CN120080192B 一种多主轴的立式数控机床 （三众精密机械南京有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利道琴音大道219号(72)发明人莫永李雪松刘田红事务所(普通合伙)32630一种多主轴的立式数控机床件、卡盘以及设置在所述主轴部件一侧的输液通过在刀具脱离工件时来对输液管内的冷却液21.一种多主轴的立式数控机床，包括主轴部件(102)、卡盘以及设置在所述主轴部件(102)一侧的输液管(110),所述输液管(110)朝向刀具设置，其特征在于：还包括阀门控制机构(130)和清洁机构(140),其中：所述清洁机构(140)与输液管(110)连通，且连通处设置有阀门，所述阀门与所述阀门控制机构(130)连接；所述阀门控制机构(130)具有控制所述阀门关闭的自由状态和控制所述阀门打开的限制状态，当主轴部件(102)向上运动的高度对应预设高度时，阀门控制机构(130)处于限制状态；在所述限制状态下，输液管(110)内的部分冷却液通过阀门流入清洁机构(140)内；所述清洁机构(140)用于将内部的冷却液喷射至待清洁区域处，对待清洁区域进行清所述输液管(110)的一侧连通有分流管(120),所述分流管(120)的底部连通有一端与清洁机构(140)连通的出液管(121);所述阀门包括滑动设置在分流管(120)内的阀球(122),所述阀球(122)具有第一位置和第二位置；所述第一位置位于出液管(121)靠近输液管(110)的一侧，用于断开分流管(120)和出液管(121);所述第二位置位于出液管(121)远离输液管(110)的一侧，用于连通分流管(120)和出液管(121);所述阀门控制机构(130)控制阀球(122)在第一位置和第二位置之间进行切换；所述阀门控制机构(130)包括沿X轴方向设置的第一滑轨(131)以及沿Y轴方向设置的第二滑轨(132),其中，第二滑轨(132)与第一滑轨(131)之间滑动连接，第二滑轨(132)顶部滑动连接滑块(133),所述滑块(133)与阀球(122)之间通过牵引绳(123)连接；所述阀球(122)和分流管(120)的一端之间设置有将二者弹性连接的复位弹簧(124);所述清洁机构(140)包括与出液管(121)连通的储液筒(141),以及滑动设置在所述储液筒(141)内的活塞(143),所述活塞(143)的底部设置有用于驱动活塞(143)往复运动的驱动机构。2.根据权利要求1所述的多主轴的立式数控机床，其特征在于：当所述阀球(122)处于第二位置时，主轴部件(102)处于预设高度。3.根据权利要求1所述的多主轴的立式数控机床，其特征在于：所述储液筒(141)的顶部连通有朝向卡盘设置的排液口(142),所述活塞(143)通过上移将冷却液通过排液口4.根据权利要求3所述的多主轴的立式数控机床，其特征在于：所述储液筒(141)朝向卡盘的两侧均滑动设置有用于收集飞溅冷却液的集料盒(145),所述集料盒(145)的底部通过弹性件与工作台(100)顶部连接；所述集料盒(145)的顶部固定设置有侧壁与排液口(142)端部贴合的挡板(147),所述挡板(147)的侧壁设置有贯穿的通口(148)。5.根据权利要求1所述的多主轴的立式数控机床，其特征在于：所述第二滑轨(132)的底部固定连接有传动杆(128);所述出液管(121)的一端连通有限流管(126),所述限流管(126)的一端连通有连接管(125),所述连接管(125)的一端连通在储液筒(141)的顶部；所述限流管(126)的内径小于连接管(125)的内径；3所述连接管(125)对应传动杆(128)的部位设置有采用橡胶材质制成的膨胀管(127),所述膨胀管(127)通过膨胀作用驱动传动杆(128)运动，以使输液管(110)由朝向刀具切换为朝向卡盘。6.根据权利要求5所述的多主轴的立式数控机床，其特征在于：所述连接管(125)对应膨胀管(127)的部位采用硬质材料制成，其余部分则为柔性材料制成；所述输液管(110)采用具有弹性的金属材料制成，且输液管(110)的弹性系数大于复位弹簧(124)以及连接弹簧(134)的弹性系数。4一种多主轴的立式数控机床技术领域[0001]本发明涉及数控机床技术领域中的清洁机构，具体地说，涉及一种多主轴的立式数控机床。