專利名稱：動框式三維數(shù)控加工平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地說涉及一種機(jī)床，具體地說涉及一種動框式三維數(shù)控加工平臺。
目前的三維數(shù)控加工平臺，其主軸通過X、Y、Z座標(biāo)移動，可以實現(xiàn)空間三維運動。如美國專利US4604008公開了一種名稱為“具有多邊形刀庫的金屬加工機(jī)床”(METALWORKING MACHINE HAVING POLYGON TOOL SUPPORT BAR)，其主軸可以在立柱上作Y軸方向移動，立柱可以在滑板上作Z軸方向移動，滑板又可以在底座上作X軸方向移動。這樣，主軸就實現(xiàn)了空間三維運動，它實質(zhì)上是一種三維數(shù)控加工平臺。因此，可以通過主軸直接找刀，簡化了附加刀庫的設(shè)計，省略了機(jī)械手。但是，由于這種三維數(shù)控加工平臺的立柱是運動的，其重量很大，剛性差，難以實現(xiàn)高速移動；其主軸是由電機(jī)通過齒輪驅(qū)動的，轉(zhuǎn)速低，噪聲大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主軸箱重量大，無法實現(xiàn)快速加工，生產(chǎn)效率低；又由于其導(dǎo)軌為滑動導(dǎo)軌，運動摩擦力大、間歇大、精度低。此種三維數(shù)控加工平臺僅適合臥式銑、鏜機(jī)床，不適用于其他類型機(jī)床。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動框式三維數(shù)控加工平臺，其結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，加工精度高，噪音小，生產(chǎn)效率高，適用范圍廣。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，包括底座、帶導(dǎo)軌的龍門或立柱和主軸，其中所述主軸為電主軸。所述龍門或立柱固接在底座上。龍門或立柱上設(shè)有使電主軸作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向的導(dǎo)軌和與其相配合的滑塊及帶電機(jī)的絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，其中所述機(jī)構(gòu)還包括動框、滑枕和滑鞍，其中兩條X軸方向?qū)к壣?、下設(shè)置在龍門前立柱面上，與其相配合的滑塊固接在動框上；所述兩條Y軸方向?qū)к壸?、右設(shè)置在動框上與其具有滑塊一面相對的另一面上，與其相配合的滑塊設(shè)置在滑鞍上；所述兩條Z軸方向滑塊設(shè)置在滑鞍的兩條Y軸方向?qū)к壷g，與其相配合的導(dǎo)軌設(shè)置在滑枕上。所述螺母為分別設(shè)置在動框上的X軸螺母、設(shè)置在滑鞍上的Y軸螺母和設(shè)置在滑枕上的Z軸螺母。所述絲杠為設(shè)置在龍門上、動框上和滑鞍上，且分別與三個螺母相配合的X軸絲杠、Y軸絲杠和Z軸絲杠。所述電主軸設(shè)置在滑枕上，其一端伸入滑枕，另一端裸露其外。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，其中所述機(jī)構(gòu)還包括動框、滑鞍和方枕，其中兩條X軸方向?qū)к壸蟆⒂以O(shè)置在立柱頂端，與其相配合的滑塊固接在動框上；所述兩條Y軸方向?qū)к壡?、后設(shè)置在動框上與其具有滑塊一面相對的另一面上，與其相配合的滑塊設(shè)置在滑鞍上；所述兩條Z軸方向滑塊設(shè)置在滑鞍的兩條Y軸方向?qū)к壷g，與其相配合的導(dǎo)軌設(shè)置在方枕上，所述螺母為分別設(shè)置在動框上的X軸螺母、設(shè)置在滑鞍上的Y軸螺母和設(shè)置在方枕上的Z軸螺母，所述絲杠為設(shè)置在立柱上、動框上和滑鞍上，且分別與三個螺母相配合的X軸絲杠、Y軸絲杠和Z軸絲杠，所述電主軸設(shè)置在方枕上，一端伸入方枕，另一端裸露其外。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，其中還包括轉(zhuǎn)臺，其設(shè)置在底座上兩立柱之間。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，其中所述導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，所述絲杠為滾珠絲杠。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，包括底座、帶導(dǎo)軌的龍門或立柱和主軸，其中所述主軸為電主軸，所述龍門或立柱固接在底座上，龍門或立柱上設(shè)有使電主軸作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向?qū)к壓团c其相配合的滑塊及直線電機(jī)。