环保且高效的石材加工设备论文和设计-邱季兵

全文摘要

本实用新型涉及石材加工机械领域，特别是指一种环保且高效的石材加工设备，包括有底座、装配于底座上的工作台、位于工作台上方且可相对工作台三个轴向进行移动的主轴机构。所述底座四向均固定有立柱，工作台左右两侧的两立柱上均设有可相对立柱上下移动的横梁，两横梁之间连接有纵梁，该纵梁沿横梁的长度方向移动，所述主轴机构位于横梁上方，且沿横梁长度方向移动。所述工作台底部一端与底座铰接，底座上还连接有油缸，该油缸的活塞杆末端与工作台底部另一端相铰接。通过四根立柱作为主轴机构的主要支撑，可有效的增加加工时的稳定性，从而可便于大切削量的加工，相比现有的加工设备的加工方式，可有效的提高生产效率。

主设计要求

1.环保且高效的石材加工设备，包括有底座、装配于底座上的工作台、位于工作台上方且可相对工作台三个轴向移动的主轴机构，其特征在于：所述底座四向均固定有立柱，工作台左右两侧的两立柱上均设有可相对立柱上下移动的横梁，两横梁之间连接有纵梁，该纵梁沿横梁的长度方向移动，所述主轴机构位于纵梁上，且沿纵梁长度方向移动；所述工作台上表面的外围固定有连接有形成闭环的挡板，各挡边于工作台上形成盛水槽；所述主轴机构包括有主轴套、固定于主轴套内的冷却套和穿套于冷却套中心的主轴，所述主轴套内的上下两端均固定轴承组，所述冷却套固定于两轴承组之间，所述冷却套的外部环面设有呈螺旋状向内凹陷的油液槽，主轴套外表面的中间设有连通至冷却槽的注油孔；所述主轴轴心设有贯穿上下的冷却孔，所述主轴套的侧壁内于上下两轴承组的位置均设有环形的冷却腔，两冷却腔均连接有进液管和出液管，两进液管均冷却液源，主轴套上方的出液管通过管路连接至主轴的冷却孔上方开口，主轴套下方的出液管连接有冷却液喷嘴。

设计方案

所述工作台上表面的外围固定有连接有形成闭环的挡板，各挡边于工作台上形成盛水槽；

所述主轴机构包括有主轴套、固定于主轴套内的冷却套和穿套于冷却套中心的主轴，所述主轴套内的上下两端均固定轴承组，所述冷却套固定于两轴承组之间，所述冷却套的外部环面设有呈螺旋状向内凹陷的油液槽，主轴套外表面的中间设有连通至冷却槽的注油孔；

所述主轴轴心设有贯穿上下的冷却孔，所述主轴套的侧壁内于上下两轴承组的位置均设有环形的冷却腔，两冷却腔均连接有进液管和出液管，两进液管均冷却液源，主轴套上方的出液管通过管路连接至主轴的冷却孔上方开口，主轴套下方的出液管连接有冷却液喷嘴。

2.根据权利要求1所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：所述立柱上均滑动连接有竖向支座，且立柱上均可转动的连接有竖向丝杠，所述竖向支座穿套于竖向丝杠，且与竖向丝杠螺旋连接，所述横梁的两端分别和与其位于同一侧的两竖向支座固定连接，各立柱的竖向丝杠同步且同向的旋转。

3.根据权利要求2所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：所述竖向丝杠于立柱的顶部均固定连接有锥齿轮，所述底座两侧的两立柱之间和底座背面的两立柱之间均固定有固定梁，固定梁上均固定有可转动的传动轴，且传动轴两端均固定有锥齿轮，各传动轴两端的锥齿轮分别与位于该传动轴两端的竖向丝杠的锥齿轮啮合连接；位于底座背面的固定梁上还固定有竖向电机，竖向电机驱动位于该固定梁上的传动轴旋转。