背景技术[0002]数控是将计算机编程构造的线路思维转化为数字技术，并通过数控车床进行加工控制的运行，立式数控车床是数控设备中的一类，主要用于加工各种零部件。目前的立式数控车床随着研发技术的突破，一台设备都能配备两个主轴以及平台进行加工。[0003]多主轴立式数控机床通过多个主轴可以实现对多个工件的同时加工，进而提高工作效率。但由于数控车床内部的主轴与卡盘均为配对设置，若机床对单个工件进行加工时，加工过程中工件被削下的碎屑容易飞溅在其他未进行加工的卡盘上，积落的碎屑在冷却液流动带动下，容易进入工位卡盘的缝隙中，进而导致在重新启用时，需要使用液体对卡盘进行冲刷清洁。[0004]目前，通常是在加工结束(即设备停机)后继续控制输液管(安装在主轴附近，用于将冷却液输送至刀具和工件处，以进行降温和润滑)流出冷却液，并对冷却液进行收集，然后使用冷却液来对卡盘进行清洁。但这样会导致输液管在加工结束后还需要继续输送冷却液一段时间，从而使冷却液消耗较多。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种多主轴的立式数控机床，其通过设置分流管来在主轴部件上移过程中对冷却液进行分流，以在不加工过程中对多余的冷却液进行收集，从而解决上述背景技术中提出的问题，即输液管在加工结束后还需要继续输送冷却液一段时间，从而使冷却液消耗较多。[0006]为实现上述目的，该一种多主轴的立式数控机床包括主轴部件、卡盘以及设置在所述主轴部件一侧设置的输液管，所述输液管朝向刀具设置，还包括阀门控制机构和清洁[0007]所述清洁机构与输液管连通，且连通处设置有阀门，所述阀门与所述阀门控制机构连接；[0008]所述阀门控制机构具有控制所述阀门关闭的自由状态和控制所述阀门打开的限制状态，当主轴部件向上运动的高度对应预设高度时，阀门控制机构处于限制状态；在所述限制状态下，输液管内的部分冷却液通过阀门流入清洁机构内；[0009]所述清洁机构用于将内部的冷却液喷射至待清洁区域处，对待清洁区域进行清[0010]上述技术方案中，清洁机构与输液管连通，可对冷却液进行分流，当主轴部件向上运动时，代表刀具此时不处于工作状态，此时通过阀门控制机构控制阀门打开，将输液管内的部分冷却液收集到清洁机构，这样就避免了这一部分冷却液的浪费，从而也就无需在加5工结束后再收集冷却液。[0011]在此基础上，所述输液管的一侧连通有分流管，所述分流管的底部连通有一端与清洁机构连通的出液管。[0012]所述阀门包括滑动设置在分流管内的阀球，所述阀球具有第一位置和第二位置；所述第一位置位于出液管靠近输液管的一侧，用于断开分流管和出液管；所述第二位置位于出液管远离输液管的一侧，用于连通分流管和出液管；所述阀门控制机构控制阀球在第一位置和第二位置之间进行切换。[0013]所述阀门控制机构包括沿X轴方向设置的第一滑轨以及沿Y轴方向设置的第二滑轨，其中，第二滑轨与第一滑轨之间滑动连接，第二滑轨顶部滑动连接滑块，所述滑块与阀球之间通过牵引绳连接；所述阀球和分流管的一端之间设置有将二者弹性连接的复位弹[0014]此处具体说明了阀门控制机构以及阀门的结构。根据上述得知，阀门控制机构只球的位移，使阀球将连通部位打开。[0015]在另一个技术方案中，所述清洁机构包括与出液管连通的储液筒，以及滑动设置在所述储液筒内的活塞，所述活塞的底部设置有用于驱动活塞往复运动的驱动机构。[0016]所述第二滑轨的底部固定连接有传动杆；所述出液管的一端连通有限流管，所述限流管的一端连通有连接管，所述连接管的一端连通在储液筒的顶部；所述限流管的内径小于连接管的内径；所述连接管对应传动杆的部位设置有采用橡胶材质制成的膨胀管，所述膨胀管通过膨胀作用驱动传动杆运动，以使输液管由朝向刀具切换为朝向卡盘。[0017]此技术方案，储液筒内的冷却液可重新回流至输液管内，并且在回流过程中，通过限流管的内径限制回流的流量，使膨胀管受到压力产生膨胀来驱动输液管改变朝向。一方面能够对卡盘进行清洁，另一方面也能够对加工后的工件进行清洁。