卧式数控设备加工装置及卧式数控加工机床

技术领域

本申请涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种卧式数控设备加工装置及卧式数控加工机床。

背景技术

随着机械加工技术的发展，出现了能够在三维方向上移动机头进行加工的加工卧式数控加工机床。

传统技术中，如图1所示，卧式数控加工机床的卧式数控设备加工装置的Y轴方向机构设置于X轴方向机构上，而X轴方向机构只有底部单面安装于床身固定。当Y轴方向行程较大时，X轴方向机构和Y轴方向机构重心较高,且X轴方向机构为了承受Y轴方向机构和Z轴方向的重量和刚性，通常构造较为笨重，无法实现高速运动。

然而，随着对加工工件的效率和质量的要求进一步提高，例如新能源汽车的电池底盘的加工，需要同时满足加工较大尺寸的工件以及提高工件加工效率，传统的卧式数控加工机床由于所有重量汇集到X轴方向机构的底部，着力面较小且惯性较大，而整个卧式数控设备加工装置为了适应大尺寸工件，导致垂直尺寸远大于水平尺寸，因此无法实现高速运动。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种适用于大尺寸工件且具有较高加工效率的卧式数控设备加工装置。

一种卧式数控设备加工装置，包括基座、驱动机构以及刀具组件。其中，驱动机构包括第一驱动组件、第二驱动组件、第三驱动组件以及第四驱动组件，所述第一驱动组件及所述第二驱动组件分别设置于所述基座的相对两侧，所述第一驱动件及所述第二驱动件沿第一方向平行设置；所述第三驱动组件沿第二方向传动连接于所述第一驱动组件及所述第二组驱动上，所述第一驱动组件及所述第二驱动组件能够驱动所述第三驱动组件沿所述第一方向移动；所述第四驱动组件沿第三方向传动连接于所述第三驱动组件上，所述第三驱动组件能够驱动所述第四驱动组件沿所述第二方向移动。刀具组件设置于所述第四驱动组件上，所述第四驱动组件能够驱动所述刀具组件沿所述第三方向移动。

通过采用上述技术方案，第一驱动组件及第二驱动组件在基座的相对两侧同时驱动第三驱动组件在第一方向上移动，使得卧式数控设备加工装置能够对大尺寸的工件进行加工的同时，依靠上下两个驱动组件共同分担驱动机构的整体受力重量，缓解所有轴方向重量集中于底部驱动组件带来的为了保证强度结构笨重以及惯性较大难以控制速度的问题。

在其中一个实施例中，所述基座上设置有容置槽，所述容置槽界定形成所述第一驱动组件、所述第二驱动组件、所述第三驱动组件及所述第四驱动组件的移动空间。

通过采用上述技术方案，由于第一驱动件及第二驱动件分别设置于基座的上下相对两侧，基座的中间部分能够开设容置槽，能够实现避位整体驱动机构，提供驱动机构进行移动的空间。

在其中一个实施例中，所述第三驱动组件包括第三导轨及第四导轨，所述第三导轨及所述第四导轨平行设置于所述第一驱动组件及所述第二驱动组件上，所述第三导轨及所述第四导轨界定形成所述第三驱动组件及所述第四驱动组件的移动轨迹。

通过采用上述技术方案，第三导轨及第四导轨并非是第三驱动组件的动力源，第三导轨及第四导轨的设置形成框架结构以提供第三驱动组件的移动轨迹，第三驱动组件以及第四驱动组件的移动被限制于框架结构中按照设定的轨迹移动，能够提高第三驱动组件在高速运行时的运行稳定性。同时，形成的框架结构也是中空设置，能够有效降低卧式数控设备加工装置的重量，实现卧式数控设备加工装置的轻量化，进而实现卧式数控设备加工装置的高速运动，提高加工效率。

在其中一个实施例中，所述第三驱动组件还包括第一连接板，所述第一连接板设置于所述第三导轨及所述第四导轨相对靠近的同一端。

通过采用上述技术方案，第一连接板能够将第三导轨及第四导轨连接为整体，使第三导轨及第四导轨同步移动，并且提高第三驱动组件的整体结构强度和卧式数控设备加工装置在高速运行时的运行稳定性。