4.根据权利要求1所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：所述横梁上均滑动连接有横向支座，两横梁上均可转动的连接有横向丝杠，所述横向支座穿套于横向丝杠，且与横向丝杠螺旋连接，所述纵梁两端分别固定于两横梁的横向支座上；两横梁于底座背面之间还固定连接有固定梁，该固定梁上固定有可转动的传动轴，该传动轴两端固定有锥齿轮，所述横向丝杠于底座背面一端亦固定有锥齿轮，且传动轴两端的锥齿轮与两横向丝杠的锥齿轮啮合连接，固定梁上还固定有横向向电机，横向电机驱动位于该固定梁上的传动轴旋转。

5.根据权利要求1所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：所述纵梁上滑动连接有纵向支座，所述主轴机构与纵向向支座固定连接；纵梁上可转动的连接有纵向丝杠，该纵向丝杠一端与纵向电机的输出轴传动连接，所述纵向支座穿套于纵向丝杠，且与纵向丝杠螺旋连接，纵梁的背面还固定有纵向电机，该纵向电机驱动所述纵向丝杠旋转。

6.根据权利要求1所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：所述工作台一端与底座铰接，底座上还连接有油缸，该油缸的活塞杆末端与工作台底部相铰接，且铰接于工作台与底座铰接的另一端。

7.根据权利要求1所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：还包括有水泵，该水泵的进水端连接至所述盛水槽，水泵的出水端经由管路连接至一个三通管的其中一管口，该三通管的另外两管口分别连接至主轴套上下两端的进液管。

8.根据权利要求1所述的环保且高效的石材加工设备，其特征在于：所述主轴套的上下两端均形成有台阶，所述台阶的侧面向内凹陷形成所述冷却腔，且主轴的上下两端分别固定有嵌套于两台阶上的套环。

设计说明书

技术领域

本发明涉及石材加工机械领域，特别是指一种环保且高效的石材加工设备。

背景技术

随着社会的进步和发展，人民物质生活条件得到大幅改善和提高，天然石材等产品早已进入平常百姓人家生活。例如洗衣池，现有洗衣池中有些采用石料一体化加工成型，用以提高视觉效果和消费档次。传统的加工方式一般是先用现有石材加工机床设备进行造型后，用人工按照不同型号的磨料先后顺序依次打磨抛光，最终打磨成为成品。此过程中，这种传统作业方式存在诸多弊端，不能很好满足日益竞争激励的企业生存和发展需要，具体表现在：第一，现有机床无法进行大切削量的切削加工，导致加工洗衣池的过程缓慢，即生产效率较低；第二，人工作业劳动强度大，且同样的生产效率低下；第三，人工打磨抛光的过程中产生大量粉尘不利于环保，且有害人体健康。

并且现有的石材加工设备为提高加工效率，在加工过程中主轴一般处于高转速的运转过程中，而高转速的运转容易导致整个主轴机构温度过高，长期容易影响主轴机构的精度以及主轴机构的使用寿命。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种环保且高效的石材加工设备，以克服现有的石材加工设备的加工效率差，且设备主轴机构冷却效率差的问题。

本发明采用如下技术方案：环保且高效的石材加工设备，包括有底座、装配于底座上的工作台、位于工作台上方且可相对工作台三个轴向移动的主轴机构，其特征在于：所述底座四向均固定有立柱，工作台左右两侧的两立柱上均设有可相对立柱上下移动的横梁，两横梁之间连接有纵梁，该纵梁沿横梁的长度方向移动，所述主轴机构位于纵梁上，且沿纵梁长度方向移动；所述工作台上表面的外围固定有连接有形成闭环的挡板，各挡边于工作台上形成盛水槽；所述主轴机构包括有主轴套、固定于主轴套内的冷却套和穿套于冷却套中心的主轴，所述主轴套内的上下两端均固定轴承组，所述冷却套固定于两轴承组之间，所述冷却套的外部环面设有呈螺旋状向内凹陷的油液槽，主轴套外表面的中间设有连通至冷却槽的注油孔；所述主轴轴心设有贯穿上下的冷却孔，所述主轴套的侧壁内于上下两轴承组的位置均设有环形的冷却腔，两冷却腔均连接有进液管和出液管，两进液管均冷却液源，主轴套上方的出液管通过管路连接至主轴的冷却孔上方开口，主轴套下方的出液管连接有冷却液喷嘴。

