三軸多頭龍門加工設備的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種三軸多頭龍門加工設備，包括：機床床身、移動式龍門架、緊湊型模塊化夾具、Z向進給移動頭、Y向進給移動頭；所述機床床身上設有X向直線導軌，所述移動式龍門架安裝于X向直線導軌上，所述移動式龍門架上方設有機床臺面；所述緊湊型模塊化夾具位于機床臺面上；所述移動式龍門架上設有Y向導軌和Z向導軌，Y向進給移動頭安裝于Y向導軌上；所述Z向進給移動頭安裝于Z向導軌上。本發明中通過改變加工思維，以定型材動機械的加工理念，通過設置多個移動頭完成全方位同時加工，通過一次定位完成全面加工，加工精度高，速度快。
【專利說明】三軸多頭龍門加工設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁型材深加工領域、門窗幕墻加工領域中的加工設備，具體是一種實現空間萬向加工的三軸多頭龍門加工設備。
【背景技術】
[0002]目前，鋁型材門窗加工行業中，對于鋁型材的銑削加工以單次單根型材加工為主要加工形式，對于復雜型材，需要加工多個端面的，加工以定設備動型材為主要加工理念，型材每加工一個空間位置的端面就需要從加工設備中取出，重新定位調整定位加工角度，再次加工，加工操作復雜，加工效率低下；
再則，由于本行業的特殊性，對于銑削得精度要求偏低，其存在該問題的主要原因是:在單次單根型材加工生產形式下再要求產品的精度，生產效率就變得及其低下，無法滿足高速的工廠作業化生產。

【發明內容】

[0003]發明目的:是針對現有技術存在的不足，提供一種可以進行單次多根型材加工生產的三軸多頭龍門加工設備，同時該設備能夠實現多根型材的全方位同時加工。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明提供了一種三軸多頭龍門加工設備，包括:機床床身、移動式龍門架、緊湊型模塊化夾具、Z向進給移動頭、Y向進給移動頭；上述各部件的連接關系為:所述機床床身上設有X向直線導軌，所述移動式龍門架安裝于X向直線導軌上，所述移動式龍門架上方設有機床臺面；所述緊湊型模塊化夾具位于機床臺面上；所述移動式龍門架上設有Y向導軌和Z向導軌，Y向進給移動頭安裝于Y向導軌上；所述Z向進給移動頭安裝于Z向導軌上。
[0005]本發明中還包括伺服電機；所述移動式龍門架、Z向進給移動頭、Y向進給移動頭通過伺服電機驅動在導軌上運動；本發明中采用伺服電機作為移動式龍門架、Z向進給移動頭、Y向進給移動頭的動力源，更穩定，更節能，產品使用壽命更長。
[0006]上述三軸多頭龍門加工設備的工作原理是:伺服電機驅動移動式龍門架沿著X向直線導軌運動，實現X向上的位移，移動式龍門架X向運動的同時帶動位于移動式龍門架上方的Z向進給移動頭和Y向進給移動頭在X向運動；伺服電機驅動Y向進給移動頭沿Y向導軌運動實現Y向位移，而Z向進給移動頭沿Z向導軌運動實現Z向位移，通過三條導軌位置的巧妙設計，實現了 x、Y、z向加工位置的任意調整，可以實現全空間任意位置加工，加工不受空間限制，并且同時設置了 Z向進給移動頭和Y向進給移動頭，兩個移動頭同時加工，大大提高了加工的效率。
[0007]本發明中還設置了配重氣缸，所述配重氣缸一端固定在所述移動式龍門架，另一端與Z向進給移動頭連接；所述配重氣缸工作原理為:設備生產加工時，由氣泵提供有壓氣源經過調壓閥調整到所需壓力值，抵消Z向進給移動頭重力作用確保機床上所述Z向進給移動頭處于懸浮狀態，因Z向進給移動頭進行加工時產生的壓力高于所提供的氣源壓力，通過采用快排閥迅速排掉增加的氣壓，同時在此過程中平衡了重力因素的巨大慣量，通過配重氣缸延長了各部件的使用壽命，使得所述Z向進給移動頭運行更加平穩，并且能有效降低源氣壓的壓力值。
