可重构微型数控机床

1.可重构微型数控机床，其特征在于：包括通过不同搭接方式以形成不同功能的所述机床的至少下列模块：
床身模块，至少包括床身和设于该床身上的第一进给机构；
工作台模块，至少包括托板、滑动地设置于托板上的工作台和推动工作台在托板上移动的第二进给机构；
主轴箱模块，至少包括主轴箱、转动设置于主轴箱内的主轴和驱动主轴转动的主轴驱动机构，所述主轴中心设有通孔，且一端设有连接盘；
尾座模块，至少包括尾座支架、设于尾座支架内且可做相对尾座支架轴向移动的顶针和操纵顶针做所述轴向移动的操纵机构；
立柱模块，至少包括立柱和设于立柱上的第三进给机构；
及分别设于主轴和工作台模块上的卡盘和刀架；
所述主轴箱模块以其中的主轴呈水平放置而连接于床身模块中的床身，工作台模块通过托板连接在床身模块中的第一进给机构上，使工作台模块做与主轴轴线平行的移动，尾座模块通过尾座支架连接在床身模块中的床身上端，且使尾座模块中的顶针与主轴共轴线，卡盘连接在主轴一端的连接盘上，刀架设置在工作台上，并随工作台模块中的第二进给机构做与主轴轴线垂直的水平移动，而形成具有车床功能的数控机床；
所述立柱模块通过立柱连接在所述床身一侧，主轴箱模块以其中的主轴呈垂直放置而连接于立柱模块的第三进给机构上，使主轴模块在立柱模块上做与主轴轴线平行的上下移动，工作台模块通过所述托板连接在床身模块中的第一进给机构上，使工作台模块做与主轴轴线垂直的水平移动，主轴通过中心的通孔连接铣刀，从而形成具有铣床或钻床功能的数控机床。
2.根据权利要求1所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述床身上设有沿第一进给机构运动方向设置的Z向导轨或Z向滑槽。
3.根据权利要求2所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述第一进给机构包括第一伺服电机、第一电机连接架、第一联轴器、第一丝杠、第一小耳板和第一支承座，所述第一电机连接架连接床身并支承连接第一伺服电机，第一丝杠的一端通过第一联轴器与第一伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于床身的第一支承座内，并使第一丝杠沿Z方向设置，第一小耳板螺旋连接于第一丝杠并连接所述托板。
4.根据权利要求2所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述托板下端设有与床身上所述Z向导轨或Z向滑槽相适配的Z向滑槽或Z向导轨，使托板沿床身上的Z向导轨或Z向滑槽而Z方向滑动地设置于床身；托板上端设有沿第二进给机构方向设置的X向导轨或X向滑槽，所述工作台下端设有与托板上X向导轨或X向滑槽相适配的X向滑槽或X向导轨，使工作台沿托板上的X向导轨或X向滑槽而X方向滑动地设置于托板。
5.根据权利要求2所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述第二进给机构包括第二伺服电机、第二电机连接架、第二联轴器、第二丝杠、第二小耳板和第二支承座，所述第二电机连接架连接在托板的下端并支承连接第二伺服电机，第二丝杠的一端通过第二联轴器与第二伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于在托板上端的第二支承座内，并使第二丝杠沿X方向设置，第二小耳板螺旋连接于第二丝杠并连接所述工作台。
6.根据权利要求2所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述主轴驱动机构包括交流变频电机及置于主轴箱内的电机固定架、传动机构和主轴套，交流变频电机连接在电机固定架上，主轴通过轴承转动支承在主轴套内，传动机构的输入端和输出端分别传动连接交流变频电机轴和主轴。
7.根据权利要求6所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述主轴一端设有连接盘，该连接盘的一圆周向位置上设有数个均布的螺孔，主轴中心设有通孔。
