一种全自动五轴切断机的制作方法

本发明涉及全自动切割设备技术领域，具体涉及一种全自动五轴切断机。

背景技术：

在注塑成型中，熔融状态的原料被注入模型内腔，并在腔内冷却定型，冷却后将上下模分开，对水口等位置进行剪切打磨后即可得到所需产品。其中水口是指工厂在浇制模型时形成的框架与零件的结合部位，注塑件在注塑成型后，需要对注塑件的水口进行切断，才可得出符合生产要求的注塑件。

现有的多型腔模具适用于大批量生产体积较小的铸件，依次压铸形成多个零件，从而增加生产效率，但零件形成后，需要切除多个位置的水口。由于需要切除水口的位置多，现有的机器很难自行对位切除而一般采用人工切除，人工切除不仅费时费力，效率低下，而且存在安全隐患。因此如何实现复杂工件水口的全自动切除是本领域急需解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种全自动五轴切断机，可以实现流道复杂工件水口切除位置的自动精准对位、切除，切割精度高、效率高。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种全自动五轴切断机，包括：机架；安装在机架上的双轴切割机构，所述双轴切割机构包括安装在机架上的z向移动装置，所述z向移动装置包括两对称设置在机架上的z向导轨，z向导轨内侧的机架上设置有z向齿轮条，z向齿轮条上安装有与z向齿轮条啮合的z向滑动齿轮，z向移动座的左右两端通过滑块安装在z向导轨上，所述z向移动座的背部设置有沿x向分布的z向传动杆，所述z向传动杆的左右两端设置有z向传动齿轮，z向传动齿轮与安装在z向齿轮条上的z向滑动齿轮啮合，z向传动杆中部安装有传动同步带轮，z向驱动电机安装在z向移动座的背部，z向驱动电机的输出轴上安装有输出同步带轮，输出同步带轮与传动同步带轮之间通过同步带连接；所述z向移动装置上设置有x向移动装置，切割装置安装在x向移动装置上；安装在双轴切割机构底部的三轴旋转定位机构，所述三轴旋转定位机构包括沿y方向安装在机架底部的导轨装置，旋转定位装置安装在导轨装置上，所述旋转定位装置包括底板，所述底板上安装有x向旋转机构，所述x向旋转机构顶部安装有z向旋转机构，z向旋转机构顶部安装有工件固定座，用于驱动旋转定位装置沿y方向移动的y向驱动装置安装在导轨装置上并与旋转定位装置连接。

在上述技术方案中，实际工作时，需要进行多位置水口切割的工件固定在旋转定位装置上，首先通过y向驱动装置将旋转定位装置沿导轨装置移动至切割装置的下方，然后通过旋转定位装置中的x向旋转机构可以驱动工件固定座在xy平面上进行旋转定位，通过z向旋转机构可以实现工件固定座在z轴上进行旋转定位，从而实现对工件在xy平面及z轴面进行旋转定位，定位成功后，x向移动装置和z向移动装置可以驱动切割装置在x向和z向进行精准移动，并与定位后工件水口进行接触后的切割，由于工件需要切割的水口位置较多，当一个位置切割完成后，通过旋转定位装置可以进行旋转，将另外一个需要切割的水口位置进行位置的变更，并在x向移动装置和z向移动装置的配合下实现对工件不同水口位置的精准切割，直至该工件上所有的水口位置切割完成后，y向驱动装置驱动旋转定位装置归位，取出工件即可，从而可以实现流道复杂工件水口切除位置的自动精准对位、切除，切割精度高、效率高。

优选的，所述x向移动装置包括两条上下并排安装在z向移动座上的x向传动导轨，切割座通过x向滑板块安装在x向传动导轨上，x向丝杆通过丝杆支撑座固定在z向移动座的顶部，切割座的顶部通过丝杆套套接在x向丝杆上，x向驱动电机安装在x向丝杆的一端且与x向丝杆连接。实际工作时，当需要驱动切割装置沿x向精确移动时，x向驱动电机驱动x向丝杆转动，使得切割座在x向丝杆和丝杆套的配合下沿x向传动导轨稳定传动，实现切割装置在x向的精确移动。

优选的，所述切割装置包括切割轮驱动电机、同步带轮和切割轮，其中切割轮通过转轴固定在切割座底部，切割轮驱动电机安装在切割座中部，切割轮的转轴和切割轮驱动电机的输出轴上均安装有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接。实际工作时，切割轮驱动电机通过同步带轮和同步带可以驱动切割轮高速旋转，高速旋转的切割轮与工件的水口位置接触实现对水口的切割。