[0008]本發明所述三軸多頭龍門加工設備中，要通過實現多根型材同時加工，來提高加工效率，就需要根據加工型材的根數來設置所述緊湊型模塊化夾具，使所述緊湊型模塊化夾具能夠同時夾持多根型材，為了進一步提高加工效率，夾持定位越簡單、快速、精確，加工速度就越快，加工質量就越得到保證。
[0009]為了實現上述目的，所述緊湊型模塊化夾具設計成模塊化，由多個夾具模塊構成，每根型材對應一個模塊，幾個型材同時加工就放置幾個夾具模塊。
[0010]所述緊湊型模塊化夾具包括:端面基準和至少一個夾具模塊；所述端面基準位于夾具模塊的一端；
所夾具模塊包括:夾具固定基準端、夾具活動邊、夾具活動塊、夾具活動滑座、壓緊氣缸、導軸、下墊板、過氣路墊板；
所述夾具固定基準端通過下墊板和過氣路墊板固定于底板上；所述壓緊氣缸通過導軸與夾具活動滑座連接；所述夾具活動滑座安裝于下墊板和過氣路墊板上；所述夾具活動滑座上表面設有水平滑槽，所述夾具活動邊下端設有與水平滑槽相適配的垂直凸起；所述夾具活動邊通過垂直凸起沿水平滑槽進行水平運動；所述夾具活動邊的內側設有垂直滑槽；所述夾具活動塊背面設有與垂直滑槽相適配的水平凸起；所述夾具活動塊通過水平凸起沿垂直滑槽進行垂直運動。
[0011]本發明中所述緊湊型模塊化夾具中的夾具模塊以滿足加工材料尺寸的夾緊范圍限度為基礎，對于不同型材的加工更換時，無需更換夾具，只需調整基準部的相對位置和夾具模塊的對應尺寸即可，夾具模塊將所需夾緊型材尺寸均涵蓋在內即可完成夾持；每個，夾具模塊都配備單獨的壓緊氣缸，通過壓緊氣缸的伸縮運動控制實現夾具的夾緊和放松，夾具模塊化的設置能夠滿足多根型材的同時夾緊，再則由于夾具為長條形，可根據型材的長度設置多個夾具模塊，避免了夾緊時虛夾以及夾緊面積過小的現象的產生。
[0012]本發明中所述Z向進給移動頭和Y向進給移動頭可以設置各種加工器具，如:加工鋸、齒輪、銑刀、毛刷等；如下選取最常用的銑刀為例。
[0013]所述Z向進給移動頭和Y向進給移動頭中的移動頭優選采用多軸銑；所述多軸銑包括:驅動電機、聯軸器、主動輪、從動輪、同步帶、從動軸、主動軸、軸承安裝箱體、統刀；所述驅動電機通過聯軸器與主動軸連接；所述主動軸上固定主動輪，主動輪通過同步帶與從動輪連接；所述從動輪與從動軸固定連接；所述主動軸、從動軸穿過軸承安裝箱體與銑刀固定連接。
[0014]上述多軸銑的工作原理如下:驅動電機帶動聯軸器運動，聯軸器帶動與之連接的主動軸旋轉，主動軸帶動固定在其上的主動輪旋轉，在同步帶的帶動下，主動輪帶動從動輪運動，從動輪帶動與之連接的從動軸運動，主動軸和從動軸底端都裝有銑刀，主動軸和從動軸通過軸承安裝箱體的定位保證運動中不發生旋轉偏移，保證了加工精度。
[0015]本發明中還公開了三軸多頭龍門加工設備的加工方法，具體步驟如下:
(A)根據所需加工型材的形狀和寬度調整緊湊型模塊化夾具的夾緊范圍和定位基準，同時根據加工型材的根數確定緊湊型模塊化夾具的組數，一根加工型材對應一組夾具； (B)調整好緊湊型模塊化夾具后，將多根待加工的型材送入緊湊型模塊化夾具內，型材通過緊靠夾具的夾具固定基準端、端面基準放置實現型材的基準定位，同時壓緊氣缸驅動夾具活動邊沿夾具活動滑座運動夾緊型材；
(C)移動式龍門架沿著機床床身上的X向直線導軌移動，實現定床身動龍門的龍門加工結構，伺服電機驅動移動式龍門架實現X方向運動；在移動式龍門架的基礎上，在其上設置Y向導軌和Z向導軌，通過伺服電機驅動實現Y向進給移動頭、Z向進給移動頭的Y向和Z向的移動；在X、Y、Z向的移動過程中，Y向進給移動頭、Z向進給移動頭完成型材的加工；
(D)加工完成后，龍門架退回零位，松開壓緊氣缸，取出已加工完成的型材；完成型材的加工。
[0016]有益效果:本發明具有以下優點:
1、本發明中通過改變加工思維，以定型材動機械的加工理念，通過設置多個移動頭完成全方位同時加工，通過一次定位完成全面加工，加工精度高，速度快；
2、本發明以單次多根型材加工方式取代過去以往單次單根型材銑削加工的加工方式，提高加工效率，機器操作簡便，維護方便。
