一种四轴联动数控加工设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种四轴联动数控加工设备，主要由床身、侧板、横梁、X托板、X驱动板、Z滑板、B轴涡轮减速箱、电主轴、B轴法兰盘、滚珠丝杠、导轨、滑块和伺服电机组成，X轴伺服电机驱动X托板从而带动电主轴实现X轴方向的运动，Y轴伺服电机驱动侧板从而带动横梁和电主轴实现Y轴方向的运动，Z轴伺服电机驱动滚珠丝杠转动，从而带动Z滑板和电主轴沿着Z轴上下移动，实现Z轴方向的运动，B轴伺服电机驱动电主轴沿着B轴做转动，实现主轴摆头运动。本实用新型通过采用轻量化的结构设计和四轴联动的控制方式，使机床的整机重量大大降低，同时能够加工具有较复杂外形结构的工件，且结构简单，造价低廉。
【专利说明】一种四轴联动数控加工设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种数控自动化加工设备，具体涉及一种四轴联动数控加工设备。
【背景技术】
[0002]现阶段，采用数控自动化设备进行加工较简单的工件时，通常选用三轴三联动数控机床进行加工，三轴三联动设备的主轴在伺服电机驱动下可以沿着X轴、Y轴和Z轴运动，通过三轴的联动加工出被加工件的表面形状和尺寸。但三轴联动设备的主轴无法摆动，故加工过程中主轴上的刀具只能始终指向一个方向，无法加工复杂表面形状的工件，功能较单一。五轴五联动数控设备的主轴除了可以沿着X轴、Y轴和Z轴移动外，还可以绕着B轴和C轴转动，主轴刀具可以以任意角度指向工件，故可以加工较复杂表面形状的工件。但五轴五联动数控加工设备的机械结构复杂，对CNC控制系统和设备的制造精度要求较高，故成本过高，使设备使用的经济性大大降低。现存的四轴四联动数控设备床身、横梁和传动部分经常采用铸铁或质量较重的结构件，造成设备整机重量增加，制造成本偏高，实用经济性变差。
【发明内容】
[0003]为克服现有数控设备的缺陷，本实用新型提供一种四轴联动数控加工设备，该设备既能通过三轴联动来加工一般较简单结构的工件，又可以通过四轴联动加工具有较复杂外表面的工件，床身采用矩形空心型钢焊接，故整机重量低。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种四轴联动数控加工设备，主要由床身、侧板、横梁、X托板、X驱动板、Z滑板、B轴涡轮减速箱、电主轴、B轴法兰盘、滚珠丝杠、导轨、滑块和伺服电机组成，床身上表面两侧装有Y轴导轨，Y轴导轨下侧方装有Y轴齿条，Y轴齿条与Y轴驱动齿轮传动连接，两个侧板分别安装于床身两侧，侧板下方安装有Y轴滑块，Y轴滑块与床身上的Y轴导轨配合，侧板上装有Y轴驱动总成和Y轴伺服电机，Y轴伺服电机与Y轴驱动总成连接，横梁前表面装有X轴导轨，横梁上表面装有X轴齿条，X轴齿条与X轴驱动齿轮传动连接，X托板位于横梁前面，X托板上固定有丝母座，X托板后表面装有X轴滑块，X轴滑块与横梁上的X轴导轨配合，位于X托板后上方安装有X驱动板，X驱动板上安装有X轴驱动总成，X轴伺服电机与X轴驱动总成连接，X托板前表面装有Z轴滑块，与Z滑板上的Z轴导轨配合，Z滑板上固定有轴承座，Z滑板前表面安装有B轴涡轮减速箱，B轴伺服电机通过B轴涡轮减速箱、B轴法兰盘与电主轴相连接，Z轴伺服电机的轴通过联轴器与滚珠丝杠连接。
[0005]所述Z滑板两侧设有平衡气缸，平衡气缸的缸体部分与安装在X托板上的气缸上支架连接，平衡气缸的气缸杆与安装在Z滑板上的气缸下支架连接，气缸内通有压缩空气。
[0006]所述床身的下方与地面接触位置安装有四个高度可调的垫脚，所述床身上表面的前半部分安装有T形槽台面，所述床身采用矩形空心型钢焊接而成。[0007]所述B轴涡轮减速箱采用反向零间隙设计。
