專利名稱：一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型數(shù)控機床，屬機械加工設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，民用和國防等領(lǐng)域?qū)Ω鞣N微小型產(chǎn)品的需求不 斷增加，'對微小裝置的功能、結(jié)構(gòu)復雜程度、可靠性等要求也越來越高?；?br> 硅工藝的MEMS (微機電系統(tǒng)縮寫)技術(shù)可以實現(xiàn)微小零件的加工，但可加 工的材料有限，零件的形狀局限于二維或準三維結(jié)構(gòu)，難以加工復雜的三維結(jié) 構(gòu)，且相對精度(零件的公差與特征尺寸之比)低，而在許多情況下，微小零 件都具有復雜的三維結(jié)構(gòu)，因此，研究開發(fā)經(jīng)濟上可行、能夠加工三維幾何形 狀和多樣化材料的精密三維微小零件的微細加工技術(shù)具有重要意義。目前，微 細切削已成為克服MEMS技術(shù)局限性的重要技術(shù)之一，而微細銑削技術(shù)因具 有高效率、高柔性、能加工復雜三維形狀和多種材料的特點，已成為一個非常 活躍的研究熱點。
利用精密機床進行微細切削是加工三維微小零件的一種有效方法，目前普 遍采用的是常規(guī)尺寸的精密機床進行微小零件的切削加工，機床體積龐大、價 格昂貴、加工成本高、效率低、浪費能源和空間，因此，采用小型化的機床加 工微小零件成為一種發(fā)展趨勢。微小零件由于自身特點，影響其加工精度的因 素有很多，多次裝夾是影響其加工精度的主要原因之一。有些三維曲面結(jié)構(gòu)和 復雜的微小零件，并且要求一定的精度和表面粗糙度及較高的材料去除率，需 要多軸聯(lián)動機床才能夠?qū)崿F(xiàn)，目前尚無加工三維曲面結(jié)構(gòu)和復雜的微小零件的 小型多軸聯(lián)動機床。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，以解決采用常規(guī)尺寸的 精密機床進行微小零件的切削加工存在機床體積龐大、價格昂貴、加工成本高、 效率低、浪費能源和空間，難以實現(xiàn)加工三維曲面結(jié)構(gòu)和復雜的微小零件的問 題。
本發(fā)明為解決上述問題采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的銑床包括龍門框架式床身、底座、電主軸、X軸伺服驅(qū)動總成、Y軸伺服驅(qū)動總成、Z軸伺服驅(qū)動 總成、工作轉(zhuǎn)臺總成、氣缸總成、顯微鏡總成、Z軸平板和上支撐架；所述龍 門框架式床身固裝在底座上，龍門框架式床身由橫梁和兩個立柱組成，所述兩 個立柱相對設(shè)置，所述橫梁固裝在兩個立柱上，所述X軸伺服驅(qū)動總成由X 軸交流伺服電機、X軸滾珠絲杠、X軸直線導軌、X軸導軌底板、X軸微動開
關(guān)、X軸光柵尺和X軸光柵尺讀數(shù)頭組成，所述Y軸伺服驅(qū)動總成由Y軸交 流伺服電機、Y軸滾珠絲杠、Y軸直線導軌、Y軸導軌底板、Y軸微動開關(guān)、 Y軸光柵尺和Y軸光柵尺讀數(shù)頭組成，所述Z軸伺服驅(qū)動總成由Z軸交流伺 服電機、Z軸滾珠絲杠、Z軸直線導軌、Z軸導軌底板、Z軸微動開關(guān)、Z軸 光柵尺和Z軸光柵尺讀數(shù)頭組成，所述氣缸總成由氣缸和氣缸上支架組成，所 述顯微鏡總成由顯微鏡和安裝架組成；橫梁的上端面上固裝有X軸交流伺服 電機、X軸微動開關(guān)、X軸光柵尺和X軸直線導軌，X軸交流伺服電機的輸 出軸與X軸滾珠絲杠的一端傳動連接，X軸滾珠絲杠與X軸導軌底板固接， 所述X軸導軌底板與X軸直線導軌滑動配合，X軸導軌底板上裝有X軸光柵 尺讀數(shù)頭；所述底座的上端面上固裝有Y軸交流伺服電機、Y軸微動開關(guān)、Y 