[0017]3、本發明中因為夾持定位模塊化的理念，時加工數根據需要快速方便的調整，提高了機械的通用性，和加工適用性。
[0018]4、本發明中所述夾具為通用性夾具，對于不同的型材，只需調整夾具的基準部完成定位即可，適用性廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的結構示意圖。
[0020]圖2為本發明中三軸多頭龍門加工設備的側視圖；
圖3為本發明中所述緊湊型模塊化夾具的結構示意圖；
圖4為本發明所述實施例中三軸銑結構示意圖。
[0021]其中，機床床身1、移動式龍門架2、緊湊型模塊化夾具3、Ζ向進給移動頭4、Υ向進給移動頭5、電箱6、機床工作臺面7、配重氣缸8、伺服電機9、抽屜10 ；
夾具固定基準端301、端面基準302、端面斜坡模塊303、夾具活動邊304、夾具活動塊305、牛筋306、夾具活動滑座307、托墊308、端面基準平板309、壓緊氣缸310、導軸311、下墊板312、過氣路墊板313、分氣塊314 ；
安裝板401、驅動電機402、聯軸器403、主動輪404、從動輪405、壓緊輪406、同步帶407、從動軸408、主動軸409、軸承安裝箱體410、銑刀411、角接觸球軸承412、彈簧夾頭413、加強板414。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0023]實施例:
如圖1、2所示的一種三軸多頭龍門加工設備，包括:機床床身1、移動式龍門架2、緊湊型模塊化夾具3、Ζ向進給移動頭4、Υ向進給移動頭5、電箱6、機床工作臺面7、配重氣缸8、伺服電機9、抽屜10 ；
上述各部件的連接關系如下；所述機床床身I上設有X向直線導軌，所述移動式龍門架2安裝于X向直線導軌上，所述移動式龍門架2上方設有機床臺面7 ;所述緊湊型模塊化夾具3位于機床臺面7上；所述移動式龍門架2上設有Y向導軌和Z向導軌，Y向進給移動頭5安裝于Y向導軌上；所述Z向進給移動頭4安裝于Z向導軌上；所述電箱6為設備運轉提供電能；所述移動式龍門架2、Z向進給移動頭4、Y向進給移動頭5通過伺服電機驅動在導軌上運動，所述抽屜10位于機床床身I下部。
[0024]如圖3所述的緊湊型模塊化夾具3包括:三組夾具模塊組和端面基準302、端面斜坡模塊303、端面基準平板309 ;所述夾具模塊包括:夾具固定基準端301、夾具活動邊304、夾具活動塊305、彈性件306、夾具活動滑座307、托墊308、壓緊氣缸310、導軸311、下墊板312、過氣路墊板313、分氣塊314 ;三個夾具模塊組并列設置，每個夾具模塊組中設有兩個縱向對齊的夾具模塊；
上述各部件的連接關系如下:所述夾具模塊中夾具固定基準端301通過下墊板312和過氣路墊板313固定于底板上；所述壓緊氣缸310通過導軸311與夾具活動滑座307連接；所述夾具活動滑座307安裝于下墊板312和過氣路墊板313上；所述夾具活動滑座307上表面設有水平滑槽315，所述夾具活動邊304下端設有與水平滑槽相適配的垂直凸起；所述夾具活動邊304通過垂直凸起沿水平滑槽進行水平運動；所述夾具活動邊304的內側設有垂直滑槽316 ;所述夾具活動塊305背面設有與垂直滑槽316相適配的水平凸起；所述夾具活動塊通過水平凸起沿垂直滑槽進行垂直運動；所述彈性件306固定于夾具活動塊305的內側；所述夾具固定基準端301內側面設有托墊固定槽，所述托墊308通過托墊固定槽固定在夾具固定基準端301內側；所述分氣塊位于過氣路墊板313的一端；所述分氣塊314—側設有一個氣源連接的總進氣端、一個與外界連接的總出氣端，另一側設有至少一個與壓緊氣缸310進氣端連接的分進氣端，和至少一個與壓緊氣缸310出氣端連接的分出氣端；所述端面基準302通過端面基準平板309固定在底板上，并位于夾具模塊的端面；所述端面斜坡模塊303固定于所述端面基準302的上方。