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺，其中所述直線電機(jī)為三個，它們分別為X軸直線電機(jī)、Y軸直線電機(jī)和Z軸直線電機(jī)，其動子分別設(shè)置在動框上、滑鞍上和滑枕或方枕上，其定子分別設(shè)置在龍門或立柱上、動框上和滑鞍上，且分別與所述三個動子相配合。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺的優(yōu)點和積極效果在于工作時龍門不動，只有動框部分在動，運動部分的重量只有龍門運動時的1/6到1/3，因此提高了機(jī)床的剛度、固有頻率和動態(tài)精度，同時也允許三維運動的速度加快，提高生產(chǎn)效率，又由于采用電主軸形式，省去了主軸箱的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，其一方面使結(jié)構(gòu)簡化，另一方面使運動部分重量進(jìn)一步減小，精度進(jìn)一步提高，且電主軸本身轉(zhuǎn)速高，從而大大提高了生產(chǎn)效率；其導(dǎo)軌采用直線滾動導(dǎo)軌，運動靈敏、精度高，同時可承受大的沖擊負(fù)荷。本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺不僅適合臥式銑、鏜機(jī)床，還適用于其他類型機(jī)床。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺的其他細(xì)節(jié)和特點可通過閱讀下文結(jié)合附圖詳加描述的

圖1為本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺的一個實施例局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的主視圖；圖3為圖1的左視圖；圖4為圖1的俯視圖；圖5為本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺的又一實施例主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的左視圖；圖7為圖5的俯視圖；圖8為本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺的再一實施例主視結(jié)構(gòu)示意圖9為圖8的左視圖；圖10為圖8的俯視圖。
圖1、圖2、圖3和圖4所示實施例適合作為臥式銑、鏜機(jī)床使用，它包括底座1、帶直線滾動導(dǎo)軌的龍門2和主軸5。所述主軸5為電主軸，其轉(zhuǎn)速低速為10-30轉(zhuǎn)/分，高速可達(dá)6000-40000轉(zhuǎn)/分或更高。所述龍門2固接在底座1上，龍門2上設(shè)有使電主軸5作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向的直線滾動導(dǎo)軌301、302、303和與其相配合的滑塊401、402、403及帶伺服電機(jī)的滾珠絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)。所述機(jī)構(gòu)還包括動框9、滑鞍10和滑枕11。其中動框9的形狀可以與龍門2前立柱面相吻合，滑鞍10的橫截面形狀可以為方形，滑枕11的橫截面形狀可以為六邊形(見圖2)。兩條X軸方向直線滾動導(dǎo)軌301上、下設(shè)置在龍門2前立柱面上，與其相配合的滑塊401固接在動框9上，在龍門2上X軸方向還設(shè)有X軸滾珠絲杠701，與其相配合的X軸螺母801周接在動框9上，X軸滾珠絲杠701的左端設(shè)有伺服電機(jī)601(見圖2)；所述兩條Y軸方向直線滾動導(dǎo)軌302左、右設(shè)置在動框9上與其具有滑塊401一面相對的另一面上，與其相配合的滑塊402設(shè)置在滑鞍10上，在龍門2和底座1之間Y軸方向還設(shè)有Y軸滾珠絲杠702，與其相配合的Y軸螺母802固接在滑鞍10上，Y軸滾珠絲杠702的上端設(shè)有伺服電機(jī)602；所述兩條Z軸方向滑塊403設(shè)置在滑鞍10的兩條Y軸方向直線滾動導(dǎo)軌302之間，與其相配合的直線滾動導(dǎo)軌303設(shè)置在滑枕11上，在龍門2上Z軸方向還設(shè)有Z軸滾珠絲杠703，與其相配合的Z軸螺母803固接在滑枕11上，Z軸滾珠絲杠703的后端設(shè)有伺服電機(jī)603(見圖3)，其中所述X、Y、Z軸滾珠絲杠均由高速、高精度的滾動軸承所支撐。所述電主軸5設(shè)置在滑枕11上，一端伸入滑枕11，另一端裸露其外。