[0019]1、该多主轴的立式数控机床中，通过在刀具脱离工件时来对输液管内的冷却液进行分配，避免该过程产生的部分冷却液浪费，这样，一方面不影响对刀具的降温和润滑，另一方面将多余的冷却液收集备用，从而在清洁卡盘时，无需使输液管在加工结束后继续输[0020]2、该多主轴的立式数控机床中，阀门控制机构不仅可以在主轴部件上移过程中控制阀门打开，还能在主轴部件处于初始位置时利用回流的冷却液改变输液管的朝向位置，使输液管由朝向刀具切换为朝向卡盘，进而使收集的冷却液以回流的方式通过输液管流出附图说明[0021]图1为本发明的整体结构示意图一；[0022]图2为本发明的整体结构示意图二；[0023]图3为本发明的分流管的剖面结构示意图；[0024]图4为本发明的阀门控制机构的结构示意图；[0025]图5为本发明的清洁机构的结构示意图一；6[0026]图6为本发明的清洁机构的结构示意图二；[0027]图7为本发明的限流管的结构示意图；[0028]图8为本发明的图7的A出结构放大示意图；[0029]图9为本发明的输液管的结构示意图。[0030]图中各个标号意义为：具体实施方式[0032]下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0035]针对使用冷却液来对卡盘进行清洁，导致输液管110在加工结束后还需要继续输送冷却液一段时间，使冷却液消耗较多的问题，本发明提供了一种多主轴的立式数控机床，如图2所示，立式数控机包括主轴部件102和卡盘，主轴部件102和卡盘均设置两组；卡盘位于主轴部件102的下方，用于固定工件；主轴部件102底部设置刀具，以对卡盘上的工件进行加工。其中，主轴部件102和卡盘均安装在工作台100顶部，并通过设置在工作台100顶部的机壳101与外界进行隔离，避免对工作人员造成伤害。[0036]机壳101的形状和结构如图1所示，其侧壁设置有由玻璃制成的观察窗，以方便人们观察工件的加工状态。[0037]如图2所示，主轴部件102的一侧设置有输液管110,输液管110的输入端连接冷却液输送系统，另一端朝向刀具设置，此时，冷却液经冷却液输送系统进入到输液管110内，然后通过输液管110的输出端流向刀具，对刀具进行冷却和润滑。并且，当刀具与卡盘上的工件接触时，冷却液也会对工件进行冷却和润滑。在此过程中，由于输液管110与主轴部件102连接，因此会跟随主轴部件102一起运动。[0038]在加工过程中，以钻孔为例，主轴部件102从初始位置下移与工件接触，完成对第7一个孔的加工，然后，主轴部件102上移脱离工件，并调整自身的水平位置，随后继续下移，完成对第二个孔的加工，然后持续循环。而在此过程中，冷却液通常是不中断的，即钻孔开始后冷却液就通过输液管110持续流出，直到最后一个孔加工完成后才进行中断。由此可见，主轴部件102在上移脱离工件时，冷却液依旧会通过输液管110排出，虽然冷却液可以对刀具进行降温，但此时的刀具并未进行切削作业，因此也就不需要较多的冷却液进行冷却，但冷却液从输液管110内排出的流量却是固定的，这样也就造成了部分冷却液的浪费。[0039]为此，立式数控机床还包括阀门控制机构130和清洁机构140,其中，清洁机构140与输液管110之间连通，且连通处设置有阀门，阀门与阀门控制机构130连接；[0040]阀门控制机构130具有控制阀门关闭的自由状态和控制阀门打开的限制状态，当主轴部件102向上运动的高度对应预设高度时，阀门控制机构130处于限制状态；在限制状态下，输液管110内的部分冷却液通过阀门流入清洁机构140内；[0041]清洁机构140包括对应卡盘设置的排液口142(参考图5),用于将内部的冷却液通过排液口142喷射至卡盘处，对卡盘进行清洁。[0042]具体来说，清洁机构140与输液管110是通过分流管120进行连通的。如图3所示，分流管120的一端连通输液管110,连通处优先选择输液管110的弯折部位，以便于冷却液流入分流管120内。并且，分流管120的底部连通有一端与清洁机构140连通的出液管121,这样，分流管120内的冷却液便可经过出液管121流入到清洁机构140内。[0043]阀门包括滑动设置在分流管120内的阀球122,阀球122的外径与分流管120的内径一致，以对分流管120进行封堵。此外，滑动使得阀球122具有两个位置，这两个位置分别位于出液管121的两侧，即出液管121靠近输液管110的一侧和出液管121远离输液管110的一侧。