在其中一个实施例中，所述第三驱动组件还包括设置于所述第三导轨及所述第四导轨上的滑座，所述滑座上设置有滑座腔，所述滑座腔界定形成所述第四驱动组件的移动空间。

通过采用上述技术方案，第三导轨及第四导轨上设置滑座以用于提供刀具组件的安装基础，滑座上设置滑座腔，以避位第四驱动组件在第三方向上的移动。

在其中一个实施例中，所述第一驱动组件包括第一驱动件及传动连接于所述第一驱动件的第一传动件，所述第一传动件沿第一方向设置于所述基座上且与所述第二驱动组件固定连接，所述第一驱动件能够驱动所述第三驱动组件在所述第一传动件上沿所述第一方向移动。

通过采用上述技术方案，第一驱动件及第一传动件的传动配合实现驱动第二驱动件在第一方向上的移动。

在其中一个实施例中，所述第二驱动组件包括第二驱动件，所述第一驱动件及所述第二驱动件被构造为能够同步驱动所述第三驱动组件沿所述第一方向移动。

通过采用上述技术方案，第一驱动件及第二驱动件被构造为同步驱动第三驱动组件，以使第三驱动组件在运行过程中上下两侧同步移动，能够保持重心稳定以提升卧式数控设备加工装置在高速运行时的稳定性。

在其中一个实施例中，所述第一驱动组件还包括第一导轨及滑动设置于所述第一导轨上的第一滑块，所述第一导轨相对所述第一传动件平行设置于所述基座上，所述第一滑块与所述第二驱动组件固定连接。

通过采用上述技术方案，第一导轨、第一滑块以及第二驱动组件的传动配合，能够为第二驱动组件在第一方向上的移动提供额外的运行轨道，增加第一驱动组件与第二驱动组件的接触面积，以进一步提升第二驱动组件在高速运行时的稳定性。

本申请还提供一种卧式数控加工机床，包括床体、夹持装置以及如上所述的卧式数控设备加工装置，所述夹持装置及所述卧式数控设备加工装置分别设置于所述床体的相对两侧。

通过采用上述技术方案，卧式数控设备加工装置的承重结构重量分布均匀，降低了对底部结构的强度以及刚性要求，同时还对卧式数控设备加工装置进行了轻量化结构改进，实现了卧式数控设备加工装置的高速运动，提高了卧式数控设备加工装置针对大尺寸工件的加工效率并且降低了卧式数控设备加工装置底部结构的磨损情况，提高卧式数控设备加工装置的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述夹持装置被构造为能够夹持并旋转工件。

通过采用上述技术方案，当卧式数控加工机床加工大尺寸工件时，需要对工件的各个方向面上进行加工，夹持装置通过将工件待加工面旋转至卧式数控设备加工装置的加工位上，实现对大尺寸工件的加工作业。

综上所述，本申请的卧式数控设备加工装置及卧式数控加工机床至少包括以下一种有益技术效果：

1.第一驱动组件及第二驱动组件在基座的相对两侧同时驱动第三驱动组件在第一方向上移动，使得卧式数控设备加工装置能够对大尺寸的工件进行加工的同时，依靠上下两个驱动组件共同分担驱动机构的整体受力重量，缓解所有轴方向重量集中于底部驱动组件带来的为了保证强度结构笨重以及惯性较大难以控制速度的问题。

2.通过采用上述技术方案，第三导轨及第四导轨并非是第三驱动组件的动力源，第三导轨及第四导轨的设置形成框架结构以提供第三驱动组件的移动轨迹，第三驱动组件以及第四驱动组件的移动被限制于框架结构中按照设定的轨迹移动，能够提高第三驱动组件在高速运行时的运行稳定性。同时，形成的框架结构也是中空设置，能够有效降低卧式数控设备加工装置的重量，实现卧式数控设备加工装置的轻量化，进而实现卧式数控设备加工装置的高速运动，提高加工效率。

3.第一驱动件及第二驱动件被构造为同步驱动第三驱动组件，以使第三驱动组件在运行过程中上下两侧同步移动，能够保持重心稳定以提升卧式数控设备加工装置在高速运行时的稳定性。

附图说明

图1为现有技术中卧式数控设备加工装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例中卧式数控设备加工装置的第一视角的结构示意图；