优选的，所述导轨装置包括左右平行设置的侧导轨，侧导轨上设置有沿y向布置的导槽，旋转定位装置中的底板伸入至导槽内，左右两侧导轨的前端设置有前挡板。

优选的，左右两侧导轨的外侧底部均设置有向内倾斜的下料挡板。

优选的，所述y向驱动装置包括y向驱动电机、丝杆、丝杆滑动套和连接支板，其中y向驱动电机安装在侧导轨上，y向驱动电机的输出轴与丝杆连接，丝杆滑动套套接在丝杆上且丝杆滑动套通过连接支板与伸入至导槽内的旋转定位装置中的底板固定连接。实际工作时，通过y向驱动装置可以驱动旋转定位装置沿导轨装置的导槽进行精确的位置移动，实现旋转定位装置的y向高精度整体移动定位。

优选的，所述x向旋转机构包括安装在底板上的x向旋转安装座，所述x向旋转安装座内安装有沿z向水平安装的蜗杆，x向旋转盘安装在x向旋转安装座顶部且底部通过沿z向设置的蜗轮与蜗杆对接，x向旋转伺服电机安装在x向旋转安装座侧面上且通过输出轴与蜗杆连接。实际工作时，通过x向旋转伺服电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动涡轮转动进而驱动x向旋转盘在xy平面上进行360°的精确旋转。

优选的，所述z向旋转机构包括固定在x向旋转盘顶部的z向旋转安装座，z向旋转伺服电机安装在z向旋转安装座上，z向旋转伺服电机的传动轴贯穿z向旋转安装座的前端板后与关节减速机连接，所述关节减速机与z向旋转板的前板固定连接，z向旋转板的后板通过转轴与z向旋转安装座的后端板连接，z向旋转安装座的前端板与z向旋转安装座的后端板的顶部通过工件固定座连接，刹车盘固定安装在转轴上，刹车盘的下方设置有液压刹车钳，刹车盘的端部延伸至液压刹车钳顶部对应设置的刹车槽内。实际工作时，当x向旋转盘精确旋转到相应位置后，z向旋转伺服电机通过关节减速机驱动z向旋转板带动固定在工件固定座上的工件在z轴上实现最高达270°的旋转，并且通过设置的液压刹车钳和刹车盘可以实现任意角度的精准刹车，并且可以保证在切割位置保持位置稳定，防止切割时发生位置的变动，提高切割质量。

优选的，所述机架外部设置有包裹双轴切割机构和三轴旋转定位机构的护罩，所述护罩的前侧设置有可开启的防护门，防护门驱动气缸安装在护罩上且与防护门连接。实际工作时，护罩起到整体保护的作用，并可以通过防护门驱动气缸驱动防护门的启闭，方便工件的上料及卸料。

优选的，plc控制台安装在护罩前侧，电控箱安装在护罩右侧，其中plc控制台用于设备工作参数的设置。

本发明提供的一种全自动五轴切断机的有益效果在于：

1)本全自动五轴切断机自动化、集成化程度高，可以实现流道复杂工件水口切除位置的自动精准对位、切除，切割精度高、效率高。实际工作时，需要进行多位置水口切割的工件固定在旋转定位装置上，首先通过y向驱动装置将旋转定位装置沿导轨装置移动至切割装置的下方，然后通过旋转定位装置对工件在xy平面及z轴面进行旋转定位，定位成功后，x向移动装置和z向移动装置可以驱动切割装置在x向和z向进行精准移动，并与定位后工件水口进行接触后的切割，由于工件需要切割的水口位置较多，当一个位置切割完成后，通过旋转定位装置可以进行旋转，将另外一个需要切割的水口位置进行位置的变更，并在x向移动装置和z向移动装置的配合下实现对工件不同水口位置的精准切割，直至该工件上所有的水口位置切割完成后，y向驱动装置驱动旋转定位装置归位，取出工件即可，从而可以实现流道复杂工件水口切除位置的自动精准对位、切除。

2)本全自动五轴切断机通过对三轴旋转定位机构的结构设计，可以实现流道复杂产品水口切除位置在xyz平面上的精确定位，大幅提高了流道复杂产品水口切除的精度和效率。实际工作时，需要进行水口切除的工件固定在工件固定座上，通过x向旋转伺服电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动涡轮转动进而驱动x向旋转盘在xy平面上进行360°的精确旋转，当x向旋转盘精确旋转到相应位置后，z向旋转伺服电机通过关节减速机驱动z向旋转板带动固定在工件固定座上的工件在z轴上实现最高达270°的旋转，并且通过设置的液压刹车钳和刹车盘可以实现任意角度的精准刹车，并且可以保证在切割位置保持位置稳定，防止切割时发生位置的变动，提高切割质量。