軸光柵尺和Y軸直線導軌，Y軸交流伺服電機的輸出軸與Y軸滾珠絲杠的一 端傳動連接，Y軸滾珠絲杠與Y軸導軌底板固接，所述Y軸導軌底板與Y軸 直線導軌滑動配合，Y軸導軌底板上裝有Y軸光柵尺讀數(shù)頭；所述Z軸平板 通過上支撐架與X軸導軌底板連接，所述Z軸交流伺服電機、Z軸直線導軌、 Z軸微動開關(guān)和Z軸光柵尺均固裝在Z軸平板上，Z軸交流伺服電機的輸出軸 與Z軸滾珠絲杠的一端傳動連接，Z軸滾珠絲杠與Z軸導軌底板固接，Z軸導 軌底板與Z軸直線導軌滑動配合，Z軸導軌底板上裝有Z軸光柵尺讀數(shù)頭，所 述電主軸固裝在Z軸導軌底板上，所述氣缸上支架與Z軸平板的上端固接， 裝在氣缸上支架上的氣缸與Z軸導軌底板相連接，所述顯微鏡通過安裝架與Z 軸導軌底板相連接，所述工作轉(zhuǎn)臺總成由驅(qū)動電機、內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺和 支架組成，所述支架與Y軸導軌底板固接，所述驅(qū)動電機裝在支架上，所述 內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺固裝在支架內(nèi)的驅(qū)動電機的輸出軸上，內(nèi)裝有電機的工 作轉(zhuǎn)臺為繞Z軸旋轉(zhuǎn)、繞Y軸翻轉(zhuǎn)的復合轉(zhuǎn)臺。
本發(fā)明具有以下有益效果 一、本發(fā)明的小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床體積小、 加工精度高，可實現(xiàn)加工三維曲面結(jié)構(gòu)和復雜微小零件。二、本發(fā)明可實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工，可在一次性裝夾的前提下，對工件除底面之外的五個面進行加工。 三、本發(fā)明工作轉(zhuǎn)臺為繞Z軸旋轉(zhuǎn)、繞Y軸翻轉(zhuǎn)的復合轉(zhuǎn)臺，這樣又可以把 工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔。四、電主軸的結(jié)構(gòu)簡單、 剛度高、制造成本低。五、本發(fā)明在導軌上分別設(shè)置光柵尺和微動開關(guān)，可 以實現(xiàn)較高的定位精度和重復定位精度，有極高的安全性。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是圖1的左視圖，圖3是圖1的俯
視圖，圖4是工作轉(zhuǎn)臺總成的軸測圖，圖5是圖1的D部放大圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1~圖5說明本實施方式，本實施方式的銑床包
括龍門框架式床身、底座39、電主軸24、 X軸伺服驅(qū)動總成、Y軸伺服驅(qū)動 總成、Z軸伺服驅(qū)動總成、工作轉(zhuǎn)臺總成、氣缸總成、顯微鏡總成、Z軸平板 21和上支撐架46;所述龍門框架式床身固裝在底座39上，龍門框架式床身由 橫梁32和兩個立柱2組成，所述兩個立柱2相對設(shè)置，所述橫梁32固裝在兩 個立柱2上，所述X軸伺服驅(qū)動總成由X軸交流伺服電機60、 X軸滾珠絲杠 62、 X軸直線導軌49、 X軸導軌底板47、 X軸微動開關(guān)61、 X軸光柵尺63 和X軸光柵尺讀數(shù)頭59組成，所述Y軸伺服驅(qū)動總成由Y軸交流伺服電機 52、 Y軸滾珠絲杠54、 Y軸直線導軌41、 Y軸導軌底板44、 Y軸微動開關(guān)68、 Y軸光柵尺53和Y軸光柵尺讀數(shù)頭83組成，所述Z軸伺服驅(qū)動總成由Z軸 交流伺服電機15、 Z軸滾珠絲杠45、 Z軸直線導軌11、 Z軸導軌底板18、 Z 軸微動開關(guān)33、 Z軸光柵尺22和Z軸光柵尺讀數(shù)頭81組成，所述氣缸總成 