專利名稱：五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切割機(jī)，具體地說，是一種五軸聯(lián)動全自動切 割機(jī)。( 二 )、背景技術(shù)現(xiàn)有切割機(jī)的切割鋸的可移動(旋轉(zhuǎn))方向比較單調(diào)，且進(jìn)刀 位置具有一定的局限性。在對工件進(jìn)行切割使用時不夠方便。另一方面，現(xiàn)有的切割機(jī)動力頭的鋸片與工作臺面之間的夾角一般是不可調(diào)的， 或者調(diào)整起來比較困難，切割工作時噪聲較大，調(diào)整準(zhǔn)確度不能令人滿意。另一方面，現(xiàn)有 的切割鋸沒有鋸片磨損自動監(jiān)控裝置，在工件切割過程中，鋸片的磨損狀態(tài)無法實時檢測； 如果利用人工肉眼檢測，不僅增加了勞動強(qiáng)度，而且工作環(huán)境會變得更加惡劣。鋸片磨損到 極限程度繼續(xù)工作不僅會傷及工件，而且會損壞切割設(shè)備。(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種五軸聯(lián)動全自動切割 機(jī)，第一、實現(xiàn)動力頭與工件之間X、Y、Z三向直線相對運動及兩種方式的相對旋轉(zhuǎn)運動，切 割鋸片進(jìn)刀角度能夠方便、準(zhǔn)確調(diào)整；第二、動力頭具有鋸片磨損實時監(jiān)控功能。以克服上 述已有切割機(jī)的缺陷。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。一種五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，包括機(jī)座和安裝在機(jī)座上的工作臺，其特征在于還 包括帶有動力頭的X軸滑座；在機(jī)座上固定安裝有Z軸導(dǎo)柱，在Z軸導(dǎo)柱上固定安裝有走向 與Z軸導(dǎo)柱相同的Z軸導(dǎo)軌，X軸滑座通過與其相固定的滑塊滑動安裝于所述的Z軸導(dǎo)軌 上；在機(jī)座上安裝有用于驅(qū)動X軸滑座上下移動的Z軸伺服電機(jī)；在X軸滑座上與工作臺走向一致地設(shè)置有X軸導(dǎo)柱，動力頭的支撐架可水平滑動 地安裝在該X軸導(dǎo)柱上；在X軸滑座上安裝有用于驅(qū)動支撐架左右移動的X軸伺服電機(jī)；工作臺通過Y軸滑塊滑動安裝在機(jī)座上的Y軸滑軌上；機(jī)座上安裝有用于驅(qū)動工 作臺前后移動的Y軸伺服電機(jī)；在工作臺上表面的一端安裝有用于夾持工件的主動卡盤，另一端安裝有用于夾持 工件另一端的被動卡盤；其中，主動卡盤與安裝在工作臺上的主動卡盤電機(jī)傳動連接。其中，被動卡盤可滑動地安裝在卡盤滑軌上，所述的卡盤滑軌安裝在工作臺上并 具有與X軸導(dǎo)柱相平行的走向；在工作臺上安裝有用于驅(qū)動被動卡盤左右移動的被動卡盤 電機(jī)。所述的動力頭包括支撐架，在所述的支撐架上固定連接有蝸輪座，安裝在蝸輪座 中的蝸輪連接有支臂；在所述的蝸輪座上下兩端分別固定安裝有上旋轉(zhuǎn)端蓋和下旋轉(zhuǎn)端 蓋，在上旋轉(zhuǎn)端蓋上固定安裝有切割電機(jī)；固定于上旋轉(zhuǎn)端蓋上的支臂的下端通過軸承安 裝有帶鋸片的傳動軸；所述的切割電機(jī)與所述的傳動軸傳動連接。