作为进一步的改进，所述立柱上均滑动连接有竖向支座，且立柱上均可转动的连接有竖向丝杠，所述竖向支座穿套于竖向丝杠，且与竖向丝杠螺旋连接，所述横梁的两端分别和与其位于同一侧的两竖向支座固定连接，各立柱的竖向丝杠同步且同向的旋转。

作为进一步的改进，所述竖向丝杠于立柱的顶部均固定连接有锥齿轮，所述底座两侧的两立柱之间和底座背面的两立柱之间均固定有固定梁，固定梁上均固定有可转动的传动轴，且传动轴两端均固定有锥齿轮，各传动轴两端的锥齿轮分别与位于该传动轴两端的竖向丝杠的锥齿轮啮合连接；位于底座背面的固定梁上还固定有竖向电机，竖向电机驱动位于该固定梁上的传动轴旋转。

作为进一步的改进，所述横梁上均滑动连接有横向支座，两横梁上均可转动的连接有横向丝杠，所述横向支座穿套于横向丝杠，且与横向丝杠螺旋连接，所述纵梁两端分别固定于两横梁的横向支座上；两横梁于底座背面之间还固定连接有固定梁，该固定梁上固定有可转动的传动轴，该传动轴两端固定有锥齿轮，所述横向丝杠于底座背面一端亦固定有锥齿轮，且传动轴两端的锥齿轮与两横向丝杠的锥齿轮啮合连接，固定梁上还固定有横向向电机，横向电机驱动位于该固定梁上的传动轴旋转。

作为进一步的改进，所述纵梁上滑动连接有纵向支座，所述主轴机构与纵向向支座固定连接；纵梁上可转动的连接有纵向丝杠，该纵向丝杠一端与纵向电机的输出轴传动连接，所述纵向支座穿套于纵向丝杠，且与纵向丝杠螺旋连接，纵梁的背面还固定有纵向电机，该纵向电机驱动所述纵向丝杠旋转。

作为进一步的改进，所述工作台一端与底座铰接，底座上还连接有油缸，该油缸的活塞杆末端与工作台底部相铰接，且铰接于工作台与底座铰接的另一端。

作为进一步的改进，还包括有水泵，该水泵的进水端连接至所述盛水槽，水泵的出水端经由管路连接至一个三通管的其中一管口，该三通管的另外两管口分别连接至主轴套上下两端的进液管。

作为进一步的改进，所述主轴套的上下两端均形成有台阶，所述台阶的的侧面向内凹陷形成所述冷却腔，且主轴的上下两端分别固定有嵌套于两台阶上的套环。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明采用四根立柱作为主轴机构的主要支撑，可有效的增加加工过程中稳定性，从而可便于大切削量的加工，相比现有的加工设备，可大大的提高生产效率，并且固定工件的工作台通过编程实现倾斜的结构，可便于对包含有斜面的产品实施加工，此结构在进一步提高加工效率的同时，可有效的减少刀具的磨损，从而提高刀具的使用寿命。同时在加工的过程中，主轴运转过程带动冷却套转动，使冷却套的转动产生的离心力带动位于油液槽内的润滑油上升或下降，从而使润滑油对主轴套上下两端的轴承组进行润滑，进而有效的减少轴承内部的磨损，延长轴承的使用寿命。再有，加工过程中注入主轴内的冷却孔可对主轴实施冷却，主轴套的主轴套侧壁内的冷却腔亦可对主轴套内的轴承进行冷却，此两种冷却方式可有效的避免主轴和轴承组因温度过高而造成的损坏，从而有效的提高主轴机构的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明移除防护罩的示意图。