通过阀门控制机构130控制阀球122在这两个位置之间来回切换，实现对分流管120与出液管121之间通断的控制。具体的控制结构参考图4。[0044]如图4所示，阀门控制机构130包括沿X轴方向设置的两个第一滑轨131以及沿Y轴方向设置的一个第二滑轨132,其中，第二滑轨132与第一滑轨131之间滑动连接，第二滑轨132顶部滑动连接滑块133,滑块133与阀球122之间通过牵引绳123连接。阀球122和分流管120的一端之间设置有将二者弹性连接的复位弹簧124。[0045]具体实施时，在第一滑轨131的两端均设置侧板，侧板的方向对应Y轴方向，将侧板固定在第一滑轨131的两端，使两个第一滑轨131之间的距离得到固定，同时，将侧板固定设置在图2中的机壳101的内壁。然后，在第二滑轨132的两端固定设置滑板，滑板滑动设置在第一滑轨131的顶部，此时第二滑轨132和滑块133均具有沿X轴方向运动的能力。这样一来，由于滑块133与第二滑轨132连接，使滑块133已具备沿Y轴方向运动的能力，并结合第二滑滑块133固定连接、另一端从分流管120的端部穿入并与阀球122固定连接。[0046]这里，第一滑轨131、第二滑轨132的长度应与主轴部件102在水平方向的运动的距离对应，以免对主轴部件102的运动幅度造成限制。[0047]参考图3,图3中的阀球122处于位置a',刀具底部的高度为高度a。当主轴部件102带动刀具和输液管110沿水平方向(即X、Y轴方向)移动时，输液管110通过分流管120带动阀球122移动，由于复位弹簧124的弹力大于第一滑轨131和第二滑轨132之间的摩擦力以及第二滑轨132和滑块133之间的摩擦力，因此，在复位弹簧124弹性推动的作用下，阀球122不会8产生位移，从而通过牵引绳123拉动滑块133进行水平方向的移动。当主轴部件102带动刀具由高度a上升至高度b时，此时由于滑块133无法进行向上运动，因此分流管120与滑块133之间的间距会变大，以迫使复位弹簧124压缩，从而也就通过牵引绳123拉动阀球122由位置a'移动至位置b'处，此时阀球122经过出液管121,分流管120与出液管121之间连通。[0048]通过上述内容，可以理解的是，在主轴部件102进行水平方向(即X、Y轴方向)移动时，主轴部件102能够通过牵引绳123带动滑块133同步进行X、Y轴方向的运动，并不会对阀球122进行限制，因此，此时滑块133的状态为自由状态；在主轴部件10于滑块133无法上移，从而限制了阀球122,因此，此时滑块133的状态为限制状态。[0049]应理解，主轴部件102带动刀具由高度a移动至高度b的距离与阀球122由位置a'移动至位置b'的距离对应，因此，当阀球122处于位置b'(即出液管121远离输液管110的一侧)时，主轴部件102对应高度b的高度为预设高度。[0050]需要说明的是，在预设高度下，刀具底端的高度应高于工件顶部的高度，即刀具底端与工件顶部之间处于非接触状态。同时，出液管121优选位于分流管120的中部。通过此设计，当阀球122处于位置b'后，阀球122与分流管120的端部之间仍具有供阀球122位移以及复位弹簧124压缩的空间，从而实现主轴部件102进一步上移到初始位置。[0051]如图5所示，清洁机构140包括与出液管121和排液口142连通的储液筒141,储液筒141固定设置在工作台100的顶部，排液口142朝向卡盘设置；储液筒141内滑动设置有活塞143,活塞143的底部设置驱动机构，通过驱动机构驱动活塞143上移来将储液筒141内的冷却液通过排液口142挤出。[0052]实施时，在出液管121的底端连通一根连接管125(参考图7),然后将连接管125的一端与储液筒141连通，连通位置应位于活塞143的上方，以使冷却液进入到储液筒141内。储液筒141的顶部连通有两根导管，导管的顶端为排液口142,且两根导管顶端分别向对应的卡盘处弯折(具体参考图5)。接着，在活塞143的底部设置液压杆144,液压杆144安装在工作台100内部或者贯穿输液管110设置。[0053]活塞143在向上运动时，冷却液会通过两个排液口142同时喷出，而对应其中一个排液口142的卡盘是夹持有工件的，也就并不需要清理。