本發(fā)明涉及機床機械設備領域，具體為一種直線電機雙驅(qū)高精度機床。

背景技術：

1、光學鏡頭模具、光學成像模具、汽車車燈模具、精密醫(yī)學器械模具和紅外激光零件鏡面超精，上述零件多為曲面加工，表面光潔度高，需要機床具有高速動態(tài)響應、高加速度、高穩(wěn)定性、微量進給和超精加工能力。

2、傳統(tǒng)機床的床身、立柱、拖板、主軸箱和工作臺均采用灰鑄鐵澆鑄而成，在室溫下，牌號ht300的灰鑄鐵的熱膨脹系數(shù)約為9.6×10-6/k，熱導率約為47.5w/m/k，當機床的溫度升高時，機床上采用灰鑄鐵鑄造的零部件會發(fā)生較大的熱變形，從而影響機床的精度。

3、傳統(tǒng)機床的傳動裝置多采用滾珠絲杠或齒輪齒條傳動，上述兩類傳動方式主要存在以下兩方面弊端，一方面當機床溫度升高時，會導致傳動鏈熱升長，另一方面長期使用會造成傳動鏈機械磨損，反向間隙增大，從而造成機床精度的降低和不穩(wěn)定性。

4、礦物鑄件和直線電機的應用可以有效解決上述傳統(tǒng)機床的問題，采用直線電機驅(qū)動的機床成為目前高速度高精度機床的主流產(chǎn)品。目前機床采用直線電機多采用單驅(qū)，由于直線電機的定子和動子之間存在磁吸力，直線電機磁吸力約為其驅(qū)動力的3倍，直線電機磁吸力會使其相連接的機床零部件產(chǎn)生形變，從而影響機床的精度。為了獲得機床的高精度和高穩(wěn)定性能，需要將直線電機相連接的機床零部件剛性加強，用于抵抗直線電機磁吸力對機床精度的影響，機床零部件剛性加強會造成機床截面、質(zhì)量和成本的增加，同時會造成機床高速動態(tài)性能的降低。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，解決了現(xiàn)有技術中受熱源溫升和直線電機磁吸力影響，造成機床零部件發(fā)生形變，難以獲得高精度機床的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，包括床身、立柱、拖板、主軸箱、工作臺、電主軸和驅(qū)動裝置，所述床身和立柱均采用礦物材料冷澆鑄而成，所述拖板、主軸箱和工作臺均采用球墨鑄鐵件。

3、進一步，所述床身和立柱內(nèi)部預埋有精密冷卻管路。

4、進一步，所述拖板、主軸箱和工作臺鑄件經(jīng)過多次回火和振動時效處理，將鑄件的殘余內(nèi)應力降至20mpa以內(nèi)。

5、進一步，所述拖板在x軸驅(qū)動裝置驅(qū)動下，沿x軸導軌在立柱上作x軸運動。

6、進一步，所述工作臺在y軸驅(qū)動裝置驅(qū)動下，沿y軸導軌在床身上作y軸運動。

7、進一步，所述主軸箱在z軸驅(qū)動裝置驅(qū)動下，沿z軸導軌在拖板上作z軸運動，所述主軸箱上設置有兩組氮氣平衡缸，用于平衡配重z軸運動部件的重量。

8、進一步，所述主軸箱內(nèi)部設置有電主軸，所述電主軸采用空氣靜壓軸承，所述主軸箱設置有精密冷卻管路，用于電主軸冷卻。

9、進一步，所述x、y、z軸驅(qū)動裝置均為對稱安裝的兩組直線電機模組。

10、進一步，所述x、y、z軸驅(qū)動裝置直線電機的定子和動子均配有精密冷卻器。

11、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，具備以下有益效果。

12、本發(fā)明床身和立柱采用礦物材料冷澆鑄而成，冷澆鑄后續(xù)無內(nèi)應力釋放；同等截面的床身和立柱，礦物鑄件澆鑄（實心澆鑄）的床身、立柱比灰鑄鐵澆鑄（型腔澆鑄）的床身、立柱重量高50%，使得床身和立柱組成的機床固定底座固有頻率和阻尼性顯著提高。