8.根据权利要求2所述的可重构微型数控机床，其特征在于：所述第三进给机构包括第三伺服电机、第三电机固定架、第三丝杠、第三小耳板、第三支承座、连接板、配重固定架、滚轮、钢索和配重块，所述配重固定架连接于所述立柱上，所述滚轮转动连接在所述配重固定架上端，所述第三伺服电机固定于配重固定架，第三丝杠的一端与第三伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于在配重固定架上的第三支承座内，并使第三丝杠沿垂直方向设置，第三小耳板螺旋连接于第三丝杠并连接连接板，所述钢索绕过滚轮一端连接连接板，另一端连接配重块，第三丝杠转动，通过第三小耳板带动连接板沿立柱上下滑动。

可重构微型数控机床\n技术领域\n[0001] 本发明涉及机床技术领域，尤其涉及一种可以拆卸，并根据不同功能需要进行重新构造搭接的可重构微型数控机床。\n背景技术\n[0002] 目前的机床是根据不同加工功能设置的，例如车床、铣床、钻床等，这样的设置在工业生产中对于提高工件加工的效率和质量是合适的。\n[0003] 但在职业教学中为能说明各种机床的原理就要备齐对应各种功能的机床，这就使得学校在教具上的投入很高，而很可能这些教具在教学中所占比重较小，因此学校往往存在教具投入高，但投入高的资源利用率低的问题。\n[0004] 此外，现有的机床使学生看到的是各个分立存在具有对应特点功能的机床，而不容易使学生看到各种机床所存在机联系，不利于对机床结构更深的理解。\n[0005] 还有，对于加工批量较小但加工较为复杂的工件，完成工件的加工可能需要准备多种功能的机床，这会大大增加加工成本。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种可重构微型数控机床，可根据不同的功能需要进行搭接，以构造成不同功能的微型数控机床，且成本低。\n[0007] 为了实现上述目的，本发明采用数个不同的模块以不同搭接方形成不同功能的所述数控机床，其模块至少包括：\n[0008] 床身模块，至少包括床身和设于该床身上的第一进给机构；\n[0009] 工作台模块，至少包括托板、滑动地设置于托板的工作台和推动工作台在托板上移动的第二进给机构；\n[0010] 主轴箱模块，至少包括主轴箱、转动设置于主轴箱内的主轴和驱动主轴转动的主轴驱动机构；\n[0011] 尾座模块，至少包括尾座支架、设于尾座支架内且可做相对尾座支架轴向移动的顶针和操纵顶针做所述移动的操纵机构；\n[0012] 立柱模块，至少包括立柱和设于立柱上的第三进给机构；\n[0013] 及分别设于主轴和工作台模块上的卡盘和刀架。\n[0014] 如若采用床身模块、工作台模块、主轴箱模块、尾座模块、卡盘和刀架搭接，所述主轴箱模块以其中的主轴呈水平放置而连接于床身模块中的床身，工作台模块通过托板连接在床身模块中的第一进给机构上，使工作台模块做与主轴轴线平行的移动，尾座模块通过尾座支架连接在床身模块中的床身上端，且使尾座模块中的顶针与主轴共轴线，卡盘连接在主轴上，刀架设置在工作台上，并随工作台模块中的第二进给机构做与主轴轴线垂直的水平移动，而形成具有车床功能的数控机床。\n[0015] 如若采用床身模块、工作台模块、主轴箱模块和立柱模块，所述立柱模块通过立柱连接在所述床身一侧，主轴箱模块以其中的主轴呈垂直放置而连接于立柱模块的第三进给机构上，使主轴模块在立柱模块上做与主轴轴线平行的上下移动，工作台模块通过所述托板连接在床身模块中的第一进给机构上，使工作台模块做与主轴轴线垂直的水平移动，从而形成具有铣床或钻床功能的数控机床。\n[0016] 为了使第一进给机构的运动受到设定方向的约束，所述床身上设有沿第一进给机构运动方向设置的Z向导轨或Z向滑槽。\n[0017] 设置于床身上的第一进给机构包括第一伺服电机、第一电机连接架、第一联轴器、第一丝杠、第一小耳板块和第一支承座，所述第一电机连接架连接床身并支承连接第一伺服电机，第一丝杠的一端通过第一联轴器与第一伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于床身的第一支承座内，并使丝杠沿Z方向设置，第一小耳板螺旋连接于丝杠并连接所述托板。