图3为图2中A向的放大示意图。

图4为本发明的正面结构示意图。

图5为本发明的侧面结构示意图。

图6为主轴机构的正面结构示意图。

图7为主轴机构的剖面结构示意图。

图8冷却套的结构示意图。

图9为本发明加工洗衣池的示意图。

图10为现有技术加工洗衣池的示意图。

图11为图10中B向的放大示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

如附图1所示，环保且高效的石材加工设备，包括有底座1、装配于底座1上的工作台3、位于工作台3上方且可相对工作台3三个轴向移动的主轴机构4以及控制柜。所述控制柜内装配有一套控制系统，该操作系统可以是现有技术中的可编程CNC控制系统。所述底座1四向均固定有立柱2，各立柱2与底座1可通过槽钢连接形成一体。工作台3左右两侧的两立柱2上均设有可相对立柱2上下移动的横梁6，两横梁6之间连接有纵梁5，该纵梁5沿横梁6的长度方向移动，所述主轴机构4固定于横梁6的上方。

如附图1和2所示，所述工作台3一端与底座1铰接，底座1上还连接有油缸31，该油缸31的活塞杆311末端与工作台3底部相铰接，且铰接于工作台与底座1铰接的另一端，具体的铰接方式均可以采用现有技术中的铰链结构实现连接。所述油缸31由控制系统控制，具体的，通过控制系统发出脉冲频率和脉冲总数控制油缸31的活塞杆的速度和位移,此控制方式为现有技术此处不做详细赘述。当控制系统控制油缸31的活塞杆311伸出时，可将工作台3顶起至呈倾斜状态，具体倾斜角度可根据输入至控制系统的程序实施控制。

如附图1至5所示，所述立柱2上均滑动连接有竖向支座22，且立柱2上均可转动的连接有竖向丝杠21，各竖向丝杠21于立柱2的顶部均固定连接有锥齿轮72。所述竖向支座22穿套于竖向丝杠21，且与竖向丝杠21螺旋连接。所述横梁6的两端分别与位于同其一侧的两竖向支座21固定连接。立柱2上于竖向丝杠22的两端还固定有导向杆23，优选的，所述竖向支座22的两端均固定有直线轴承（示图未示），竖向丝杠22两端的导向杆23分别穿套于两直线轴承，以此方式实现横梁6沿立柱2竖直的上下移动。所述底座1两侧的两立柱2之间和底座1背面的两立柱2之间均固定有固定梁73，固定梁73上均固定有可转动的传动轴71，且传动轴71两端均固定有锥齿轮72。各传动轴71两端的锥齿轮72分别与位于该传动轴71两端的竖向丝杠21的锥齿轮72啮合连接。另外，位于底座1背面的固定梁73上还固定有竖向电机24，竖向电机24通过同步带传动的方式驱动位于该固定梁73上的传动轴71旋转。当竖向电机24运行时，通过各各相互垂直啮合的锥齿轮72和传动轴71的驱动，可带动各竖向丝杠21同步转动，以此方式实现各竖向丝杠21的同步且同向的正转或反转，从而带动各竖向支座22同步上升或下降，以实现带动两横梁21的同步上升或下降。

继续参照附图1至5所示，所述横梁6上均滑动连接有横向支座62，横梁6上还均可转动的连接有横向丝杠61，所述横向丝杠61于底座1背面一端固定有锥齿轮72。所述横向支座62穿套于横向丝杠62，且与横向丝杠61螺旋连接。所述纵梁5两端分别与两横梁6的横向支座62固定连接。横梁6上于横向丝杠61的两端均固定有导向杆63，优选的，所述横向支座62的两端均固定有直线轴承（示图未示），横向丝杠61两端的导向杆63分别穿套于两直线轴承，以此方式实现纵梁6位于两横梁5之间且沿横梁5长度方向水平的移动。两横梁6之间于底座1背面的位置还固定连接有固定梁73，该固定梁73上固定有可转动的传动轴71，该传动轴71两端固定有锥齿轮72，且传动轴71两端的锥齿轮72与两横向丝杠61末端的锥齿轮72垂直的啮合连接。另外，该固定梁73上还固定有横向电机64，横向电机64通过同步带传动的方式驱动位于该固定梁73上的传动轴71旋转。当横向电机64运行时，通过各相互啮合连接的锥齿轮72和传动轴71的传动，带两横向丝杠61转动，以此方式实现两横向丝杠61的同步且同向的正转或反转，从而实现两横向支座62的同步移动，以实现纵梁5的移动。