为使储液筒141内的液体只针对没有夹持工件的卡盘进行清洁，如图5所示，储液筒141朝向卡盘的两侧均滑动设置有集料盒145,集料盒145的外边缘向上弯折，以用于收集飞溅的冷却液和碎屑，集料盒145通过底部的支撑弹簧146与工作台100顶部弹性连接，这样可在收集冷却液和碎屑后，利用冷却液和碎屑的重力压缩支撑弹簧146,从而进行下移。如图6所示，集料盒145的顶部固定设置有侧壁与排液口142端部贴合的挡板147,挡板147的侧壁设置有贯穿的通口148,通口148的位置与排液口142的位置对应，具体是在支撑弹簧146未进行压缩时，通口148与排液口142连通。[0054]以下再详述立式数控机床的清洁流程。[0055]如图3所示，刀具的底端处于高度a时，刀具的高度低于工件的高度，以对工件进行加工。当主轴部件102上移带动刀具的底端处于高度b时，输液管110也会进行相应的上移，输液管110上移带动分流管120,分流管120带动阀球122,阀球122被牵引绳123拉拽限制，从而由位置a'移动至位置b',此时分流管120与出液管121连通，输液管110内的部分冷却液通过分流管120、出液管121以及连接管125进入到储液筒141内。[0056]再参考图5,假设位于右侧的卡盘上夹持有工件，那么对右侧工件降温的部分冷却9液便会飞溅到位于右侧的集料盒145内，随着加工的持续进行，右侧集料盒145内的冷却液逐渐增多，从而克服支撑弹簧146的弹力，使右侧的集料盒145下移，此时集料盒145带动挡板147下移，使通口148与右侧的排液口142脱离，以利用挡板147将右侧的排液口142封堵。而由于左侧的集料盒145距离右侧卡盘较远，导致冷却液溅入量较少，同时储液筒141也会起到阻挡作用，这样，也就使得左侧的排液口142处于打开状态。[0057]当加工结束后，驱动活塞143上移，活塞143上移挤压储液筒141内的冷却液，冷却液通过左侧的排液口142喷射到左侧的卡盘上，对左侧卡盘上的碎屑进行清洁。[0058]也就是说，通过在刀具脱离工件时来对输液管110内的冷却液进行分配，避免该过程产生的部分冷却液浪费，这样，一方面不影响对刀具的降温和润滑，另一方面将多余的冷却液收集备用，从而在清洁卡盘时，无需使输液管110在加工结束后继续输送冷却液，减少了对冷却液的消耗。[0059]此外，为进一步提高对卡盘的清洁效率。如图7所示，在一些实施例中，第二滑轨132的底部固定连接有传动杆128;连接管125与储液筒141的连通部位处于储液筒141的顶部，连接管125与出液管121之间通过限流管126连接，限流管126的内径小于连接管125的内径。然后，如图8所示，连接管125对应传动杆128的部位设置有膨胀管127,膨胀管127优选采用橡胶材质。[0060]这样，参考图9,当加工结束后，主轴部件102复位至初始位置，同时初始位置的高度是高于高度b的，因此阀球122也处于位置b'的右侧，此时分流管120与出液管121之间连[0061]第一种方式，活塞143上移挤压冷却液，使一部分冷却液通过排液口142排出，对卡盘清洁，另一部分冷却液排入到连接管125内，但由于限流管126的内径较小，降低了冷却液的通过速度，此时连接管125内的压力便会增大，从而迫使膨胀管127向外部扩张，膨胀管127在扩张过程中推动传动杆128移动，传动杆128移动带动第二滑轨132和滑块133,滑块133通过牵引绳123拉动阀球122移动，但由于复位弹簧124已经被压缩，因此阀球122移动便会通过复位弹簧124带动分流管120移动，分流管120移动拉动输液管110的底端形变，使输液管110由朝向刀具切换为朝向卡盘，此时，连接管125内的冷却液通过限流管126和出液管121进入到分流管120内，然后再通过分流管120进入到输液管110内，最终通过输液管110排[0062]第二种方式，该方式取消排液口142的设置，即储液筒141顶部并不设置排液口142(应理解，不设置排液口142后，集料盒145、支撑弹簧146、挡板147以及通口148也无需设置),使储液筒141内的冷却液只能通过连接管125、限流管126、出液管121以及分流管120再次回流至输液管110内。在回流过程中，膨胀管127膨胀推动传动杆