\n[0018] 对应的于床身上的所述Z向导轨或Z向滑槽，所述托板下端设有与之相适配的Z向滑槽或Z向导轨，使托板沿床身上的Z向导轨或Z向滑槽而Z方向滑动地设置于床身；托板上端设有沿第二进给机构方向设置的X向导轨或X向滑槽，所述工作台下端设有与托板上X向导轨或X向滑槽相适配的X向滑槽或X向导轨，使工作台沿托板上的X向导轨或X向滑槽而X方向滑动地设置于托板。\n[0019] 工作台模块中的第二进给机构包括第二伺服电机、第二电机连接架、第二联轴器、第二丝杠、第二小耳板块和第二支承座，所述第二电机连接架连接在托板的下端并支承连接第二伺服电机，第二丝杠的一端通过第二联轴器与第二伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于在托板下端的第二支承座内，并使第二丝杠沿X方向设置，第二小耳板螺旋连接于第二丝杠并连接所述工作台\n[0020] 主轴箱模块中的主轴驱动机构包括交流变频电机和置于所述主轴箱上的电机固定架、传动机构和主轴套，所述电机连接在电机固定架上，主轴通过轴承转动支承在主轴套内，传动机构的输入端和输出端分别传动连接电机轴和主轴；\n[0021] 对于上述主轴，更进一步的，该主轴一端设有连接盘，该连接盘的一圆周向位置上设有数个均布的螺孔，主轴中心设有通孔。\n[0022] 立柱模块中的第三进给机构包括第三伺服电机、第三电机固定架、第三丝杠、第三小耳板、第三支承座、连接板、配重固定架、滚轮、钢索和配重块，所述配重固定架连接于所述立柱上，所述滚轮转动连接在所述配重固定架上端，所述第三伺服电机固定于配重固定架，第三丝杠的一端与第三伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于在配重固定架上的第三支承座内，并使第三丝杠沿垂直方向设置，第三小耳板螺旋连接于第三丝杠并连接连接板，所述钢索绕过滚轮一端连接连接板，另一端连接配重块，第三丝杠转动，通过第三小耳板带动连接板沿立柱上下滑动。\n[0023] 本发明根据各种机床的加工加工原料及结构特点，将其设计成若干个功能模块，可根据不同的加工要求搭接成不同功能的机床，成本低且多功能，特别适应职业教学及单批次或小批次完成不同加工所需的多功能要求的微型数控机床。\n附图说明\n[0024] 图1是本发明的各模块，其中：Z是床身模块，X是工作台模块，c是主轴箱模块，d是尾座模块，e是立柱模块。\n[0025] 图2是用本发明模块搭接构成的微型车床。\n[0026] 图3是图2所示微型数控车床中主轴及安装在主轴上卡盘的结构示意图。\n[0027] 图4是用本发明模块搭接构成的微型铣床。\n[0028] 图5是图4所示微型数控铣床中主轴及安装在主轴上刀具的结构示意图。\n[0029] 图6是本发明模块搭接构成的微型车床具有车削和铣削功能的多功能微型机床。\n具体实施方式\n[0030] 本发明用不同的模块搭接具有不同加工功能的微型数控机床，这些模块至少包括、工作台模块、主轴箱模块、尾座模块和立柱模块及三角卡盘和刀架。\n[0031] 实施例1\n[0032] 图1是上述各模块的一个优选的实施例，下面做一一介绍。\n[0033] 如a图，床身模块4主要由床身4.1和第一进给机构4.3组成。床身4.1是机床的基座，第一进给机构4.3设置在床身4.1纵向的基本中心位置上。为了使第一进给机构的运动在设定方向可靠运动，床身上设有沿第一进给机构运动方向设置的Z向T型导轨，当然也可设置为或Z向滑槽，以使对应可滑动设置在床身模块4上的对应模块机构受到约束，沿该T型导轨或T型滑槽运动。\n[0034] 第一进给机构4.3具有第一伺服电机4.31，该电机通过第一电机固定架4.33跟床身4.1固定在一起，电机4.31的输出轴和丝杠的一端通过第一联轴器4.32来连接，第一丝杠\n4.35的另一端则转动支承在第一支承座4.36上，第一小耳,4.34螺旋连接于第一丝杠4.35。\n第一伺服电机4.31转动时，通过第一联轴器4.32带动第一丝杠4.35转动，则小耳板块在丝杠上面移动。