由氣缸14和氣缸上支架12組成，所述顯微鏡總成由顯微鏡5和安裝架6組成； 橫梁32的上端面上固裝有X軸交流伺服電機60、 X軸微動開關(guān)61、 X軸光 柵尺63和X軸直線導軌49， X軸交流伺服電機60的輸出軸與X軸滾珠絲杠 62的一端傳動連接，X軸滾珠絲杠62與X軸導軌底板47固接，所述X軸導 軌底板47與X軸直線導軌49滑動配合，X軸導軌底板47上裝有X軸光柵尺 讀數(shù)頭59;所述底座39的上端面上固裝有Y軸交流伺服電機52、 Y軸微動 開關(guān)68、 Y軸光柵尺53和Y軸直線導軌41， Y軸交流伺服電機52的輸出軸 與Y軸滾珠絲杠54的一端傳動連接，Y軸滾珠絲杠54與Y軸導軌底板44固 接，所述Y軸導軌底板44與Y軸直線導軌41滑動配合，Y軸導軌底板44上裝有Y軸光柵尺讀數(shù)頭83;所述Z軸平板21通過上支撐架46與X軸導軌底 板47連接，所述Z軸交流伺服電機15、 Z軸直線導軌11、 Z軸微動開關(guān)33 和Z軸光柵尺22均固裝在Z軸平板21上，Z軸交流伺服電機15的輸出軸與 Z軸滾珠絲杠45的一端傳動連接，Z軸滾珠絲杠45與Z軸導軌底板18固接， Z軸導軌底板18與Z軸直線導軌11滑動配合，Z軸導軌底板18上裝有Z軸 光柵尺讀數(shù)頭81，所述電主軸24固裝在Z軸導軌底板18上，所述氣缸上支 架12與Z軸平板21的上端固接，裝在氣缸上支架12上的氣缸14與Z軸導 軌底板18相連接，來實現(xiàn)配重，所述顯微鏡5通過安裝架6與Z軸導軌底板 18相連接，所述工作轉(zhuǎn)臺總成由驅(qū)動電機80、內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺38和支 架82組成，所述支架82與Y軸導軌底板44固接，所述驅(qū)動電機80裝在支 架82上，所述內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺38固裝在支架82內(nèi)的驅(qū)動電機80的輸 出軸上，內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺38為繞Z軸旋轉(zhuǎn)、繞Y軸翻轉(zhuǎn)的復合轉(zhuǎn)臺,。
具體實施方式
二結(jié)合圖l和圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實 施方式一的不同點是本實施方式的銑床還包括兩個擋屑板55;所述的Y軸 導軌底板44的左右兩側(cè)各裝有一個擋屑板55。如此設(shè)置，有利于冷卻液和切 屑的排除，減少因切削液溫度變化引起的床身的熱變形。
具體實施方式
三結(jié)合圖l和圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實 施方式一或二的不同點是本實施方式的銑床還包括X軸防塵罩4;所述X 軸防塵罩4設(shè)置在X軸滾珠絲杠62的正上方，X軸防塵罩4的下端與橫梁32 相連接。如此設(shè)置，可防止灰塵和切屑落到X軸滾珠絲杠62上，保證X軸滾 珠絲杠62正常轉(zhuǎn)動。
具體實施方式
四結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
三的不同點是本實施方式的銑床還包括Y軸防塵罩43;所述Y軸防塵罩43 設(shè)置在Y軸滾珠絲杠54的正上方，Y軸防塵罩43的下端與與底座39相連接。 如此設(shè)置，可防止灰塵和切屑落到Y(jié)軸滾珠絲杠54上，保證Y軸滾珠絲杠 54正常轉(zhuǎn)動。
具體實施方式
五結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