還包括與所述的蝸輪配合的、安裝于蝸桿座中的蝸桿；蝸桿的動力輸入端傳動連 接有第二伺服電機(jī)；在蝸輪座上固定安裝有電磁鐵和杠桿的杠桿軸，所述的杠桿上端頂在 蝸桿座上，下端與所述的電磁鐵配合；在蝸桿座與蝸輪座之間還安裝有拉簧。還包括能夠上下滑動的光電對射管座，在該光電對射管座的下端安裝有分別位于 鋸片兩側(cè)的光電對射管；左右兩側(cè)的光電對射管座的上端分別固定于滑動座上，滑動座螺紋連接有絲母，與所述的絲母配合的滾珠絲杠下端通過軸承安裝于下固定座上，所述的上、 下固定座均固定安裝于支臂上；在上固定座上還安裝有第一伺服電機(jī)，該第一伺服電機(jī)與 所述的滾珠絲杠傳動連接。蝸輪與支臂的連接方式是通過支臂上方的螺釘進(jìn)行張進(jìn)，張進(jìn)后由側(cè)面的螺釘 將支臂緊固頂在蝸輪上。本發(fā)明具有以下特點。(1)、本發(fā)明動力頭的鋸片與工件之間實現(xiàn)了五軸聯(lián)動，具體地說，X軸伺服電機(jī)工 作時驅(qū)動支撐架作X向左右移動，實現(xiàn)了支撐架上動力頭的X向移動；Y軸伺服電機(jī)驅(qū)動工 作臺作Y向前后移動，實現(xiàn)了工作臺上工件與動力頭之間的Y向移動；Z軸伺服電機(jī)驅(qū)動X 軸滑座作Z向上下移動，實現(xiàn)了動力頭的Z向移動；主動卡盤電機(jī)驅(qū)動主動卡盤攜工件自 轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了工件相對于動力頭的旋轉(zhuǎn)。動力頭的第二伺服電機(jī)工作驅(qū)動支臂下端的鋸片改 變與水平工作臺面之間的傾角，實現(xiàn)了工件相對于動力頭的第二種方式的旋轉(zhuǎn)。通過上述五軸聯(lián)動，本發(fā)明的切割機(jī)能夠根據(jù)需要，從工件的任意位置沿任意方 向?qū)嵤┣懈?，使用非常方便?2)、第二伺服電機(jī)工作，通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動上旋轉(zhuǎn)端蓋和下旋轉(zhuǎn)端蓋進(jìn)而驅(qū) 動支臂下端的鋸片改變與水平工作臺面之間的傾角，達(dá)到了調(diào)節(jié)切割角度的目的，現(xiàn)了切 割鋸片方向的調(diào)整。(3)、電磁鐵通電時，杠桿機(jī)構(gòu)與拉簧的拉力共同作用使蝸輪蝸桿處于浮動連接狀 態(tài)。第二伺服電機(jī)工作，調(diào)節(jié)切割角度。鋸片角度調(diào)定后，電磁鐵失電后復(fù)位，依靠拉簧的 拉力作用，使蝸輪蝸桿互相抱死，消除了蝸輪蝸桿的安裝間隙，從而避免了切割過程中蝸輪 蝸桿間的震動撞擊。不僅降低了切割噪聲，而且延長了相關(guān)機(jī)構(gòu)的使用壽命。(4)、本發(fā)明的動力頭還設(shè)置有鋸片磨損實時監(jiān)控機(jī)構(gòu)，切割過程中，隨著鋸片磨 損，鋸片直徑逐漸縮小，當(dāng)光電對射管檢測不到鋸片時，第一伺服電機(jī)工作，通過滾珠絲杠 絲母機(jī)構(gòu)驅(qū)動光電對射管座向下移動，光電對射管隨之下移實現(xiàn)對鋸片的實時跟蹤。當(dāng)光 電對射管下降到設(shè)定極限位置時，說明鋸片磨損到需要更換的程度，此時控制系統(tǒng)即可操 縱切割電機(jī)停轉(zhuǎn)。