继续参照附图1至5所示，所述纵梁5上滑动连接有纵向支座52，所述主轴机构4与纵向向支座52固定连接。纵梁5上可转动的连接有纵向丝杠51，该纵向丝杠51一端与纵向电机54的输出轴传动连接，所述纵向支座52穿套于纵向丝杠51，且与纵向丝杠51螺旋连接。纵梁5上于纵向丝杠51的两端均固定有导向杆53，优选的，所述纵向支座52的两端均固定有直线轴承（示图未示），纵向丝杠51两端的导向杆53分别穿套于两直线轴承，另外，所述纵梁5的背面还固定有纵向电机54，该纵向电机54通过同步带传动的方式驱动所述纵向丝杠51旋转，以此方式实现主轴机构4沿纵梁5的长度方向水平的移动。

如附图2、4和5所示，所述工作台3上表面的外围固定有连接有形成闭环的挡板91，各挡板91于工作台3上形成盛放冷却液的盛水槽9。在加工过程中，盛水槽9可使固定于工作台3上的待加工石料浸泡于冷却液内，此方式可使加工过程中产生的粉尘沉淀于盛水槽9内，可有效的防止加工产生的粉尘飘散至空气中而影响车间工作环境，有效的起到了防尘的作用。导致工作台3的正面还可配置一站板11，用以做搬运石材的阶梯使用，便于操作工人装卸物料。

如附图7所示，所述主轴机构4包括有主轴套41、固定于主轴套41内的冷却套46、穿套于冷却套46中心的主轴43和固定封堵主轴套41上下两端开口的端盖47以及驱动主轴运转的主轴电机44。所述主轴套41固定连接于纵向支座52的正面，所述主轴电机44连接至纵向支座52的背面且位于纵梁51的背面。所述主轴套41内的上下两端均固定有轴承组410，所述主轴43竖向的依次穿过两轴承组410内，且主轴43分别于两轴承组410靠近主轴套两端的41的端面处均连接有卡环（示图未示），通过卡环卡住于主轴43的上下两端，分别形成对两个轴承组410的阻挡，使主轴43无法轴向的移动。所述冷却套46固定于两轴承组410之间。所述端盖47均通过穿转螺栓锁固的方式固定于主轴套41，通过两端盖47的固定可使两端盖47直接向主轴套41内压制轴承组410，从而使主轴套41内的两轴承组410将冷却套46紧固的夹持于之间，即间接的实现了冷却套4和于其接触的轴承的内圈的固定连接，因此当主轴43转动带动轴承组410的轴承内圈转动时，可同时带动冷却套46转动。

如附图7和8所示，所述冷却套46的外部环面设有呈螺旋状向内凹陷的油液槽461，在冷却套46装入主轴套41内之后，冷却套46的油液槽461和主轴套41的内侧壁之间形成冷却油流通的间隙。主轴套41的外表面的中间还设有连通至油液槽461的注油孔（示图未示），该注油孔用于注入润滑油至油液槽内，作为优选，所述注油孔可以是螺纹孔，完成注油后，可利用螺栓螺旋于注油孔内，即可实现注油孔的密封。另外，端盖47与轴承组410之间还配置有油封，用以防止润滑油渗漏。在加工的过程中，主轴43转动带动冷却套46转动，使冷却套46转动产生的离心力可带动润滑油沿油液槽461随主轴43正转而螺旋上升或随主轴43反转而螺旋下降，从而使润滑油对主轴套上下两端的轴承组进行润滑，从而有效的减少轴承组410内部的磨损，延长轴承组的使用寿命。

继续参照附图7所示，所述主轴43的轴心设有贯穿上下的冷却孔431，同样的，连接于主轴43的刀具45亦设有通孔451，使得刀具45安装后，刀具45的通孔451与主轴43的冷却孔431连通。具体的，刀具45安装方式与现有技术中的夹头装夹刀具的方式一致，此处不作详细赘述。