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺工作時，由X軸電機(jī)601帶動X軸絲杠701旋轉(zhuǎn)，與X軸絲杠701相配合的X軸螺母801固接在動框9上，這樣動框9就實現(xiàn)了X軸方向移動；Y軸電機(jī)602帶動Y軸絲杠702旋轉(zhuǎn)，與Y軸絲杠702相配合的Y軸螺母802固接在滑鞍10上，這樣滑鞍10就實現(xiàn)了Y軸方向移動；Z軸電機(jī)603帶動Z軸絲杠703旋轉(zhuǎn)，與Z軸絲杠703相配合的Z軸螺母803固接在滑枕11上，這樣滑枕11就實現(xiàn)了Z軸方向移動；而電主軸5設(shè)置在滑枕11上，所以電主軸5就實現(xiàn)了X、Y、Z方向三維運動，可以到刀庫15中找刀，省略了機(jī)械手及附加刀庫的設(shè)計。本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺加工時，工件不動，因此可以實現(xiàn)兩臺以上的加工平臺同時加工同一零件，當(dāng)多臺動框式三維數(shù)控加工平臺組成生產(chǎn)線時，就組成了高效、大批量柔性制造系統(tǒng)。
圖5、圖6、和圖7所示的實施例適合作為立式銑、鏜、車、磨機(jī)床使用，它包括底座1、帶直線滾動導(dǎo)軌的立柱2和主軸5。所述主軸5為電主軸，其轉(zhuǎn)速低速為10-30轉(zhuǎn)/分，高速可達(dá)6000-40000轉(zhuǎn)/分或更高。所述立柱2固接在底座1上，立柱2上設(shè)有使電主軸5作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向的直線滾動導(dǎo)軌301、302、303和與其相配合的滑塊401、402、403及帶伺服電機(jī)的滾珠絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)。所述機(jī)構(gòu)還包括動框9、滑鞍10和方枕18。其中動框9的截面形狀可以為階梯狀，滑鞍10的截面形狀可以為長方形，方枕18的截面形狀可以為正方形(見圖7)。兩條X軸方向直線滾動導(dǎo)軌301左、右設(shè)置在立柱2頂端，與其相配合的滑塊401固接在動框9上，在立柱2上X軸方向還設(shè)有X軸滾珠絲杠701，與其相配合的X軸螺母801固接在動框9上，X軸滾珠絲杠701的后端設(shè)有伺服電機(jī)601(見圖7)；所述兩條Y軸方向直線滾動導(dǎo)軌302前、后設(shè)置在動框9上與其具有滑塊401一面相對的另一面上，與其相配合的滑塊402設(shè)置在滑鞍10上，在動框9上還設(shè)有Y軸滾珠絲杠702，與其相配合的Y軸螺母802固接在滑鞍10上，Y軸滾珠絲杠702的右端設(shè)有伺服電機(jī)602；所述兩條Z軸方向滑塊403設(shè)置在的兩條Y軸方向直線滾動導(dǎo)軌302之間，與其相配合的直線滾動導(dǎo)軌303設(shè)置在上，在滑鞍10上Z軸方向還設(shè)有Z軸滾珠絲杠703，與其相配合的Z軸螺母803固接在方枕18上，Z軸滾珠絲杠703的上端設(shè)有伺服電機(jī)603(見圖5)，其中所述X、Y、Z軸滾珠絲杠均由高速、高精度的滾動軸承所支撐。所述電主軸5設(shè)置在滑枕11上，一端伸入滑枕11，另一端裸露其外。
本實施例中，在底座1上兩立柱2之間還可以設(shè)置轉(zhuǎn)臺20，變形為立式車床或立式磨床。
圖8、圖9、和圖10是上述第一個實施例用于高速情況下的結(jié)構(gòu)，其中帶電機(jī)的絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)由直線電機(jī)代替。其中X軸滾珠絲杠由X軸直線電機(jī)定子21代替，X軸螺母801由X軸直線電機(jī)動子31代替；Y軸滾珠絲杠702由Y軸直線電機(jī)定子22代替，Y軸螺母802由Y軸直線電機(jī)動子32代替；Z軸滾珠絲杠703由Z軸直線電機(jī)定子23代替，Z軸螺母803由Z軸直線電機(jī)動子33代替。速度可達(dá)120米/分。該種直線電機(jī)結(jié)構(gòu)也適合用于上述第二個實施例的情況。
權(quán)利要求
1.一種動框式三維數(shù)控加工平臺，包括底座(1)、帶導(dǎo)軌的龍門或立柱(2)和主軸(5)，其特征在于所述主軸(5)為電主軸，所述龍門或立柱(2)固接在底座(1)上，龍門或立柱(2)上設(shè)有使電主軸(5)作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向?qū)к?301)、(302)、(303)和與其相配合的滑塊(401)、(402)、(403)及帶電機(jī)的絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動框式三維數(shù)控加工平臺，其特征在于所述機(jī)構(gòu)還包括動框(9)、滑鞍(10)和滑枕(11)，其中兩條X軸方向?qū)к?301)上、下設(shè)置在龍門(2)前立柱面上，與其相配合的滑塊(401)固接在動框(9)上；所述兩條Y軸方向?qū)к?302)左、右設(shè)置在動框(9)上的與其具有滑塊(401