[0008]所述侧板上表面与横梁通过螺钉连接固定在一起。
[0009]本实用新型具有以下有益效果:本实用新型通过采用轻量化的结构设计和四轴联动的控制方式，使机床的整机重量大大降低，同时能够加工具有较复杂外形结构的工件，且结构简单，造价低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的结构示意图。
[0011]图2是图1的A向视图。
[0012]图3是图1的B向视图。
[0013]图中，1、电主轴，2、B轴法兰盘，3、B轴涡轮减速箱，4、B轴伺服电机，5、Z滑板，6、滚珠丝杠，7、轴承座，8、联轴器，9、Z轴伺服电机，10、Z轴导轨，11、Z轴滑块，12、X托板，13、X轴伺服电机，14、X轴驱动总成，15、X驱动板，16、X轴驱动齿轮，17、X轴齿条，18、X轴导轨，19、X轴滑块，20、横梁，21、螺钉，22、侧板，23、Y轴驱动总成，24、Y轴伺服电机，25、Y轴滑块，26、Y轴导轨，27、丝母座，28、床身，29、垫脚，30、T形槽台面，31、Y轴齿条，32、Y轴驱动齿轮，33、平衡气缸，34、气缸上支架，35、气缸下支架。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型进行详细说明
[0015]如图1所示，床身28采用矩形空心型钢焊接而成，床身28的下方与地面接触位置安装有四个垫脚29，垫脚29的高度可以调节，通过调节垫脚29高低使床身28获得并保持水平状态。侧板22上表面与横梁20通过螺钉21连接固定在一起。侧板22上装有Y轴驱动总成23和Y轴伺服电机24。横梁20前表面装有X轴导轨18，横梁20上表面装有X轴齿条17。X托板12位于横梁20前面，X托板12后表面装有X轴滑块19，X轴滑块19与横梁20上的X轴导轨18配合，X托板12前表面装有Z轴滑块11，与Z滑板5上的Z轴导轨10配合。轴承座7固定在Z滑板5上，丝母座27固定在X托板12上，Z轴伺服电机9轴通过联轴器8与滚珠丝杠6连接，电机转动带动滚珠丝杠6转动，滚珠丝杠6与轴承座7和丝母座27相互作用，最终实现Z滑板5的上下移动。Z滑板5前表面安装有B轴涡轮减速箱3，B轴涡轮减速箱3采用反向零间隙设计，反向零间隙设计使B轴突然改变转向的时候能够保证更好的传动精度，消除因存在反向间隙而造成的加工误差。B轴伺服电机4输出的力矩通过B轴涡轮减速箱3减速增扭后，通过B轴法兰盘2传递给电主轴1，使电主轴I绕着B轴转动。位于X托板12后上方安装有X驱动板15，X驱动板15上安装有X轴驱动总成14，X轴伺服电机13输出经过X轴驱动总成14减速增扭后，通过X轴驱动齿轮16和X轴齿条17的齿轮齿条啮合传动，实现X托板12等沿着X轴导轨18方向移动，最终使得电主轴I获得X轴方向的运动。本实用新型设计有平衡气缸33，平衡气缸33的缸体部分与安装在X托板12上的气缸上支架34连接，平衡气缸33的气缸杆与安装在Z滑板5上的气缸下支架35连接，气缸内通有压缩空气，对Z滑板5产生一个向上的拉力，此拉力用以平衡电主轴I和B轴涡轮减速箱3的重力，使的Z轴滚珠丝杠6工作起来更轻松。
[0016]如图2所示，床身28上表面两侧装有Y轴导轨26，Y轴导轨26下侧方装有Y轴齿条31。两个侧板22分别安装于床身28两侧，侧板22下方安装有Y轴滑块25，Y轴滑块25与床身28上的Y轴导轨26配合。图1中的Y轴伺服电机24输出的力矩通过Y轴驱动总成23减速增扭后，通过Y轴驱动齿轮32与Y轴齿条31的齿轮齿条啮合传动，从而带动侧板22和横梁20等沿着Y轴导轨26移动，最终带着电主轴I做Y轴方向的直线运动。床身28上表面安装有T形槽台面30，T形槽台面30能够更好的方便工件的安装固定。