电机改变旋转方向，则小耳板块也改变移动的方向。这样通过电机的正反转来实现小耳板块X方向上的来回移动。\n[0035] 如b图，工作台模块3主要有由托板3.5、工作台3.2和第二进给机构3.1组成。一般情况下搭接机床时，工作台模块3是滑动地设置在床身模块4上，两模块是通过托板3.5与床身上导轨的滑动连接而建立起两模块的相对运动连接关系的。在托板3.5下端设有与床身上的Z向T形导轨相适配的T形滑槽，T形导轨与T形滑槽相互插接，使托板3.5及整个工作台模块3沿T形导轨运动。而工作台3.2可相对与托板3.5运动方向呈垂直导向的移动，该种移动受到第二进给机构3.1的驱动。\n[0036] 第二进给机构3.1具有第二伺服电机3.11，并通过设于托板3.5上的第二电机固定架3.12连接在托板3.5上，第二伺服电机的转轴通过联轴器3.11连接第二丝杠3.14的一端，第二丝杠3.14的另一端转动支承在连接于在托板下端的第二支承座3.15内，并使第二丝杠沿与上述Z方向垂直的X方向设置，第二小耳板3.16螺旋连接于第二丝杠3.14，而工作台3.2固定连接在第二小耳板3.16上。第二伺服电机3.11通过联轴器3.11带动第二丝杠3.14旋转，通过螺纹传动，第二小耳板3.16及工作台3.2做X方向移动。\n[0037] 如c图，主轴箱模块1主要有由主轴箱1.2、主轴1.3和主轴驱动机构1.1组成。主轴箱1.2呈倒U字形状，其下部两侧设有连接耳1.21，该连接耳上设有连接孔1.22，主轴箱模块\n1通过连接孔1.22与螺栓固定至对应的模块上的，主轴1.3可转动地设置于主轴箱中，主轴\n1.3由对应的主轴驱动机构1.1带动转动。\n[0038] 主轴驱动机构1.1主要由交流变频电机1.11，电机固定架1.12、传动机构1.14、主轴套1.15和主轴1.3组成。电机固定架1.12连接在主轴箱1.2上，交流变频电机1.11固定在该电机固定架1.12上，传动机构1.14是由输入、输出同步轮及同步带组成（未画出），主轴套\n1.15设置在主轴箱内，主轴1.3转动设置在主轴套1.15中，输入、输出同步轮分别连接在电机1.11的转轴上和主轴1.3上，并由同步带传动连接。\n[0039] 如d图，尾座模块主5要由尾座支架5.6、顶针5.1和操纵机构5.5组成。操纵机构5.5包括一个螺旋传动副和尾座手轮5.4；螺旋传动副是设置在顶针套5.52上的内螺纹和设置在顶针5.1上的外螺纹，顶针套5.52固定于尾座支架5.6内，顶针5.1通过顶针套5.52设于尾座支架上并与顶针套内的内螺纹旋接，尾座手轮5.4连接在顶针5.1上；转动尾座手轮5.4，顶针5.1随之转动且同时相对尾座支架5.6轴向移动。尾座支架5.6一般作为一个车床的部件而连接于床身模块上，具体是通过下部的滑槽5.61与床身上对应的T形导轨配合进行位置可移动的固定连接，即相对一批加工零件，一旦位置调整好后，就固定于该位置上，装夹工件时通过操纵机构5.5来调节。\n[0040] 立柱模块2一般用于安装主轴模块，如图e, 立柱模块2主要由立柱2.1和设于立柱上的第三进给机构2.2组成；第三进给机构2.2至少具有第三伺服电机2.22、配重固定架\n2.24、第三丝杠2.29、第三小耳板2.26和第三支承座2.20，配重固定架2.24固定连接在立柱\n2.1上，第三伺服电机2.22可以安装在配重固定架2.24，也可以采用一个专门的电机固定架，本实施例采用一个固定于配重固定架2.24上的第三电机固定架2.24来固定安装第三伺服电机2.22。第三伺服电机2.22的转轴通过一个联轴器与为了与第三丝杠2.29的一端连接，第三丝杠2.29的另一端支承在连接于在立柱2.1上的第三支承座2.20内，第三小耳板\n2.26螺旋连接在第三丝杠2.29上，一个用于连接其它模块的连接板2.27连接在第三小耳板\n2.26上，在第三丝杠2.29转动时，第三小耳板2.26及连接板2.17沿第三丝杠的轴向移动，亦即Y方向的移动。\n[0041] 为了保证连接板2.17在沿Y方向稳定可靠的移动，在立柱2.1对应位置设有沿Y方向设置的导轨2.12，连接板2.17设有对应的滑槽2.171，连接板2.17通过滑槽2.171沿导轨移动。