[發明專利]教學型桌面式微型五軸聯動數控機床

在審

• 申請號: 202010998467.5
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112201141A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 吳金文;于磊磊;徐留明
• 申請（專利權）人: 南京工業大學浦江學院
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京惠智天成知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11681
• 代理人: 袁瑞紅

本發明涉及數控機床技術領域，具體為教學型桌面式微型五軸聯動數控機床，包括機床主體和龍門支架，所述機床主體上端固連有龍門支架，且龍門支架上設置有X軸機構，所述X軸機構包括滾珠絲桿、螺母、步進電機主體、空心光軸主體和菱形軸承支撐座，所述龍門支架內壁通過軸承活動連接有滾珠絲桿，且滾珠絲桿上螺紋連接有螺母，所述龍門支架一端固連有步進電機座，且步進電機座內設置有步進電機主體。本發明研制的這款控制系統相對簡單，性價比高但仍然可以最大程度還原五軸機床編程與運行原理的小型五軸設備，用在教學方面可以非常有效地調動起學生的學習興趣，提高教學效果。

技術領域

本發明涉及數控機床技術領域，具體為教學型桌面式微型五軸聯動數控機床。

背景技術

數控機床經過多年發展，已經被廣泛應用于自動化生產線、機械加工、模具、木工、家具、工藝品等行業，相比于傳統手工業，數控機床在很大程度上彌補了普通機械加工的短板，不但提高了加工的效率，還降低了風險和加工成本，與傳統的三軸數控加工設備不同，五軸數控機床集高精度，高性能計算機控制與伺服加工技術于一體，是一種科技含量高，可以用于復雜曲面加工的先進制造加工設備，其具有生產柔性大，生產周期短，穩定性好等諸多優點，但其高昂的價格，國外的技術壟斷，讓五軸加工技術的推廣和學習受到很大阻礙，因此，本發明研制一臺控制系統相對簡單，造價低廉但還能最大程度還原五軸機床編程與運行原理的小型五軸機床設備。

針對五軸數控機床的市場需求，本設計提出了一種經濟型五軸微型數控機床的設計方案，借助于運行在PC機上的軟件，將數控加工代碼轉化為各軸的輸出脈沖數，通過計算機并口輸出脈沖信號到步進電機驅動器，來控制步進電機運動，從而實現各軸的運動完成加工。

針對文中所述的五軸數控加工技術的發展瓶頸與廣闊的應用前景，本設計首先參照國內外微型數控機床研究與發展現狀，分析了數控微型數控機床的系統結構，結合五軸聯動的加工特點，提出了一種經濟型的五軸微型數控機床的設計方案。

對比市場上動輒上百萬的五軸加工設備，本發明設計的五軸數控微型數控機床制造成本只有它們的百分之一，同時相對簡單的控制系統不但可以方便地學習五軸加工的相關原理，還有利于設備的維護，有效地解決了五軸加工技術的發展瓶頸，為五軸技術的國產化提供了廣闊的發展前景。本設計的五軸數控微型數控機床，可以用于高校的數控教學，機電一體化系統課程設計，創客中心工具平臺，同時也是高校科研設計的重要參考，還可以作為大學生實踐的研究對象。

發明內容

本發明的目的在于提供教學型桌面式微型五軸聯動數控機床，以解決上述背景技術中提出的市場上的五軸加工設備成本過高，體積過大，移動較為不方便，且現有的控制系統完全使用機器自帶的控制模塊來進行控制，不便于數據的讀取和工作原理的理解，因而不適合教學演示的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：教學型桌面式微型五軸聯動數控機床，包括機床主體和龍門支架，所述機床主體上端固連有龍門支架，且龍門支架上設置有X軸機構，所述X軸機構包括滾珠絲桿、螺母、步進電機主體、空心光軸主體和菱形軸承支撐座，所述龍門支架內壁通過軸承活動連接有滾珠絲桿，且滾珠絲桿上螺紋連接有螺母，所述龍門支架一端固連有步進電機座，且步進電機座內設置有步進電機主體，所述步進電機主體通過聯軸器與滾珠絲桿連接，所述龍門支架內壁通過軸承活動連接有空心光軸主體，且空心光軸主體外表面滑動連接有光軸滑塊，所述空心光軸主體設置有兩組，兩組所述空心光軸主體關于滾珠絲桿對稱設計，所述龍門支架兩側皆設置有與空心光軸主體相互配合的菱形軸承支撐座。

優選的，所述機床主體底端設置有Y軸機構，所述Y軸機構一端通過螺釘螺孔與X軸連接，所述Y軸機構與X軸機構結構相同。

優選的，所述X軸機構前端設置有Z軸機構，所述Z軸機構包括主軸夾、風冷主軸和直線軸承，所述螺母一端固定連接有固定板，且固定板遠離螺母的一端通過主軸夾固連有風冷主軸，所述風冷主軸外表面通過直線軸承與主軸夾固連，所述Z軸機構一端設置有另一步進電機座，且另一步進電機座內設置有另一步進電機主體。