專利名稱：數(shù)控機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床，包括一個(gè)放置工件的工作臺(tái)和一個(gè)固定刀具的主軸，在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，工作臺(tái)與主軸之間可以發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工。
隨著近來(lái)機(jī)床的發(fā)展，機(jī)床的運(yùn)行速度越來(lái)越高，這就要求工作臺(tái)或主軸以較高的速度進(jìn)給。
為了實(shí)現(xiàn)這種較高的進(jìn)給速度，已經(jīng)試制生產(chǎn)出一種使用直線式電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，但這種進(jìn)給機(jī)構(gòu)也沒(méi)有取得滿意的效果。
應(yīng)用滾珠絲杠的通常的進(jìn)給機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確地平穩(wěn)進(jìn)給。但是滾珠絲杠式的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的速度受到限制，不能與機(jī)床要求的高速運(yùn)轉(zhuǎn)相適應(yīng)。
下面描述本發(fā)明的解決辦法(1)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，包括一個(gè)放置工件的工作臺(tái)和一根固定刀具的主軸，在三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用下，工作臺(tái)與主軸可以在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行機(jī)械加工，每個(gè)方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)都使用一個(gè)齒條齒輪副、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，可以在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)上預(yù)加載，從而防止齒條齒輪副上的輪齒間隙。
(2)水平方向裝配的齒條上有指向下方的齒。
(3)使用螺旋齒的齒條齒輪副作齒條齒輪副。
(4)齒條齒輪副采用雙螺旋齒的齒條齒輪副。
在本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床上，通過(guò)三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，放置工件的工作臺(tái)與主軸之間可以在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行機(jī)械加工。在所有的三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，X軸方向的、Y軸方向的和Z軸方向的，都使用齒條齒輪副。
每個(gè)軸向上由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)力提高一倍，通過(guò)預(yù)加載，齒條齒輪副上的輪齒間隙被消除了。
而且，水平方向上裝配的齒條上有向下的、或橫向的齒。因此能防止齒面上積存外來(lái)雜物。
齒條齒輪副上的齒采用螺旋齒或雙螺旋齒的形式，實(shí)現(xiàn)了更平穩(wěn)地進(jìn)給。
立式的機(jī)床10與普通機(jī)床的結(jié)構(gòu)相似，只是工作臺(tái)和主軸的進(jìn)給機(jī)構(gòu)不同。
機(jī)床10上有一個(gè)底座11，在底座11上裝配有一個(gè)工作臺(tái)15。通過(guò)類似導(dǎo)軌的導(dǎo)向裝置(圖中未表示出來(lái))對(duì)在Y軸方向上運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)進(jìn)行導(dǎo)向，由Y軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)20驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。
Y軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)20由一根齒條27、兩個(gè)齒輪28和兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)29構(gòu)成。齒條27沿Y軸方向固定在工作臺(tái)的下表面。兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)29安裝在底座11上。兩個(gè)齒輪28分別安裝在兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)29的動(dòng)力輸出軸上，并與齒條27嚙合。齒條27上的齒可以采用圖3A所示的螺旋齒型的齒條。
作為齒條齒輪結(jié)構(gòu)，也可以使用雙螺旋齒齒條21a和雙螺旋齒齒輪22a。
床身12上有一個(gè)在底座11上形成的門形支腿。
主軸箱13裝配在床身12上。
主軸箱沿X軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由類似導(dǎo)軌的導(dǎo)向裝置(圖中未表示出)導(dǎo)向，由X軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)19驅(qū)動(dòng)。
X軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)由齒條24，兩個(gè)齒輪25、和兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)16構(gòu)成。齒條24沿X軸方向安裝在主軸箱13的下表面。兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)16安裝在床身12上。兩個(gè)齒輪25分別安裝在兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸上，并與齒條24嚙合。
主軸14沿軸向安裝在主軸箱13上。
相對(duì)于主軸箱13，主軸14可沿豎向(Z軸方向)運(yùn)動(dòng)，并由Z軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)18驅(qū)動(dòng)。
Z軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)18由齒條21、兩個(gè)齒輪22和伺服電動(dòng)機(jī)23構(gòu)成。齒條21與主軸14的直徑方向的中心部分平行，并被固定。兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)安裝在主軸箱13上。兩個(gè)齒輪22分別與兩個(gè)電動(dòng)機(jī)23的動(dòng)力輸出軸連接，并與齒條21嚙合。
通過(guò)自動(dòng)刀具更換臂17。主軸14可以自動(dòng)拆卸或安裝刀具。
一個(gè)控制裝置16裝配在自動(dòng)刀具更換臂17的附近，并控制多刀刀座和整臺(tái)機(jī)床。