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明動力頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的E-E剖視圖。圖4是本發(fā)明第一個使用實施例的示意圖。圖5是本發(fā)明第二個使用實施例的示意圖。圖6是本發(fā)明第三個使用實施例的示意圖。圖7是本發(fā)明第四個使用實施例的示意圖。圖8是本發(fā)明第五個使用實施例的示意圖。圖9是本發(fā)明第六個使用實施例的示意圖。圖10是本發(fā)明第七個使用實施例的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明包括機(jī)座 1和安裝在機(jī)座1上的工作臺2。在機(jī)座1上固定安 裝有三根互相平行設(shè)置的Z軸導(dǎo)柱4，在Z軸導(dǎo)柱4上固定安裝有走向與Z軸導(dǎo)柱4相同的Z軸導(dǎo)軌，X軸滑座5通過與其相固定的滑塊滑動安裝于所述的Z軸導(dǎo)軌上。在X軸滑座5 上連接有Z軸絲母，與Z軸絲母配合的Z軸絲杠具有與Z軸導(dǎo)柱4相同的走向，Z軸絲杠傳 動連接有Z軸伺服電機(jī)，該Z軸伺服電機(jī)安裝在機(jī)座1上。Z軸伺服電機(jī)連接同步帶輪，通過同步帶將動力的傳遞給Z軸絲杠。Z軸伺服電機(jī) 工作時通過z軸絲杠、絲母驅(qū)動X軸滑座5作Z向移動，即在與工作臺水平面相垂直的方向 上下移動。實現(xiàn)了 X軸滑座5上動力頭9的Z向移動。在X軸滑座5上與工作臺2走向一致地設(shè)置有上下兩根X軸導(dǎo)柱6，動力頭9的支 撐架8可水平滑動地安裝在該兩根X軸導(dǎo)柱6上。在支撐架8上固定安裝有X軸絲母，與X 軸絲母配合的X軸絲杠具有與X軸導(dǎo)柱6相同的走向，X軸絲杠傳動連接有X軸伺服電機(jī)， 該X軸伺服電機(jī)安裝在X軸滑座5上。X軸伺服電機(jī)工作時通過X軸絲杠、絲母驅(qū)動支撐架8作X向移動，即在與工作臺 2一致的走向上左右移動。實現(xiàn)了支撐架8上動力頭9的X向移動。工作臺2通過Y軸滑塊滑動安裝在機(jī)座1上的走向分別與X軸導(dǎo)柱6、Z軸導(dǎo)柱4 垂直的四根Y軸滑軌上。在工作臺2上固定安裝有Y軸絲母，與Y軸絲母配合的Y軸絲杠 具有與Y軸滑軌相同的走向，Y軸絲杠傳動連接有Y軸伺服電機(jī)，該Y軸伺服電機(jī)安裝在機(jī) 座1上。Y軸伺服電機(jī)連接同步帶輪，通過同步帶將動力的傳遞給Y軸絲杠。Y軸伺服電機(jī) 工作時通過Y軸絲杠、絲母驅(qū)動工作臺2作Y向移動，即在與工作臺2垂直的走向上前后移 動。實現(xiàn)了工作臺2上工件與動力頭9之間的Y向移動。在工作臺2上表面的一端安裝有用于夾持工件的主動卡盤10，另一端安裝有用于 夾持工件另一端的被動卡盤3。其中，主動卡盤10與安裝在工作臺2上的主動卡盤電機(jī)通 過蝸輪蝸桿傳動連接。被動卡盤3可滑動地安裝在卡盤滑軌11上，所述的卡盤滑軌11安 裝在工作臺2上并具有與X軸導(dǎo)柱6相平行的走向。在工作臺2上安裝有被動卡盤電機(jī)， 該被動卡盤電機(jī)通過鏈輪鏈條與被動卡盤3傳動連接。主動卡盤電機(jī)通過蝸輪蝸桿驅(qū)動主動卡盤10攜工件自轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工件相對于動力 頭9的旋轉(zhuǎn)。被動卡盤電機(jī)通過鏈輪鏈條驅(qū)動被動卡盤3作X軸左右移動，用以調(diào)整兩卡 盤之間的距離。如圖2所示，本發(fā)明動力頭9的支撐架8上固定連接有蝸輪座9-5，安裝在蝸輪座 9-5中的蝸輪9-6連接有支臂9-4。