，所述z轴滑块设置于z轴导轨并且可相对z轴导轨移动，所述z轴丝杆和z轴导轨均沿z方向布置，所述z轴螺母和z轴滑块均与x轴支架板形成固定。其中，通过z轴导轨与z轴滑块的配合，可以使动力头的移动更加稳定。

14、采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

15、1、上述排刀式机床不仅具有良好的刚性，能够更好地控制加工力度，并且利用倒三角结构实现对z方向插补操作，能够适用排刀式的动力头，适用范围更广。

16、2、上述排刀式机床的动力头为不同长度的铣刀轴的转向操作提供了足够的空间，并且z方向上宽下窄的转向空间与y轴滑台的倾斜方向相匹配，从而使得所有的铣刀轴均具备良好的刚性，能够确保铣削加工的精度。