四的不同點是本實施方式的銑床還包括Z軸防塵罩29;所述Z軸防塵罩29 設(shè)置在Z軸滾珠絲杠45的正外側(cè)，Z軸防塵罩29的兩端與Z軸平板21相連 接。如此設(shè)置，可防止灰塵和切屑落到Z軸滾珠絲杠45上，保證Z軸滾珠絲杠45正常轉(zhuǎn)動。
工作原理是當X軸導軌底板47運動時，帶動Z軸伺服驅(qū)動總成(即 Z軸交流伺服電機15、 Z軸滾珠絲杠45、 Z軸直線導軌ll、 Z軸導軌底板18、 Z軸微動開關(guān)33、 Z軸光柵尺22和Z軸光柵尺讀數(shù)頭81、電主軸24及氣缸 總成一起沿X軸運動；電主軸24可跟隨Z軸導軌底板18 —起沿Z軸運動； Y軸導軌底板44運動時，帶動內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺38同時沿Y軸方向運 動。通過數(shù)控系統(tǒng)分別對X軸交流伺服電機60、 Y軸交流伺服電機52、 Z軸 交流伺服電機15和內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺38的控制，實現(xiàn)工件沿X軸、Y 軸、Z軸的平動、繞Z軸旋轉(zhuǎn)和繞Y軸翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)五軸聯(lián)動控制。
權(quán)利要求
1、一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，其特征在于所述銑床包括龍門框架式床身、底座(39)、電主軸(24)、X軸伺服驅(qū)動總成、Y軸伺服驅(qū)動總成、Z軸伺服驅(qū)動總成、工作轉(zhuǎn)臺總成、氣缸總成、顯微鏡總成、Z軸平板(21)和上支撐架(46)；所述龍門框架式床身固裝在底座(39)上，龍門框架式床身由橫梁(32)和兩個立柱(2)組成，所述兩個立柱(2)相對設(shè)置，所述橫梁(32)固裝在兩個立柱(2)上，所述X軸伺服驅(qū)動總成由X軸交流伺服電機(60)、X軸滾珠絲杠(62)、X軸直線導軌(49)、X軸導軌底板(47)、X軸微動開關(guān)(61)、X軸光柵尺(63)和X軸光柵尺讀數(shù)頭(59)組成，所述Y軸伺服驅(qū)動總成由Y軸交流伺服電機(52)、Y軸滾珠絲杠(54)、Y軸直線導軌(41)、Y軸導軌底板(44)、Y軸微動開關(guān)(68)、Y軸光柵尺(53)和Y軸光柵尺讀數(shù)頭(83)組成，所述Z軸伺服驅(qū)動總成由Z軸交流伺服電機(15)、Z軸滾珠絲杠(45)、Z軸直線導軌(11)、Z軸導軌底板(18)、Z軸微動開關(guān)(33)、Z軸光柵尺(22)和Z軸光柵尺讀數(shù)頭(81)組成，所述氣缸總成由氣缸(14)和氣缸上支架(12)組成，所述顯微鏡總成由顯微鏡(5)和安裝架(6)組成；橫梁(32)的上端面上固裝有X軸交流伺服電機(60)、X軸微動開關(guān)(61)、X軸光柵尺(63)和X軸直線導軌(49)，X軸交流伺服電機(60)的輸出軸與X軸滾珠絲杠(62)的一端傳動連接，X軸滾珠絲杠(62)與X軸導軌底板(47)固接，所述X軸導軌底板(47)與X軸直線導軌(49)滑動配合，X軸導軌底板(47)上裝有X軸光柵尺讀數(shù)頭(59)；所述底座(39)的上端面上固裝有Y軸交流伺服電機(52)、Y軸微動開關(guān)(68)、Y軸光柵尺(53)和Y軸直線導軌(41)，Y軸交流伺服電機(52)的輸出軸與Y軸滾珠絲杠(54)的一端傳動連接，Y軸滾珠絲杠(54)與Y軸導軌底板(44)固接，所述Y軸導軌底板(44)與Y軸直線導軌(41)滑動配合，Y軸導軌底板(44)上裝有Y軸光柵尺讀數(shù)頭(83)；所述Z軸平板(21)通過上支撐架(46)與X軸導軌底板(47)連接，所述Z軸交流伺服電機(15)、Z軸直線導軌(11)、Z軸微動開關(guān)(33)和Z軸光柵尺(22)均固裝在Z軸平板(21)上，Z軸交流伺服電機(15)的輸出軸與Z軸滾珠絲杠(45)的一端傳動連接，Z軸