蝸輪9-6與支臂9_4的具體連接方式是通過支臂9_4 上方的螺釘進(jìn)行張進(jìn)，張進(jìn)后由側(cè)面的螺釘將支臂9-4緊固頂在蝸輪9-6上，支臂9-4跟隨 蝸輪9-6 —起旋轉(zhuǎn)。在所述的蝸輪座9-5上下兩端分別固定安裝有上旋轉(zhuǎn)端蓋9-23和下 旋轉(zhuǎn)端蓋9-21，在上旋轉(zhuǎn)端蓋9-23上表面固定安裝有帶主動帶輪9-2的切割電機(jī)9_1。還 包括上端固定于上旋轉(zhuǎn)端蓋9-23上的支臂9-4，在支臂9-4的下端通過軸承安裝有帶鋸片 9-18的傳動軸9-16，在所述的傳動軸9-16上鍵連接有被動帶輪9-17。所述的主動帶輪9_2 通過多楔帶9-3與被動帶輪9-17傳動連接。其中，鋸片9-18通過兩片夾盤9-19以及鎖緊 螺母9-20固定于傳動軸9-16上。切割電機(jī)9-1工作時通過多楔帶9-3帶動傳動軸9-16旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動鋸片9_18 實施對工件的切割。如圖3，本發(fā)明還包括與所述的蝸輪9-6配合的、安裝于蝸桿座9-25中的蝸桿
69-26。蝸桿9-26的動力輸入端通過聯(lián)軸器9-24連接有第二伺服電機(jī)9_22，第二伺服電機(jī) 座9-23固定安裝于蝸桿座9-25左端部。在蝸輪座9-5上固定安裝有電磁鐵9_8和杠桿 9-27的杠桿軸，所述的杠桿9-27上端頂在蝸桿座9-25上，下端與所述的電磁鐵9_8配合。 在蝸桿座9-25與蝸輪座9-5之間還安裝有拉簧9-28。電磁鐵9-8通電時，向內(nèi)推動杠桿9-27的下端，杠桿9_27的上端向上推動蝸桿座 9-25，該向上的推動力與拉簧9-28的拉力共同作用，使蝸輪蝸桿處于浮動連接狀態(tài)。該狀 態(tài)下，第二伺服電機(jī)9-22工作，通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動上旋轉(zhuǎn)端蓋9-23和下旋轉(zhuǎn)端蓋9-21 進(jìn)而驅(qū)動支臂9-4下端的鋸片9-18改變與水平工作臺面之間的傾角，達(dá)到調(diào)節(jié)切割角度的 目的。鋸片角度調(diào)定后，電磁鐵9-8失電復(fù)位后，向內(nèi)推動杠桿9-27的下端，杠桿9-27的上 端向上推動蝸桿座9-25，依靠拉簧9-28的拉力作用，使蝸桿應(yīng)向下移動，蝸輪座推動杠桿 27向下移動，使蝸輪蝸桿互相抱死，消除了蝸輪蝸桿的安裝間隙，從而避免了切割過程中蝸 輪蝸桿間的震動撞擊。仍如圖2，本發(fā)明的動力頭9還設(shè)置有鋸片磨損實時監(jiān)控機(jī)構(gòu)。該磨損實時監(jiān)控機(jī) 構(gòu)包括能夠沿立式導(dǎo)向軸上下滑動的光電對射管座9-12，在該光電對射管座9-12的下端 安裝有分別位于鋸片9-18兩側(cè)的光電對射管9-15。左右兩側(cè)的光電對射管座9-12的上端 分別固定于滑動座9-11上，滑動座9-11螺紋連接有絲母9-10，與所述的絲母9-10配合的 滾珠絲杠9-13下端通過軸承安裝于下固定座9-14上，所述的上、下固定座均固定安裝于支 臂9-4上。在上固定座9-9上還安裝有第一伺服電機(jī)9-7，該第一伺服電機(jī)9-7與所述的滾 珠絲杠9-13上端傳動連接。