3)本全自动五轴切断机通过对双轴切割机构的结构设计，可以实现切割装置在x向和z向的精确移动，提高切割装置移动时的稳定性。实际工作时，当需要驱动切割装置沿z向精确移动时，z向驱动电机驱动z向传动杆转动，z向传动杆在转动时通过z向传动杆左右两端的z向传动齿轮驱动z向滑动齿轮在z向齿轮条上转动，从而可以驱动z向移动座在z向导轨上精确移动，而且通过z向滑动齿轮与z向齿轮条之间的啮合传动可以提高z向移动座在z向导轨上移动时的稳定性。当需要驱动切割装置沿x向精确移动时，x向驱动电机驱动x向丝杆转动，使得切割座在x向丝杆和丝杆套的配合下沿x向传动导轨稳定传动，实现切割装置在x向的精确移动。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的内部结构前视图。

图3为本发明局部的内部结构立体结构安装示意图。

图4为本发明中双轴切割机构的前视图。

图5为本发明中双轴切割机构的局部结构立体示意图。

图6为本发明中z向移动装置的立体结构示意图。

图7为本发明中三轴旋转定位机构的立体结构示意图ⅰ。

图8为本发明中三轴旋转定位机构的立体结构示意图ⅱ。

图9为本发明中旋转定位装置的立体结构示意图ⅰ。

图10为本发明中旋转定位装置的立体结构示意图ⅱ。

图11为本发明中旋转定位装置的立体结构爆炸示意图。

图中：1、机架；2、护罩；3、防护门；4、防护门驱动气缸；5、plc控制台；6、电控箱；

7、双轴切割机构；71、切割装置；711、切割座；712、x向滑板块；713、丝杆套；714、切割轮驱动电机；715、同步带轮；716、切割轮；72、z向移动装置；721、z向移动座；722、z向驱动电机；723、z向滑动齿轮；724、z向传动齿轮；725、z向齿轮条；726、z向传动杆；727、z向导轨；728、z向限位块；729、传动同步带轮；7210、输出同步带轮；7211、连接座；73、x向移动装置；731、x向丝杆；732、x向驱动电机；733、丝杆支撑座；734、x向传动导轨；735、x向移动限位块；

8、三轴旋转定位机构；81、旋转定位装置；811、底板；812、x向旋转安装座；813、x向旋转伺服电机；814、x向旋转盘；815、z向旋转安装座；816、保护外罩；817、关节减速机；818、z向旋转板；819、工件固定座；8110、刹车盘；8111、液压刹车钳；8112、旋转接头；8113、蜗杆；8114、z向旋转伺服电机；8115、转轴；8116、传动轴；82、导轨装置；821、侧导轨；822、导槽；823、前挡板；824、下料挡板；83、y向驱动装置；831、y向驱动电机；832、丝杆；833、丝杆滑动套；834、连接支板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例：一种全自动五轴切断机。

参照图1至图11所示，一种全自动五轴切断机，包括：

机架1；

安装在机架1上的双轴切割机构7，所述双轴切割机构7包括安装在机架1上的z向移动装置72，所述z向移动装置72上设置有x向移动装置73，切割装置71安装在x向移动装置73上，其中，所述z向移动装置72包括两对称设置在机架1上的z向导轨727，z向导轨727内侧的机架1上设置有z向齿轮条725，z向齿轮条725上安装有与z向齿轮条725啮合的z向滑动齿轮723，z向移动座721的左右两端通过滑块安装在z向导轨727上，所述z向移动座721的背部设置有沿x向分布的z向传动杆726，所述z向传动杆726的左右两端设置有z向传动齿轮724，z向传动齿轮724与安装在z向齿轮条725上的z向滑动齿轮723啮合，z向传动杆726中部安装有传动同步带轮729，z向驱动电机722安装在z向移动座721的背部，z向驱动电机722的输出轴上安装有输出同步带轮7210，输出同步带轮7210与传动同步带轮729之间通过同步带连接。实际工作时，当需要驱动切割装置71沿z向精确移动时，通过安装在z向驱动电机722上的输出同步带轮7210带动z向传动杆726上的传动同步带轮729转动，进而带动z向传动杆726转动，z向传动杆726在转动时通过z向传动杆726左右两端的z向传动齿轮724驱动z向滑动齿轮723在z向齿轮条725上转动，从而可以驱动z向移动座721在z向导轨727上精确移动，而且通过z向滑动齿轮723与z向齿轮条725之间的啮合传动可以提高z向移动座721在z向导轨727上移动时的稳定性。此外，齿轮齿条传动结构可以把机架1内侧空间有效利用起来，在同样大的空间范围内，有效行程范围更大，空间利用率更高；z向导轨727的底部设置有z向限位块728，以限定z向移动座721在z向移动的最大距离；