[0025]緊湊型模塊化夾具3的工作原理如下:當確定要加工的型材后，一個氣源為多個壓緊氣缸供氣，通過分氣塊314分氣；然后啟動壓緊氣缸310，壓緊氣缸310驅動導軸311，導軸311帶動夾具活動滑座307水平運動，根據加工型材的寬度調整夾具活動滑座307的位置，然后再調整夾具活動邊304，實現水平方向的尺寸的微調；再調整夾具活動塊305，實現垂直方向上尺寸的調節；根據待加工型材的尺寸完成夾具的夾持尺寸調整；然后通過夾具模塊前端的端面基準302定位；如果型材的端面為坡面，在端面基準302的上端設置端面斜坡模塊303定位端面為坡面的型材，本實施例中所述夾緊氣缸的進氣管和排氣管嵌在過氣路墊板下的凹槽中，連接到過氣路墊板端部的分氣塊，所述分氣塊主要是起到高壓氣源分流的作用，實現單個氣源同時推進多個氣缸的目的。
[0026]如圖所示的多軸銑包括:固定板401、驅動電機402、聯軸器403、主動輪404、從動輪405、壓緊輪406、同步帶407、從動軸408、主動軸409、軸承安裝箱體410、銑刀411、角接觸球軸承412、夾緊螺母413、加強板414。
[0027]上述各部件的連接關系如下:所述固定板驅動電機401背面設有加強板414:所述固定板401的上端安裝驅動電機402，下端安裝所述軸承安裝箱體410 ;所述驅動電機402通過聯軸器403與主動軸408連接；所述主動輪404固定安裝于主動軸409上，通過同步帶407與從動輪405連接；所述從動輪405固定連接在從動軸408上；所述主動軸409和從動軸408穿過所述軸承安裝箱體410上的定位孔定位；所述銑刀411安裝于所述主動軸409和從動軸408下方；所述壓緊輪406位于所述主動輪404和從動輪405之間，并壓緊連接主動輪404和從動輪405的同步帶407 ;所述銑刀411和主動輪404、從動輪405通過彈簧夾頭連接，并通過夾緊螺母413固定；所述軸承安裝箱體410上的定位孔與主動軸、從動軸之間設有角接觸球軸承412。
[0028]上述各部件的工作原理如下:固定板401上的驅動電機402運動帶動聯軸器403旋轉，聯軸器403帶動主動軸409同步旋轉，主動軸409旋轉進而帶動固定在主動軸409上的主動輪404以主動軸為圓心自轉；主動輪404通過同步帶407帶動從動輪405旋轉，進而帶動與從動輪固定連接的從動軸旋轉，從而實現主動軸與從動軸的同步旋轉，進而實現主動軸和從動軸下端的銑刀同步運轉。
[0029]上述三軸多頭龍門加工設備的加工方法，具體步驟如下:
(A)根據所需加工型材的形狀和寬度調整緊湊型模塊化夾具3的夾緊范圍和定位基準，同時根據加工型材的根數確定緊湊型模塊化夾具的組數，一根加工型材對應一組夾
亙.N 9
(B)調整好緊湊型模塊化夾具3后，將多根待加工的型材送入緊湊型模塊化夾具內，型材通過緊靠夾具的夾具固定基準端301、端面基準302放置實現型材的基準定位，同時壓緊氣缸310驅動夾具活動邊304沿夾具活動滑座307運動夾緊型材；
(C)移動式龍門架2沿著機床床身I上的X向直線導軌移動，實現定床身動龍門的龍門加工結構，伺服電機驅動移動式龍門架2實現X方向運動；在移動式龍門架的基礎上，在其上設置Y向導軌和Z向導軌，通過伺服電機驅動實現Y向進給移動頭5、Z向進給移動頭4的Y向和Z向的移動；在X、Y、Z向的移動過程中，Y向進給移動頭5、Z向進給移動頭4完成型材的加工；
(D)加工完成后，龍門架退回零位，松開壓緊氣缸310，取出已加工完成的型材；完成型材的加工。
【權利要求】
1.一種三軸多頭龍門加工設備，其特征在于:包括:機床床身(I)、移動式龍門架(2)、緊湊型模塊化夾具(3)、Z向進給移動頭(4)、Y向進給移動頭(5);所述機床床身(I)上設有X向直線導軌，所述移動式龍門架(2)安裝于X向直線導軌上，所述移動式龍門架(2)上方設有機床臺面(7);所述緊湊型模塊化夾具(3)位于機床臺面(7)上；所述移動式龍門架(2)上設有Y向導軌和Z向導軌，Y向進給移動頭(5)安裝于Y向導軌上；所述Z向進給移動頭(4)安裝于Z向導軌上。