[0017]如图3所示，设备工作时，可将工件装夹于T形槽台面30上，X轴伺服电机13驱动X托板12从而带动电主轴I实现X轴方向的运动。Y轴伺服电机24驱动侧板22从而带动横梁20和电主轴I实现Y轴方向的运动。Z轴伺服电机9驱动滚珠丝杠6转动，从而带动Z滑板5和电主轴I沿着Z轴上下移动，实现Z轴方向的运动。B轴伺服电机4驱动电主轴I沿着B轴做转动，实现主轴摆头运动。上述四轴的联动可以使机床能够加工具有较复杂表面结构的工件。
[0018]本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
[0019]本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
【权利要求】
1.一种四轴联动数控加工设备，主要由床身(28)、侧板(22)、横梁(20)、X托板(12)、X驱动板(15)、Z滑板(5)、B轴涡轮减速箱(3)、电主轴⑴、B轴法兰盘⑵、滚珠丝杠(6)、导轨、滑块和伺服电机组成，其特征在于，床身(28)上表面两侧装有Y轴导轨(26)，Y轴导轨(26)下侧方装有Y轴齿条(31)，Y轴齿条(31)与Y轴驱动齿轮(32)传动连接，两个侧板(22)分别安装于床身(28)两侧，侧板(22)下方安装有Y轴滑块(25)，Y轴滑块(25)与床身(28)上的Y轴导轨(26)配合，侧板(22)上装有Y轴驱动总成(23)和Y轴伺服电机(24)，Y轴伺服电机(24)与Y轴驱动总成(23)连接，横梁(20)前表面装有X轴导轨(18)，横梁(20)上表面装有X轴齿条(17)，X轴齿条(17)与X轴驱动齿轮(16)传动连接，X托板(12)位于横梁(20)前面，X托板(12)上固定有丝母座(27)，X托板(12)后表面装有X轴滑块(19)，X轴滑块(19)与横梁(20)上的X轴导轨(18)配合，位于X托板(12)后上方安装有X驱动板(15)，X驱动板(15)上安装有X轴驱动总成(14)，X轴伺服电机(13)与X轴驱动总成(14)连接，X托板(12)前表面装有Z轴滑块(11)，与Z滑板(5)上的Z轴导轨(10)配合，Z滑板(5)上固定有轴承座(7)，Z滑板(5)前表面安装有B轴涡轮减速箱(3)，B轴伺服电机(4)通过B轴涡轮减速箱(3)、Β轴法兰盘(2)与电主轴(I)相连接，Z轴伺服电机(9)的轴通过联轴器(8)与滚珠丝杠(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种四轴联动数控加工设备，其特征在于，所述Z滑板(5)两侧设有平衡气缸(33)，平衡气缸(33)的缸体部分与安装在X托板(12)上的气缸上支架(34)连接，平衡气缸(33)的气缸杆与安装在Z滑板(5)上的气缸下支架(35)连接，气缸内通有压缩空气。
3.根据权利要求1所述的一种四轴联动数控加工设备，其特征在于，所述床身(28)的下方与地面接触位置安装有四个高度可调的垫脚(29)，所述床身(28)上表面的前半部分安装有T形槽台面(30)，所述床身(28)采用矩形空心型钢焊接而成。
4.根据权利要求1所述的一种四轴联动数控加工设备，其特征在于，所述B轴涡轮减速箱(3)采用反向零间隙设计。
5.根据权利要求1所述的一种四轴联动数控加工设备，其特征在于，所述侧板(22)上表面与横梁(20)通过螺钉(21)连接固定在一起。
【文档编号】B23Q1/01GK203390634SQ201320394765
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】张鹏 申请人:济南若泰数控科技有限公司