滾珠絲杠(45)與Z軸導軌底板(18)固接，Z軸導軌底板(18)與Z軸直線導軌(11)滑動配合，Z軸導軌底板(18)上裝有Z軸光柵尺讀數(shù)頭(81)，所述電主軸(24)固裝在Z軸導軌底板(18)上，所述氣缸上支架(12)與Z軸平板(21)的上端固接，裝在氣缸上支架(12)上的氣缸(14)與Z軸導軌底板(18)相連接，所述顯微鏡(5)通過安裝架(6)與Z軸導軌底板(18)相連接，所述工作轉(zhuǎn)臺總成由驅(qū)動電機(80)、內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺(38)和支架(82)組成，所述支架(82)與Y軸導軌底板(44)固接，所述驅(qū)動電機(80)裝在支架(82)上，所述內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺(38)固裝在支架(82)內(nèi)的驅(qū)動電機(80)的輸出軸上，內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺(38)為繞Z軸旋轉(zhuǎn)、繞Y軸翻轉(zhuǎn)的復合轉(zhuǎn)臺。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，其特征在于所 述銑床還包括兩個擋屑板(55);所述的Y軸導軌底板(44)的左右兩側(cè)各 裝有一個擋屑板(55)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，其特征在于 所述銑床還包括X軸防塵罩(4);所述X軸防塵罩(4)設(shè)置在X軸滾珠絲 杠(62)的正上方，X軸防塵罩(4)的下端與橫梁(32)相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，其特征在于. 所述銑床還包括Y軸防塵罩(43);所述Y軸防塵罩(43)設(shè)置在Y軸滾珠 絲杠(54)的正上方，Y軸防塵罩(43)的下端與與底座(39)相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，其特征在于 所述銑床還包括Z軸防塵罩(29);所述Z軸防塵罩(29)設(shè)置在Z軸滾珠 絲杠(45)的正外側(cè)，Z軸防塵罩(29)的兩端與Z軸平板(21)相連接。
全文摘要
一種小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，它涉及一種小型數(shù)控機床。針對常規(guī)尺寸的精密機床進行微小零件的切削加工存在機床體積大、加工成本高、效率低，浪費能源和空間，難以實現(xiàn)加工三維曲面結(jié)構(gòu)復雜微小零件問題。龍門框架式床身固裝在底座上，X軸伺服驅(qū)動總成固裝在龍門框架式床身上，底座的上端面上固裝有Y軸伺服驅(qū)動總成，Z軸平板與X軸伺服驅(qū)動總成連接，Z軸伺服驅(qū)動總成固裝在Z軸平板上，電主軸固裝在Z軸伺服驅(qū)動總成上，氣缸與Z軸伺服驅(qū)動總成連接，顯微鏡與Z軸伺服驅(qū)動總成連接，內(nèi)裝有電機的工作轉(zhuǎn)臺通過驅(qū)動電機驅(qū)動，并構(gòu)成繞Z軸旋轉(zhuǎn)、繞Y軸翻轉(zhuǎn)的復合轉(zhuǎn)臺。本發(fā)明可實現(xiàn)五軸聯(lián)動，能滿足對三維曲面結(jié)構(gòu)和復雜的微小零件加工的要求。
文檔編號B23Q11/08GK101439422SQ20081020979
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者劉海濤, 孫雅洲, 富宏亞, 翔 張, 梁迎春, 韓振宇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學