切割過程中，隨著鋸片磨損，鋸片直徑逐漸縮小，當(dāng)光電對射管9-15檢測不到鋸 片時，第一伺服電機(jī)9-7工作，驅(qū)動滾珠絲杠9-13旋轉(zhuǎn)，絲母9-10通過上滑動座9-11帶動 光電對射管座9-12向下移動，光電對射管9-15隨之下移實現(xiàn)對鋸片9-18的實時跟蹤。當(dāng) 光電對射管9-15下降到設(shè)定極限位置時，說明鋸片磨損到需要更換的程度，此時控制系統(tǒng) 即可操縱切割電機(jī)9-1停轉(zhuǎn)。第一伺服電機(jī)9-7反轉(zhuǎn)，光電對射管9-15上移至初始位置。以下舉例說明幾種典型切割方式。第一種切割方式如圖4，沿徑向切割長軸狀工件。第二種切割方式如圖5，借助輔助夾具，沿徑向連續(xù)切割短軸，得到薄片樣品。第三種切割方式如圖6，借助永磁V型夾具進(jìn)行輔助裝夾，沿軸向切割長軸狀工 件。第四種切割方式如圖7，借助中心架，沿徑向切割長軸狀工件。第五種切割方式如圖8，借助中心架，切割法蘭盤。第六種切割方式如圖9，借助輔助夾具，定位切割轉(zhuǎn)向節(jié)。第七種切割方式如圖10，借助多種夾具切割大型工件。
權(quán)利要求
一種五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，包括機(jī)座(1)和安裝在機(jī)座(1)上的工作臺(2)，其特征在于還包括帶有動力頭(9)的X軸滑座(5)；在機(jī)座(1)上固定安裝有Z軸導(dǎo)柱(4)，在Z軸導(dǎo)柱(4)上固定安裝有走向與Z軸導(dǎo)柱(4)相同的Z軸導(dǎo)軌，X軸滑座(5)通過與其相固定的滑塊滑動安裝于所述的Z軸導(dǎo)軌上；在機(jī)座(1)上安裝有用于驅(qū)動X軸滑座(5)上下移動的Z軸伺服電機(jī)；在X軸滑座(5)上與工作臺(2)走向一致地設(shè)置有X軸導(dǎo)柱(6)，動力頭(9)的支撐架(8)可水平滑動地安裝在該X軸導(dǎo)柱(6)上；在X軸滑座(5)上安裝有用于驅(qū)動支撐架(8)左右移動的X軸伺服電機(jī)；工作臺(2)通過Y軸滑塊滑動安裝在機(jī)座(1)上的Y軸滑軌上；機(jī)座(1)上安裝有用于驅(qū)動工作臺(2)前后移動的Y軸伺服電機(jī)；在工作臺(2)上表面的一端安裝有用于夾持工件的主動卡盤(10)，另一端安裝有用于夾持工件另一端的被動卡盤(3)；其中，主動卡盤(10)與安裝在工作臺(2)上的主動卡盤電機(jī)傳動連接。
2.如權(quán)利要求1所述的五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，其特征在于其中，被動卡盤(3)可滑 動地安裝在卡盤滑軌(11)上，所述的卡盤滑軌(11)安裝在工作臺(2)上并具有與X軸導(dǎo) 柱(6)相平行的走向；在工作臺(2)上安裝有用于驅(qū)動被動卡盤(3)左右移動的被動卡盤 (3)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，其特征在于所述的動力頭(9) 包括支撐架(8)；在所述的支撐架(8)上固定連接有蝸輪座(9-5)，安裝在蝸輪座(9-5)中 的蝸輪(9-6)連接有支臂(9-4)；在所述的蝸輪座(9-5)上下兩端分別固定安裝有上旋轉(zhuǎn) 端蓋(9-23)和下旋轉(zhuǎn)端蓋(9-21)，在上旋轉(zhuǎn)端蓋(9-23)上固定安裝有切割電機(jī)(9_1)； 固定于上旋轉(zhuǎn)端蓋(9-23)上的支臂(9-4)的下端通過軸承安裝有帶鋸片(9-18)的傳動軸 (9-16)；所述的切割電機(jī)(9-1)與所述的傳動軸(9-16)傳動連接；