图3为本申请一实施例中卧式数控设备加工装置的第一视角的爆炸示意图；

图4为本申请一实施例中卧式数控加工机床的第一视角的结构示意图。

附图标记说明：

10、卧式数控设备加工装置；100、基座；110、容置槽；120、立柱；130、横梁；200、驱动机构；210、第一驱动组件；211、第一驱动件；212、第一传动件；213、第一导轨；214、第一滑块；220、第二驱动组件；221、第二驱动件；222、第二传动件；230、第三驱动组件； 231、第三驱动件；232、第三传动件；233、第三导轨；234、第四导轨；235、第一连接板； 236、第二连接板；237、滑座；2371、滑座腔；240、第四驱动组件；241、第四驱动件； 242、第四传动件；300、刀具组件；20、床体；30、夹持装置；40、工件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅本申请说明书附图2，图2示出了本申请一实施例中的卧式数控设备加工装置 10的第一视角的结构示意图，本申请一实施例提供的卧式数控设备加工装置10，包括基座 100、驱动机构200以及刀具组件300。基座100用于提供驱动机构200的安装基础，刀具组件300设置于驱动机构200上，驱动机构200能够带动刀具组件300在基座100上沿第一方向、第二方向或第三方向进行移动以完成对工件各个部位的加工作业。

基座100设置于卧式数控加工机床床体20上，以提供驱动机构200的安装基础。具体地，基座100为设置于卧式数控加工机床床体20边缘处的立座结构，以使卧式数控设备加工装置10在床体20上占据较小的体积，以预留足够的空间用于加工大尺寸工件。基座 100内设置有容置槽110，用于形成驱动机构200进行移动的空间。

具体到本实施例中，基座100为龙门式立柱120结构，包括两根立柱120及连接两根立柱120的两根横梁130。两根立柱120分别设置于床体20的水平相对两端边缘处，两根横梁130分别设置于立柱120相对床体20的顶端及底端，以使驱动机构200在基座100 上具有较大的活动范围，能够与床体20尺寸以及工件尺寸相匹配。容置槽110为由基座 100的两根立柱120以及两根横梁130合围形成矩形的中空通槽，以保持基座100的整体结构强度。

第一驱动组件210及第二驱动组件220分别设置于基座100的相对两侧，且第一驱动组件210及第二驱动组件220沿第一方向平行设置，第三驱动组件230的相对两端可传动地设置于第一驱动组件210及第二驱动组件220上，第一驱动组件210及第二驱动组件220共同限定并形成第三驱动组件230在第一方向上的运动轨迹。

具体地，第一驱动组件210包括第一驱动件211及第一传动件212，第一传动件212沿第一方向固定设置于基座100的横梁130上，第三驱动组件230的一端可移动地设置于第一传动件212上。第一驱动件211与第一传动件212传动连接且能够驱动第三驱动组件230沿第一方向移动，以实现第三驱动组件230在第一方向上的移动。

具体到实施例中，第一传动件212为设置于横梁130上的丝杆，第一驱动件211为设置于丝杆一端的伺服电机，以驱动丝杆旋转。第三驱动组件230与丝杆的连接处为丝杆滚珠结构，通过丝杆的转动实现第三驱动组件230在丝杠上沿第一方向的移动。

需要说明的是，第一驱动组件210的形式不局限于本实施例中所述的伺服电机驱动的丝杆滚珠传动结构，还可以是气缸推动的导轨滑块等本领域常见的传动结构，本领域技术人员能够根据本领域的公知常识进行对驱动组件中的部分结构或全部结构进行常规技术手段的替换。

请结合参阅图3，图3示出了本申请一实施例中卧式数控设备加工装置的第一视角的爆炸示意图。在其他一些实施例中，第一驱动组件210还包括第一导轨213以及第一滑块214。第一导轨213沿第一方向与第一传动件212平行地设置于横梁130上，第一滑块214 可滑动地设置于第一导轨213上且与第三驱动组件230固定连接，用于在基座100上为第三驱动组件230沿第一方向上的移动提供额外的运动轨道，从而提高第三驱动组件230在高速运行时的稳定性。