此外由于连接在连接板2.17上的模块是随连接板在垂直的导轨具运动并举有一定质量，因此存在平衡问题，为此设置了配重固定架2.24，在该配重固定架2.24上端设置滚轮\n2.21，至少两根钢索（未画出）索绕过对应滚轮2.21一端连接连接板2.17，另一端连接配重块2.28。\n[0042] 连接板2.27、配重固定架2.24、滚轮2.21、钢索和配重块，配重固定架连接于所述立柱上，所述滚轮转动连接在所述配重固定架上端，所述第三伺服电机固定于配重固定架，第三丝杠的一端与第三伺服电机的转轴连接，另一端转动支承在连接于在配重固定架上的第三支承座内，并使第三丝杠沿垂直方向设置，第三小耳板螺旋连接于第三丝杠并连接连接板，所述钢索绕过滚轮一端连接连接板，另一端连接配重块，第三丝杠转动，通过第三小耳板带动连接板沿立柱上下滑动。\n[0043] 实施例2\n[0044] 如图2，本实施例采用上述模块中的床身模块4、工作台模块3、主轴箱模块1和尾座模块5，并在利用现有的车床上的卡盘和刀架进行搭接以构成一台微型的数控机床。具体是：主轴箱模块1以其中的主轴呈水平放置而连接于床身模块4中的床身4.1的一侧，工作台模块3通过托板上3.5下端的T形滑槽滑动连接在床身上的T形导轨上，使工作台模块3在第一进给机构的驱动下做与主轴轴线平行的Z方向的移动；尾座模块5通过尾座支架5.6下部的滑槽5.61连接在床身上端的T形导轨41.1上，且使尾座模块5中的顶针5.51与主轴1.3共轴线。卡盘连接在主轴1.3上；如图3，主轴1.3一端设有连接盘，该连接盘的一圆周方向的位置上设有数个均布的螺孔1.311，用于在连接三角卡盘7，刀架设6置在工作台模块3中的工作台3.2上，并随工作台模块中的第二进给机构做与主轴轴线垂直X方向的水平移动，作为刀具的进给运动。\n[0045] 工作时，卡盘上夹持回转体棒类零件，另一端用尾座上的顶针顶着（按加工需要）。\n通过数控系统来控制伺服电机的运动来实现X和Z方向的车削加工，在床身所在的Z方向，电机带动第一丝杠实现车床的Z方向进给运动，而工作台在第二伺服电机带动下沿第二丝杠的轴向实现X方向的进给运动。\n[0046] 实施例3\n[0047] 如图4，本实施例采用实施例1中的床身模块4、工作台模块3、主轴箱模块1和立柱模块2，并在利用现有铣刀刀架进行搭接以构成一台微型的数控铣床。具体是：立柱模块2通过立柱2.1连接在床身模块4中的床, 身4.1的一侧，主轴箱模块1以其中的主轴1.3垂直放置而连接在立柱模块2的第三进给机构上上，具体是连接在第三进给机构2.2的连接板2.27上，使主轴模块1在立柱模块2上做与主轴轴线平行的上下移动。此时的主轴通过中心的通孔1.32，连接铣刀筒夹装置8，参见图5，工作台模块2通过托板3.5连接在图1所示的床身模块4中的第一进给机构4.3上，使工作台模块2做与主轴1.3的轴线相垂直的X方向的水平移动。\n[0048] 待加工的工件则装夹在工作台上，通过数控系统来控制3个进给机构中的电机运动，实现X、Y、Z三个轴方向的进给运动，从而完成对工件的铣削的加工。\n[0049] 实施例4\n[0050] 本实施例是将上述实施例2、3加以综合，即在实施例2的床身模块4上再连接一立柱模块2，具体是在与主轴模块1相对一侧的床身上连接立柱模块2，并在该立柱模块2按实施例所示安装方式安装主轴箱模块1，构成一多功能的微型数控机床，如图6。\n[0051] 如一工件先需要进行车削加工时先在该数控机床的车床部分进行车削加工，完毕后将尾座模块5拆除，同时拆除刀架设6，并将工作台沿床身上的T形轨移动到适当位置，即立柱模块2上所连接的主轴模块1上铣刀所对应的位置，就可进行铣削加工。\n[0052] 用本发明的模块搭接微型数控机床并不限于上述所举实施例，根据本发明所提供的模块及所给的教导，可以设置更多的功能模块，并可搭接所需功能的微型数控机床，这些都属于本发明所要求保护的范围。\n[0053] 本发明这种通过模块搭接可重构不同功能的机床，特别适应职业教学及单批次完成不同加工要的具有多功能的微型数控机床。