4.如權(quán)利要求3所述的五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，其特征在于還包括與所述的蝸輪 (9-6)配合的、安裝于蝸桿座(9-25)中的蝸桿(9-26)；蝸桿(9_26)的動力輸入端傳動連接 有第二伺服電機(jī)(9-22)；在蝸輪座(9-5)上固定安裝有電磁鐵(9-8)和杠桿(9_27)的杠 桿軸，所述的杠桿(9-27)上端頂在蝸桿座(9-25)上，下端與所述的電磁鐵(9-8)配合；在 蝸桿座(9-25)與蝸輪座(9-5)之間還安裝有拉簧(9-28)。
5.如權(quán)利要求3所述的五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，其特征在于還包括能夠上下滑動的 光電對射管座(9-12)，在該光電對射管座(9-12)的下端安裝有分別位于鋸片(9-18)兩側(cè) 的光電對射管(9-15)；左右兩側(cè)的光電對射管座(9-12)的上端分別固定于滑動座(9-11) 上，滑動座(9-11)螺紋連接有絲母(9-10)，與所述的絲母(9-10)配合的滾珠絲杠(9-13) 下端通過軸承安裝于下固定座(9-14)上，所述的上下固定座均固定安裝于支臂(9-4)上； 在上固定座(9-9)上還安裝有第一伺服電機(jī)(9-7)，該第一伺服電機(jī)(9-7)與所述的滾珠絲 杠(9-13)傳動連接。
6.如權(quán)利要求4所述的五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，其特征在于還包括能夠上下滑動的 光電對射管座(9-12)，在該光電對射管座(9-12)的下端安裝有分別位于鋸片(9-18)兩 側(cè)的光電對射管(9-15)；左右兩側(cè)的光電對射管座(9-12)的上端分別固定于上滑動座 (9-11)上，上滑動座(9-11)螺紋連接有絲母(9-10)，與所述的絲母(9-10)配合的滾珠絲杠(9-13)下端通過軸承安裝于下固定座(9-14)上，上端通過軸承安裝于上固定座(9-9) 上，所述的上下固定座均固定安裝于支臂(9-4)上；在上固定座(9-9)上還安裝有第一伺服 電機(jī)(9-7)，該第一伺服電機(jī)(9-7)與所述的滾珠絲杠(9-13)傳動連接。
全文摘要
本發(fā)明是一種五軸聯(lián)動全自動切割機(jī)，X軸滑座(5)通過與其相固定的滑塊滑動安裝于Z軸導(dǎo)軌上；動力頭(9)的支撐架(8)可水平滑動地安裝在X軸導(dǎo)柱(6)上；工作臺(2)通過Y軸滑塊滑動安裝在機(jī)座(1)上的Y軸滑軌上；在工作臺(2)上表面的一端安裝有用于夾持工件的主動卡盤(10)，主動卡盤(10)與安裝在工作臺(2)上的主動卡盤電機(jī)傳動連接。通過五軸聯(lián)動，本發(fā)明的切割機(jī)能夠根據(jù)需要，從工件的任意位置沿任意方向?qū)嵤┣懈?，使用非常方便?br> 文檔編號B23D47/08GK101862859SQ201010194189
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者于旭兵, 宋京海, 鞏玉亮, 滕錫松, 王云鵬, 王耀儀, 鄭躍軍, 陳寧 申請人:萊州市蔚儀試驗器械制造有限公司