2.根據權利要求1所述的三軸多頭龍門加工設備，其特征在于:包括:配重氣缸(8)，所述配重氣缸(8) —端固定在所述移動式龍門架(2)，另一端與Z向進給移動頭(4)連接。
3.根據權利要求1所述的三軸多頭龍門加工設備，其特征在于:包括伺服電機(9);所述移動式龍門架(2)、Ζ向進給移動頭(4)、Υ向進給移動頭(5)通過伺服電機驅動在導軌上運動。
4.根據權利要求1所述的三軸多頭龍門加工設備，其特征在于:所述緊湊型模塊化夾具(3)包括:端面基準(2)和至少一個夾具模塊；所述端面基準(2)位于夾具模塊的一端； 所述夾具模塊包括:夾具固定基準端(301)、夾具活動邊(304)、夾具活動塊(305)、夾具活動滑座(307)、壓緊氣缸(310)、導軸(311)、下墊板(312)、過氣路墊板(313)； 所述夾具固定基準端(301)通過下墊板(312)和過氣路墊板(313)固定于底板上；所述壓緊氣缸(310)通過導軸(311)與夾具活動滑座(307)連接；所述夾具活動滑座(307)安裝于下墊板(312)和過氣路墊板(313)上；所述夾具活動滑座(307)上表面設有水平滑槽(315)，所述夾具活動邊(304)下端設有與水平滑槽相適配的垂直凸起；所述夾具活動邊(304)通過垂直凸起沿水平滑槽進行水平運動；所述夾具活動邊(304)的內側設有垂直滑槽(316);所述夾具活動塊(305)背面設有與垂直滑槽(316)相適配的水平凸起；所述夾具活動塊通過水平凸起沿垂直滑槽進行垂直運動。
5.根據權利要求1所述的三軸多頭龍門加工設備，其特征在于:所述Z向進給移動頭(4)、Y向進給移動頭(5)中的移動頭是多軸銑；所述多軸銑包括:驅動電機(402)、聯軸器(403),主動輪(404)、從動輪(405)、同步帶(407)、從動軸(408)、主動軸(409)、軸承安裝箱體(410)、銑刀(411)； 所述驅動電機(402 )通過聯軸器(403 )與主動軸(409 )連接；所述主動軸(409 )上固定主動輪(404)，主動輪(404)通過同步帶(407)與從動輪(405)連接；所述從動輪(405)與從動軸(408)固定連接；所述主動軸(409)、從動軸(408)穿過軸承安裝箱體(410)與銑刀(411)固定連接。
6.一種三軸多頭龍門加工設備的加工方法，其特征在于:具體步驟如下: (A)根據所需加工型材的形狀和寬度調整緊湊型模塊化夾具(3)的夾緊范圍和定位基準，同時根據加工型材的根數確定緊湊型模塊化夾具的組數，一根加工型材對應一組夾亙.N 9 (B)調整好緊湊型模塊化夾具(3)后，將多根待加工的型材送入緊湊型模塊化夾具內，型材通過緊靠夾具的夾具固定基準端(301)、端面基準(302)放置實現型材的基準定位，同時壓緊氣缸(310)驅動夾具活動邊(304)沿夾具活動滑座(307)運動夾緊型材； (C)移動式龍門架(2)沿著機床床身(I)上的X向直線導軌移動，實現定床身動龍門的龍門加工結構，伺服電機驅動移動式龍門架(2)實現X方向運動；在移動式龍門架的基礎上，在其上設置Y向導軌和Z向導軌，通過伺服電機驅動實現Y向進給移動頭(5)、Z向進給移動頭(4)的Y向和Z向的移動；在乂、￥、2向的移動過程中，Y向進給移動頭(5)、Z向進給移動頭(4)完成型材的加工； (D)加工完成后，龍門架退回零位，松開壓緊氣缸(310)，取出已加工完成的型材；完成型材的 加工。
【文檔編號】B23Q5/10GK103817370SQ201310592270
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】劉海濤, 夏政, 董明 申請人:太倉威格瑪機械設備有限公司