需要说明的是，导轨滑块结构无需设置驱动件以提供动力源，第一驱动件211驱动第三驱动组件230在第一传动件212上沿第一方向上移动时，带动第一滑块214在第一导轨213上进行同步移动。

还需要说明的是，第一滑块214的数量包括多块，以增加第三驱动组件230与第一导轨213的接触面积，提高连接强度。在本实施中，第一滑块214的数量优选为三块，三块第一滑块214沿第一方向等间距地设置于第三驱动组件230上。

易于理解的，第一导轨213及第一滑块214组成的导轨滑块结构的数量设置得越多，则第三驱动组件230在第一方向上移动时的稳定性越高，与此同时移动所需要克服的阻力也越大，反而阻碍了驱动机构200实现高速移动的功能。因此在本实施例中，导轨滑块结构的数量优选为一组。

第二驱动组件220设置于相对第一驱动组件210的另外一根横梁130上，且沿第一方向与第一驱动组件210平行设置，第三驱动组件230的远离第一驱动组件210的另一端传动连接于第二驱动组件220。第二驱动组件220包括第二驱动件221及第二传动件222，其中第二驱动件221及第二传动件222的设置结构、连接方式以及工作原理均与第一驱动件 211及第一传动件212相同，区别仅在于第二驱动组件220的设置位置与第一驱动组件210 的设置位置不同，因此对其第二驱动组件220的具体结构及工作原理不再做赘述。

需要说明的是，第二驱动件221与第一驱动件211被构造为同步转动，以使第三驱动组件230的两端沿第一方向同步移动，保持第三驱动组件230在移动过程中的稳定性。具体地，第一驱动件211及第二驱动件221被设置具有相同参数的伺服电机，且在工作时输出相同的指令。

请再次参阅图2，第三驱动组件230包括第三驱动件231及第三传动件232，第三传动件232沿第二方向架设于第一传动件212及第二传动件222上，第四驱动组件240可移动地设置于第三传动件232上。第三驱动件231与第三传动件232传动连接且能够驱动第四驱动组件240在第三传动件232上沿第二方向移动，以实现第四驱动组件240在第二方向上的移动。其中，第二方向垂直于第一方向。

具体到本实施例中，第三传动件232优选为丝杆传动结构，第三驱动件231优选为伺服电机以驱动丝杆转动，从而使得第四驱动组件240能够在丝杆上沿第二方向移动。

需要说明的是，第三驱动组件230的形式也不局限于本实施例中所述的伺服电机驱动的丝杆传动结构，本领域技术人员能够根据实际需要对驱动组件的部分结构或全部结构做适应性地调整。

请再次参阅图3，在其他一些实施例中，第三驱动组件230还包括第三导轨233及第四导轨234，第三导轨233及第四导轨234平行地架设于第一传动件212及第二传动件222上，以界定形成第四驱动组件240沿第二方向上的移动轨迹。

具体地，第四驱动组件240滑动连接于第三导轨233及第四导轨234，用于为第四驱动组件240沿第二方向上的移动提供额外的运动轨道，从而提高第四驱动组件240在高速运行时的稳定性。

具体到实施例中，第三导轨233及第四导轨234分别设置于第三传动件232的两侧，设置于两侧的第三导轨233及第四导轨234能够共同承担第四驱动组件240在第三传动件232上移动时产生的偏移力，提高第四驱动组件240在高速运行时的运行稳定性。

形成的框架结构是中空设置，为了能够加工大尺寸工件，第三导轨233及第四导轨234沿第二方向的长度需要增加以匹配工件的尺寸。在传统的机床中，增加驱动件的行程需要增加加工装置的在行程方向上的尺寸，导致承载该驱动件的加工装置整体重量增加，进而使得为了保持驱动件能够平稳且精准地运行，必须以较低的速度运行。而在本申请实施例中，增加第四驱动组件在第二方向上的行程长度，仅需要增加第三导轨233及第四导轨234的长度，对于卧式数控设备加工装置10整体重量的影响极为有限，从而能够进一步实现卧式数控设备加工装置10的轻量化。

同时，第三导轨233在第二方向上的两端分别连接于第一传动件212和第二传动件222上，能够补偿由于第三导轨233的长度增加导致的卧式数控设备加工装置10重心升高从而降低的稳定性，以使工件在第二方向的尺寸较大时，卧式数控设备加工装置10仍能够实现高速加工。