下面結(jié)合附圖
2簡(jiǎn)要描述本發(fā)明第二個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。
在橫式的機(jī)床110上，主軸114沿水平方向裝配，在Y軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)20的帶動(dòng)下，其可沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。
工作臺(tái)115的結(jié)構(gòu)使其可以沿X軸方向和Z軸方向運(yùn)動(dòng)。
座板130安裝在工作臺(tái)115的下面。在Z軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用下座板130可沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)類似導(dǎo)軌的導(dǎo)向裝置導(dǎo)向。
工作臺(tái)115由X軸方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)119驅(qū)動(dòng)可在座板130的上表面沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，并被導(dǎo)向。
X軸、Y軸、Z軸方向上的進(jìn)給機(jī)構(gòu)119、120和118均由一個(gè)齒條、兩個(gè)齒輪和兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，這與上面描述的具體實(shí)現(xiàn)方式中的進(jìn)給機(jī)構(gòu)相同。
在上述的任何一個(gè)實(shí)施例中，都可以提供一種預(yù)加載功能給由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)結(jié)合產(chǎn)生的位置(速度)反饋所決定的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生一種偏置，并且互相反向的轉(zhuǎn)矩分別作用在兩個(gè)軸上(一個(gè)主動(dòng)軸和一個(gè)從動(dòng)軸)，這兩個(gè)軸分別與兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)連接，從而呈現(xiàn)一種狀態(tài)，即兩個(gè)齒輪總是互相“爭(zhēng)奪”一個(gè)齒條。通過(guò)所描述的預(yù)加載功能，在齒條齒輪副上產(chǎn)生的輪齒間隙的影響被減弱了。
而且，水平方向安裝的齒條24、27、121和124上有向下的齒。這就使齒輪支持齒條的下面一側(cè)。
在本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床上，由于每根軸的進(jìn)給機(jī)構(gòu)都由一根齒條、兩個(gè)齒輪和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)力提高了一倍，通過(guò)對(duì)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的預(yù)加載功能防止了由齒條齒輪副上的輪齒間隙帶來(lái)的不良影響。使三個(gè)方向上的進(jìn)給速度都提高了，實(shí)現(xiàn)了高度準(zhǔn)確地平穩(wěn)進(jìn)給的目的。由于象滾珠絲杠一樣，部件之間的接觸點(diǎn)少，不會(huì)產(chǎn)生由于生熱所造成的熱偏移現(xiàn)象。因此本發(fā)明完全與高速的機(jī)械加工相適應(yīng)。
而且，水平方向上安裝的齒條上的齒朝向下方，可以防止外來(lái)雜物停留在齒條的齒表面。
特別是采用了螺旋齒的齒條齒輪和雙螺旋齒的齒條齒輪副，使進(jìn)給更平穩(wěn)。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)現(xiàn)方式。本發(fā)明可用于所有的立式和橫式的加工中心，門式加工中心、數(shù)控銑床、鉆床、模鑄加工機(jī)械、等等。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床，有這樣一種構(gòu)造，其包括一個(gè)在其上放置工件的工作臺(tái)(15，115)和一根固定刀具的主軸(14，114)，在三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)(18-20，118-120)的驅(qū)動(dòng)下，工作臺(tái)與主軸之間可以沿X軸方向、Y軸方向和Z軸方向發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以執(zhí)行機(jī)械加工，每個(gè)方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一個(gè)齒條齒輪副(21、22、24、25、27、28、121、122、124、125、127、128)和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)(16、23、29)，通過(guò)利用它們，對(duì)X軸方向的、Y軸方向的和Z軸方向上的三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)(18-20，118-120)進(jìn)行預(yù)加載，以防止齒條齒輪副上的輪齒間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，水平方向安裝的齒條(24、27、121、124)上有向下的齒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，所述的齒條齒輪副是螺旋齒的齒條齒輪副(21、22、24、25、27、28、121、122、124、125、127、128)。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，所述的齒條齒輪副是雙螺旋齒的齒條齒輪副(21a、22a)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床，包括一個(gè)放工件的工作臺(tái)(15，115)和一根固定刀具的主軸(14，114)，在三個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)(18－20，118－120)，X軸方向的、Y軸方向的和Z軸方向的作用下，工作臺(tái)與主軸之間可以進(jìn)行沿X軸方向、沿Y軸方向或沿Z軸方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括齒條齒輪副(21、22、24、25、27、28、121、122、124、125、127、128)和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)(16、23、29)，可以對(duì)所有這三個(gè)方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)預(yù)加載，以避免齒條齒輪副上出現(xiàn)的輪齒間隙。
文檔編號(hào)F16H57/12GK1393320SQ0114096
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者北村耕一郎, 北村彰浩, 北村耕筰 申請(qǐng)人:北村機(jī)械株式會(huì)社