13、本發(fā)明x、y、z軸驅(qū)動裝置均采用對稱安裝的兩組直線電機模組，降低了直線電機定子和動子磁吸力對機床精度的影響。

14、本發(fā)明機床熱源處均設置有精密冷卻管路，每個發(fā)熱源均通過水冷機單獨控制，控制機床各部件的溫度差；礦物鑄件的熱導率約為3w/m/k，僅為灰鑄鐵的6%，降低了熱源溫升對機床產(chǎn)生的熱變形量，提高了機床的精度和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，包括床身（1）、立柱（2）、拖板（3）、主軸箱（4）、工作臺（5）、電主軸(6)和驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置為x、y、z三軸對稱安裝的兩組直線電機模組。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，其特征在于：所述床身（1）和立柱（2）均采用礦物材料冷澆鑄而成，所述床身（1）內(nèi)部預埋有精密冷卻管路（13），所述立柱（2）內(nèi)部預埋有精密冷卻管路（23），所述立柱（2）固定在床身（1）上，兩者組成機床龍門結(jié)構(gòu)的固定底座。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，其特征在于：所述拖板（3）、主軸箱（4）和工作臺（5）均采用球墨鑄鐵澆鑄而成，鑄件經(jīng)過多次回火和振動時效處理，將鑄件的殘余內(nèi)應力降至20mpa以內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，其特征在于：所述床身（1）上設置有y軸導軌（11）和兩組對向安裝的y軸定子基座（12），所述y軸定子基座（12）上依次設置有y軸定子精密冷卻器（121）和y軸直線電機定子（122）；所述工作臺（5）上設置有y軸動子基座（51），所述y軸動子基座（51）兩側(cè)均對稱設置有y軸動子精密冷卻器（511）和y軸直線電機動子（512）；所述工作臺（5）在y軸驅(qū)動裝置直線電機的驅(qū)動下，沿y軸導軌（11）在床身（1）上作y軸運動。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，其特征在于：所述所述立柱（2）上設置有x軸導軌（21）和兩組對向安裝的x軸定子基座（22），所述x軸定子基座（22）上依次設置有x軸定子精密冷卻器（221）和x軸直線電機定子（222）；所述拖板（3）上設置有x軸動子基座（33），所述x軸動子基座（33）兩側(cè)均對稱設置有x軸動子精密冷卻器（331）和x軸直線電機動子（332）；所述拖板（3）在x軸驅(qū)動裝置直線電機的驅(qū)動下，沿x軸導軌（21）在立柱（2）上作x軸運動。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，其特征在于：所述所述拖板（3）上設置有z軸導軌（31）和兩組對向安裝的z軸定子基座（32），所述z軸定子基座（32）上依次設置有z軸定子精密冷卻器（321）和z軸直線電機定子（322）；所述主軸箱（4）上設置有z軸動子基座（42），所述z軸動子基座（42）兩側(cè)均對稱設置有z軸動子精密冷卻器（421）和z軸直線電機動子（422）；所述主軸箱（4）在z軸驅(qū)動裝置直線電機的驅(qū)動下，沿z軸導軌（31）在拖板（3）上作z軸運動，所述主軸箱（4）上設置兩組氮氣平衡缸（43），所述氮氣平衡缸（43）用于平衡配重z軸運動部件重量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，其特征在于：所述主軸箱（4）內(nèi)部設置有電主軸（6），所述主軸箱（4）內(nèi)部設置有精密冷卻管路（41）。

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及機床機械設備領域，且公開了一種直線電機雙驅(qū)高精度機床，包括床身、立柱、拖板、主軸箱、電主軸、工作臺和驅(qū)動裝置。所述床身和立柱采用礦物材料澆鑄而成，兩者組成機床固定底座，所述拖板通過驅(qū)動裝置在立柱上沿X軸方向運動，所述工作臺通過驅(qū)動裝置在床身上沿Y軸方向運動，所述主軸箱通過驅(qū)動裝置在拖板上沿Z軸方向運動，所述主軸箱內(nèi)部安裝有電主軸，所述驅(qū)動裝置為對稱安裝的兩組直線電機模組。本發(fā)明降低熱源溫升對機床精度的影響，降低驅(qū)動反向間隙對機床精度的影響，降低直線電機定子和動子磁吸力對機床精度的影響，從而提高機床的幾何精度、定位精度、重復定位精度和最小進給量。

技術研發(fā)人員：冒慧軍
受保護的技術使用者：南京匠澤精密機電有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30