)一面相對的另一面上，與其相配合的滑塊(402)設(shè)置在滑鞍(10)上；所述兩條Z軸方向滑塊(403)設(shè)置在滑鞍(10)的兩條Y軸方向?qū)к?302)之間，與其相配合的導(dǎo)軌(303)設(shè)置在滑枕(11)上，所述螺母為分別設(shè)置在動框(9)上的X軸螺母(801)、設(shè)置在滑鞍(10)上的Y軸螺母(802)和設(shè)置在滑枕(11)上的Z軸螺母(803)，所述絲杠為設(shè)置在龍門(2)上、動框(9)上和滑鞍(10)上，且分別與三個螺母相配合的X軸絲杠(701)、Y軸絲杠(702)和Z軸絲杠(703)，所述電主軸(5)設(shè)置在滑枕(11)上，一端伸入滑枕(11)，另一端裸露其外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動框式三維數(shù)控加工平臺，其特征在于所述機(jī)構(gòu)還包括動框(9)、滑鞍(10)和方枕(18)，其中兩條X軸方向?qū)к?301)左、右設(shè)置在立柱(2)頂端面上，與其相配合的滑塊(401)固接在動框(9)上；所述兩條Y軸方向?qū)к?302)前、后設(shè)置在動框(9)上的與其具有滑塊(401)一面相對的另一面上，與其相配合的滑塊(402)設(shè)置在滑鞍(10)上；所述兩條Z軸方向滑塊(403)設(shè)置在滑鞍(10)的兩條Y軸方向?qū)к?302)之間，與其相配合的導(dǎo)軌(303)設(shè)置在方枕(18)上，所述螺母為分別設(shè)置在動框(9)上的X軸螺母(801)、設(shè)置在滑鞍(10)上的Y軸螺母(802)和設(shè)置在方枕(18)上的Z軸螺母(803)，所述絲杠為設(shè)置在立柱(2)上、動框(9)上和滑鞍(10)上，且分別與三個螺母相配合的X軸絲杠(701)、Y軸絲杠(702)和Z軸絲杠(703)，所述電主軸(5)設(shè)置在方枕(18)上，一端伸入方枕(18)，另一端裸露其外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的動框式三維數(shù)控加工平臺，其特征在于還包括轉(zhuǎn)臺(20)，其設(shè)置在底座(1)上兩立柱(2)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的動框式三維數(shù)控加工平臺，其特征在于所述導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，所述絲杠為滾珠絲杠。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動框式三維數(shù)控加工平臺，其特征在于所述導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，所述絲杠為滾珠絲杠。
7.一種動框式三維數(shù)控加工平臺，包括底座(1)、帶導(dǎo)軌的龍門或立柱(2)和主軸(5)，其特征在于所述主軸(5)為電主軸，所述龍門或立柱(2)固接在底座(1)上，龍門或立柱(2)上設(shè)有使電主軸(5)作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向?qū)к?301)、(302)、(303)和與其相配合的滑塊(401)、(402)、(403)及直線電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動框式三維數(shù)控加工平臺，其特征在于所述直線電機(jī)為三個，它們分別為X軸直線電機(jī)、Y軸直線電機(jī)和Z軸直線電機(jī)，其動子(31)、(32)、(33)分別設(shè)置在動框(9)上、滑鞍(10)上和滑枕(11)或方枕(18)上，其定子(21)、(22)、(23)分別設(shè)置在龍門或立柱(2)上、動框(9)上和滑鞍(10)上，且分別與所述三個動子相配合。
全文摘要
本發(fā)明動框式三維數(shù)控加工平臺,包括底座、帶導(dǎo)軌的龍門或立柱和主軸,其中主軸為電主軸,龍門或立柱固接在底座上,龍門或立柱上設(shè)有使電主軸作三維運動的包含有成對的X、Y、Z方向?qū)к壓团c其相配合的滑塊及帶電機(jī)的絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)。其中帶電機(jī)的絲杠和螺母的機(jī)構(gòu)由直線電機(jī)代替。本動框式三維數(shù)控加工平臺加工精度高、噪音小,可形成多臺加工平臺對同一零件同時加工的高效、大批量柔性制造系統(tǒng)。
文檔編號B23Q1/25GK1370655SQ01104249
公開日2002年9月25日 申請日期2001年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
發(fā)明者路文忠, 趙仲淦, 錢詠, 肖明經(jīng) 申請人:路文忠, 趙仲淦, 錢詠, 肖明經(jīng)