继续参照附图7所示，所述主轴套41的侧壁内于上下两轴承组410的位置均设有环形的冷却腔48，所述冷却腔410的形成方式可以是：在主轴套41的上下两端均通过车削加工形成环形的台阶，并且在台阶的的侧面车削加工形成向内凹陷凹槽，此凹槽即为所述冷却腔48；再在主轴41的上下两端分别固定有嵌套于两台阶上的套环49，从而将冷却腔48密封。进一步的，所述环套49的连接方式可以是通过焊接工艺将环套49固定于台阶上，此方式可实现冷却腔48的完全密封；也可以是环套49螺旋连接于台阶上，并且于台阶底部配设密封垫，此结构可实现环套48的可拆卸，便于对冷却腔48实施清理。

如附图6和7所示，本发明还配置有水泵（示图未示），该水泵的进水端连接至盛水槽9，水泵的出水端经由管路连接至固定于主轴套41上的三通管413的其中一管口。所述主轴套41上下的两冷却腔48均连接有进液管412和出液管411。所述三通管413的另外两管口分别连接有球阀，通过两球阀分别连接至主轴套41上下两端的两进液管412，依此方式使盛水槽9内的冷却液通过水泵的抽取可进入冷却腔48内，从而达到冷却轴承组410的目的，并且通过球阀可控制冷却液的流通和截止。所述主轴43的冷却孔上方连接有旋转接头，该旋转接头为为现有技术中将液体从管道的一边输入到旋转运动的设备中的连接用密封装置。主轴套41上方的出液管411通过管路连接至冷却孔431的上方旋转接头，使得冷却液在主轴套41上方的冷却腔48内循环之后，可通过出液管411流入主轴43的冷却孔431内，从而达到冷却主轴43的目的，并且冷却液通过刀具45的通孔451流至工作台3，同样的可对刀具45进行内部冷却。另外，主轴套41下方的出液管411连接有冷却喷嘴42，加工的过程中，经由冷却喷嘴42喷出的冷却液可有效的降低刀具切削石材而产生的高温，防止刀具45损坏，并且冷却液可覆盖的降低加工过程中时产生的粉尘，进一步的起到降尘的作用，防止灰尘飘散于加工环境内，从而起到环保的作用，且同样的该处冷却液通过工作台3上的盛水槽9内可形成循环的冷却液回路。

如附图1和2所示，上述立柱2、横梁6和纵梁5上均覆盖有防护罩75，用以防护竖向丝杠21、横向丝杠61、纵向丝杠51以及各导向杆，防止上述各部件受灰尘沾染而导致设备使用寿命缩短。上述竖向电机24、横向电机64、纵向电机54和主轴电机44均由控制系统按照输入的程序指令运行。具体的，竖向电机24用于驱动和主轴机构4以指定速度上下移动指定位移量；横向电机64驱动主轴机构4以指定速度横向移动指定位移量；纵向电机54驱动主轴机构4以指定速度纵向移动指定位移量；主轴电机44驱动主轴43以指定转速转动。

以下以加工洗衣池为实施例：

如附图6和7所示，现有技术在加工洗衣池10的洗衣板101时，刀具45底面无法接触于倾斜的洗衣板101，只能以阶梯式的进刀方式逐步向下加工，此方式无疑十分缓慢，并且此方式在加工过程中始终依靠刀具45下方的侧刃进行加工，将导致刀具容易磨损，从而增加了刀具更换的频率，从而无形中增加的加工成本。

如附图5所示，本发明加工洗衣池10时，工作台3可根据洗衣板101倾斜所需加工面斜度倾斜至指定角度，此方式可使刀具45以加工平面的方式加工，相比上述现有的加工凡是可有效的提高加工的效率，同时提高刀具的使用寿命，进而从整体上减小加工成本。

有上述加工的实施例可知，本发明相比现有的石材加工设备可适用多种造型的产品的加工，且可有效的提高加工效率。并且本发明采用四立柱2的固定支撑结构，使得刀具45可更为稳固的对石料进行切削加工，尤其是对于较大吃刀量的加工，可使设备更为稳固的固定，从而可保证切削加工的精度，并且大吃刀量的加工可进一步的缩短加工时间，从而提高整体的加工效率。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

设计图

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