所述x向移动装置73包括两条上下并排安装在z向移动座721上的x向传动导轨734，切割座711通过x向滑板块712安装在x向传动导轨734上，x向丝杆731通过丝杆支撑座733固定在z向移动座721的顶部，切割座711的顶部通过丝杆套713套接在x向丝杆731上，x向驱动电机732安装在x向丝杆731的一端且与x向丝杆731连接。实际工作时，当需要驱动切割装置71沿x向精确移动时，x向驱动电机732驱动x向丝杆731转动，使得切割座711在x向丝杆731和丝杆套713的配合下沿x向传动导轨734稳定传动，实现切割装置71在x向的精确移动；z向移动座721上位于x向丝杆731的左右两端设置有x向移动限位块735，以限定切割座711在x向移动的最大距离；

所述切割装置71包括切割轮驱动电机714、同步带轮715和切割轮716，其中切割轮716通过转轴固定在切割座711底部，切割轮驱动电机714安装在切割座711中部，切割轮716的转轴和切割轮驱动电机714的输出轴上均安装有同步带轮715，两个同步带轮715之间通过同步带连接。实际工作时，切割轮驱动电机714通过同步带轮715和同步带可以驱动切割轮716高速旋转，高速旋转的切割轮716与工件的水口位置接触实现对水口的切割；

安装在双轴切割机构7底部的三轴旋转定位机构8，所述三轴旋转定位机构8包括沿y方向安装在机架1底部的导轨装置82，旋转定位装置81安装在导轨装置82上，用于驱动旋转定位装置81沿y方向移动的y向驱动装置83安装在导轨装置82上并与旋转定位装置81连接；

其中，所述旋转定位装置81包括底板811，所述底板811上安装有x向旋转机构，所述x向旋转机构顶部安装有z向旋转机构，z向旋转机构顶部安装有工件固定座819；其中所述x向旋转机构包括安装在底板811的x向旋转安装座812，所述x向旋转安装座812内安装有沿z向水平安装的蜗杆8113，x向旋转盘814安装在x向旋转安装座812顶部且底部通过沿z向设置的蜗轮与蜗杆8113对接，x向旋转伺服电机813安装在x向旋转安装座812侧面上且通过输出轴与蜗杆8113连接，实际工作时，通过x向旋转伺服电机813驱动蜗杆8113转动，蜗杆8113带动涡轮转动进而驱动x向旋转盘814在xy平面上进行360°的精确旋转；

所述z向旋转机构包括固定在x向旋转盘814顶部的z向旋转安装座815，z向旋转伺服电机8114安装在z向旋转安装座815上，z向旋转伺服电机8114的外侧设置有保护外罩816，保证z向旋转伺服电机8114工作安全，z向旋转伺服电机8114的传动轴8116贯穿z向旋转安装座815的前端板后与关节减速机817连接，所述关节减速机817与z向旋转板818的前板固定连接，z向旋转板818的后板通过转轴8115与z向旋转安装座815的后端板连接，z向旋转安装座815的前端板与z向旋转安装座815的后端板的顶部通过工件固定座819连接，工件固定座819上设置有便于工件固定的定位安装孔，方便工件的快速锁紧安装，实际工作时，需要进行水口切除的工件固定在工件固定座819上，当x向旋转盘814精确旋转到相应位置后，z向旋转伺服电机8114通过关节减速机817减速后驱动z向旋转板818带动固定在工件固定座819上的工件在z轴上实现最高达270°的旋转；

刹车盘8110固定安装在转轴8115上并通过旋转接头8112锁紧，确保刹车盘8110能够与转轴8115对接紧密，当刹车盘8110停止转动时，转轴8115能够即时停止转动，提高z向旋转的精确度，刹车盘8110的下方设置有液压刹车钳8111，刹车盘8110的端部延伸至液压刹车钳8111顶部对应设置的刹车槽内，实际工作时，通过液压刹车钳8111可以对刹车盘8110进行液压刹车，实现z向任意角度的精准刹车，并且可以保证在切割位置保持位置稳定，防止切割时发生位置的变动，提高切割质量；