在其他一些实施例中，第三驱动组件230还包括第一连接板235和第二连接板236，第一连接板235连接第三导轨233及第四导轨234的相对靠近的两端，第二连接板236连接第三导轨233及第四导轨234的相对靠近的另外两端。通过第一连接板235及第二连接板 236能够将第三导轨233及第四导轨234连接为整体，使第三导轨233及第四导轨234同步移动，并且提高第三驱动组件230的整体结构强度和卧式数控设备加工装置10在高速运行时的运行稳定性。

具体地，第三导轨233、第四导轨234、第一连接板235以及第二连接板236共同形成第四驱动组件240的框架结构，第四驱动组件240在形成的框架结构内部移动。框架结构设计能够适应承载各方向上的驱动负载以保持稳定，且框架结构本身结构简洁轻便，在调节驱动件行程时重量变化极低。同时，采用框架结构的第三驱动组件230结构上十分紧凑，能够实现轻量化设计以降低重量，提高第四驱动组件240的运行速度。

第三驱动组件230还包括滑座237，滑座237用于提供刀具组件300的安装基础。具体地，滑座237上设置有用于避让第四驱动组件240在第三方向上移动的滑座腔2371。具体到实施例中，滑座腔2371为通槽，且滑座腔2371的内壁被设置为与第四驱动组件240的外形轮廓相匹配，以提高第四驱动件241在滑座腔2371中沿第三方向高速运动时的运行稳定性。

第四驱动组件240沿第三方向传动连接于第三驱动组件230上。具体地，第四驱动组件240包括第四驱动件241及第四传动件242，第四传动件242穿设于滑座腔2371中，第四传动件242在第三方向的一端上设置有刀具组件300，第四传动件242在第三方向上的另一端上设置有第四驱动件241，第四驱动件241传动连接于第四传动件242且能够驱动第四传动件242在第三方向上移动。

刀具组件300固定设置于第四传动件242的一端上，用于对工件进行加工作业。刀具组件300通过直接和间接地传动连接于第一驱动组件210、第二驱动组件220、第三驱动组件230以及第四驱动组件240，实现在第一方向、第二方向以及第三方向上的移动，从而能够对处于加工面上的工件的各个位置进行加工作业。

可以理解，刀具组件300的结构以及组成并非本申请的重点，在此不对刀具组件300 的具体结构以及工作原理进行限定。

请参阅图4，图4示出了本申请一实施例中卧式数控加工机床的第一视角的结构示意图。本申请还提供一种加工卧式数控加工机床，加工卧式数控加工机床包括床体20、夹持装置30以及卧式数控设备加工装置10。夹持装置30及卧式数控设备加工装置10分别设置于床体20的相对两侧，使得卧式数控设备加工装置10的承重结构重量分布均匀，降低了对底部结构的强度以及刚性要求，同时还对卧式数控设备加工装置10进行了轻量化结构改进，实现了卧式数控设备加工装置10的高速运动，提高了卧式数控设备加工装置10针对大尺寸工件40的加工效率并且降低了卧式数控设备加工装置10底部结构的磨损情况，提高卧式数控设备加工装置10的使用寿命。

夹持装置30被构造为能够夹持并旋转工件40，当卧式数控加工机床加工大尺寸工件 40时，需要对工件40的各个方向面上进行加工，夹持装置30通过将工件40待加工面旋转至卧式数控设备加工装置10的加工位上，实现对大尺寸工件40的加工作业。

最后，本申请实施例中卧式数控设备加工装置10的工作原理为：通过将第一驱动组件210及第二驱动组件220分别设置于基座100的相对两侧，实现共同承担整个驱动机构200的重量，降低底部的负重载荷。并且，第一驱动组件210及第二驱动组件220同时驱动第三驱动组件230沿第一方向移动，以提高卧式数控设备加工装置10在高速运行时的运行稳定性。最后，通过基座100设置的容置槽110、第一驱动组件210和第二驱动组件220性、以及第三导轨233和第四导轨234分别形成框架结构，使得每个层级的驱动组件均在设定的框架结构中运行，同时实现轻量化设计和提高运行稳定性的功能。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。