[发明专利]五轴加工中心及其石材加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及石材机械技术领域，尤其是涉及五轴加工中心及其石材加工方法。

背景技术

目前，传统的三轴机床只有X轴、Y轴、Z轴结构，功能单一，只能进行简单的切割旋铣加工，对于复杂工件的加工则需要通过多种特定夹具的配合并经过多次装夹、多道加工工序才能达到最终成品。但多次装夹带来定位不准，相对精度下降，工作效率降低，操作麻烦对操作工人的要求高，加工耗时长等不足。另外，加工完的板材需人工移走，增加了劳动强度，也不安全卫生。

现有的立体雕刻大多数以人工雕刻为主，劳动强度大，所需人工量巨大，生产效率低，不能大批量生产，无法适应巨大的市场需求，并且人工雕刻质量无法保证，产品品质主要依赖于人工技艺。也有少数采用XYZ三轴加工方式，只能加工出比较简单的图案；四轴即XYZ和旋转轴加工方式只能在圆柱面上加工字体和图案；上述三轴与四轴加工方式都只能加工位于阳面上的图案，无法加工复杂图形和阴面图案，使用范围较窄。

现有的异型加工在曲面加工过程中，只能加工工件比较简单的曲面，无法加工工件的阴面和复杂的侧面，加工效率低，定位相对麻烦。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够克服上述不足的五轴加工中心，其通过五轴联动能够自动完成异型板材切割和立体石材雕刻，装夹更加容易，定位准确，加工成本低，工作效率高，工件表面光洁度优良，提高了加工精度，有效保证每件产品质量。

为了解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

五轴加工中心，其是由X轴、Y轴、Z轴、C轴和B轴组成的五轴联动结构，框架主体呈龙门式结构；Y轴由左右对称设置的两部分结构组成，固定于高架墙上的Y轴底座上纵向设置有Y轴；X轴横向设置于横梁上，横梁横跨连接于一对Y轴滑台上；垂直设置的Z轴通过Z轴滑台与X轴滑台连接，Z轴主体下端面与C轴中的基座上端面固定连接，C轴输出盘与B轴中的U型头连接，U型头通过连接法兰与主轴电机连接；在两个高架墙之间设置有工作台总成，在高架墙的内侧面设置有刀库总成，在高架墙的外侧设置有电气控制柜。

所述Y轴由Y轴伺服电机驱动Y轴滚珠丝杠带动Y轴滑台及横梁沿Y轴直线导轨进行前后纵向移动；所述X轴由X轴伺服电机驱动X轴滚珠丝杠带动X轴滑台及Z轴沿X轴直线导轨进行左右横向移动；所述Z轴由Z轴伺服电机驱动Z轴滚珠丝杠带动Z轴主体以及C轴和B轴沿Z轴滑台进行垂直上下移动。

所述Z轴主体的下端两侧对称设置有一对气缸支座，在一对气缸支座上设置有一对平衡气缸。

所述C轴中的C轴伺服电机通过C轴同步带与C轴减速器传动连接，C轴减速器与C轴输出盘固定连接，并带动C轴输出盘绕Z轴旋转；安全限位机构中的限位顶板上安装有两个限位开关，限位开关与限位同步带轮上设有的限位块配合，限制C轴旋转角度为-420°至+420°。

所述B轴中的B轴伺服电机通过B轴同步带与B轴减速机传动连接，B轴减速机通过转动设置于U型头内腔中的连接法兰与主轴电机固定连接，并带动主轴电机绕Y轴旋转；在连接法兰的外端面上设置有两个限位开关，限制B轴旋转角度为-120°至+120°。

所述工作台总成包括主工作台、副工作台和上料机构，其中主工作台与两个高架墙固定连接，副工作台设置于主工作台面上，该副工作台为一层铺设于主工作台面上的木方；该上料机构中的上料架设置于副工作台面上，并通过设置在主工作台一侧的转轴与主工作台转动连接；液压油缸体铰接于支腿上，液压油缸杆铰接于上料架上；工作时由液压油缸驱动上料架以主工作台一侧设有的转轴为旋转支点进行正反旋转，实现上料与下料。

所述刀库总成包括固定板、刀夹、刀柄、刀具，其中固定板的内侧面上等距排列有用于安装刀柄的多个刀夹，刀柄上安装有刀具；该刀具包括有铣刀、钻头、圆锯片、磨料、抛光轮。

还包括电气控制部分，其由数控系统和电器组件组成；该电器组件包括断路器、接触器、变压器、继电器、开关电源；该数控系统包括实现自动控制的控制柜、实现人机数据交换的操作面板、伺服系统、安全限位装置，其中伺服系统由伺服电机和驱动器组成，接受控制系统发出的指令后动作和响应，并将响应后的数据反馈给伺服系统，实现闭环控制；安全限位装置由各个轴的限位开关组成。

还包括冷却系统、压缩空气系统，其中冷却系统包括通过内循环给主轴电机降温的冷却机、冷却管；压缩空气系统给气缸提供气压，并给真空发生器提供能量。