所述导轨装置82包括左右平行设置的侧导轨821，侧导轨821上设置有沿y向布置的导槽822，旋转定位装置81中的底板811伸入至导槽822内，以方便底板811在导槽822内的直线移动，左右两侧导轨821的前端设置有前挡板823，左右两侧导轨821的外侧底部均设置有向内倾斜的下料挡板824，方便切割后水口渣料的及时排除；

所述y向驱动装置83包括y向驱动电机831、丝杆832、丝杆滑动套833和连接支板834，其中y向驱动电机831安装在侧导轨821上，y向驱动电机831的输出轴与丝杆832连接，丝杆滑动套833套接在丝杆832上且丝杆滑动套833通过连接支板834与伸入至导槽822内的旋转定位装置81中的底板811固定连接，实际工作时，y向驱动电机831驱动丝杆832带动丝杆滑动套833直线移动，进而带动旋转定位装置81在导轨装置82设置的导槽822内沿y向高精度整体移动，方便切割时的上下料；

所述机架1外部设置有包裹双轴切割机构7和三轴旋转定位机构8的护罩2，所述护罩2的前侧设置有可开启的防护门3，防护门驱动气缸4安装在护罩2上且与防护门3连接，plc控制台5安装在护罩2前侧，电控箱6安装在护罩2右侧。实际工作时，plc控制台5用于设备工作参数的设置，护罩2起到整体保护的作用，并可以通过防护门驱动气缸4驱动防护门3的启闭，方便工件的上料及卸料。

本全自动五轴切断机自动化、集成化程度高，可以实现流道复杂工件水口切除位置的自动精准对位、切除，切割精度高、效率高。实际工作时，需要进行多位置水口切割的工件固定在旋转定位装置81上，首先通过y向驱动装置83将旋转定位装置81沿导轨装置82移动至切割装置71的下方，然后通过旋转定位装置81对工件在xy平面及z轴面进行旋转定位，定位成功后，x向移动装置73和z向移动装置72可以驱动切割装置71在x向和z向进行精准移动，并与定位后工件水口进行接触后的切割，由于工件需要切割的水口位置较多，当一个位置切割完成后，通过旋转定位装置81可以进行旋转，将另外一个需要切割的水口位置进行位置的变更，并在x向移动装置73和z向移动装置72的配合下实现对工件不同水口位置的精准切割，直至该工件上所有的水口位置切割完成后，y向驱动装置83驱动旋转定位装置81归位，取出工件即可，从而可以实现流道复杂工件水口切除位置的自动精准对位、切除。

本全自动五轴切断机通过对三轴旋转定位机构8的结构设计，可以实现流道复杂产品水口切除位置在xyz平面上的精确定位，大幅提高了流道复杂产品水口切除的精度和效率。实际工作时，需要进行水口切除的工件固定在工件固定座819上，通过x向旋转伺服电机813驱动蜗杆8113转动，蜗杆8113带动涡轮转动进而驱动x向旋转盘814在xy平面上进行360°的精确旋转，当x向旋转盘814精确旋转到相应位置后，z向旋转伺服电机8114通过关节减速机817驱动z向旋转板818带动固定在工件固定座819上的工件在z轴上实现最高达270°的旋转，并且通过设置的液压刹车钳8111和刹车盘8110可以实现任意角度的精准刹车，并且可以保证在切割位置保持位置稳定，防止切割时发生位置的变动，提高切割质量。

本全自动五轴切断机通过对双轴切割机构7的结构设计，可以实现切割装置71在x向和z向的精确移动，提高切割装置71移动时的稳定性。实际工作时，当需要驱动切割装置71沿z向精确移动时，通过安装在z向驱动电机722上的输出同步带轮7210带动z向传动杆726上的传动同步带轮729转动，进而带动z向传动杆726转动，z向传动杆726在转动时通过z向传动杆726左右两端的z向传动齿轮724驱动z向滑动齿轮723在z向齿轮条725上转动，从而可以驱动z向移动座721在z向导轨727上精确移动，而且通过z向滑动齿轮723与z向齿轮条725之间的啮合传动可以提高z向移动座721在z向导轨727上移动时的稳定性。此外，齿轮齿条传动结构可以把机架1内侧空间有效利用起来，在同样大的空间范围内，有效行程范围更大，空间利用率更高；z向导轨727的底部设置有z向限位块728，以限定z向移动座721在z向移动的最大距离。当需要驱动切割装置71沿x向精确移动时，x向驱动电机732驱动x向丝杆731转动，使得切割座711在x向丝杆731和丝杆套713的配合下沿x向传动导轨734稳定传动，实现切割装置71在x向的精确移动。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。