一种真空配重装置的制作方法

本发明涉及机床领域，具体涉及一种真空配重装置。

背景技术：

机加工时为了减小机床电机和丝杆的负载，抑制电机和丝杆的发热，保证加工精度，延长电机和丝杆的寿命，一般机床都配置有配重装置，机床的配重装置多种多样，目前应用最多的有以下几种：1.重锤配重，这种配重形式结构简单，故障率低。它是用配重体的重量来抵消主轴单元的重量，从而提高机床的快移速度，降低丝杠上的载荷同时减小电机负载。但在速度和加速度较大时会出现配重体的部分重量失重，这时平衡主轴单元的重量的效果降低，应答特性差，不适合高速切削。2.气缸配重，这种配重方式是将气压压力传递到钢丝绳上进而传送到主轴单元，给主轴单元向上的力，从而达到减小主轴单元重量效果的目的，从而可以适当提高机床的快移速度，降低丝杠上的载荷和减小电机负载。这种方式需要大直径的气缸，占用空间大不便于安装，同时需要大容量储气罐。3.油压配重，这种配重方式需要油压单元，现实中往往需要配液压站，使用成本高；同时也必须处理油压回路的油温上升问题；再者这种配重方式应答特性较差。4.氮气配重，这种配重方式是利用蓄能器的原理气转油，控制平衡缸配合主轴头之伺服电机升降，平衡主轴头之重量，以实现高速度、高精度加工。氮气配重装置无需外动力设备，大大节省能源，目前应用最广。这种氮气配重方式也有不足之处，因为主轴单元上下，氮气蓄能罐内的压力变动会在10%-20%之间，造成配重不是很准，进而影响加工精度和机床的稳定性及使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的问题，提供一种稳定的、运行速度和加工精度高的配重装置。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种真空配重装置包括增压缸、连接油管、配重油缸、配重支架、万向节接头；所述增压缸置于机床主体的一侧，使用连接油管与所述配重油缸相连接；所述配重支架安装固定在所述机床主体的上面；所述配重油缸安装在所述配重支架上；所述配种油缸的活塞杆下端连接有万向节接头；所述配种油缸使用万向节街头连接主轴头。

进一步，所述连接油管为高压油管。

进一步，所述增压缸由缸体、活塞ⅰ、活塞ⅱ、连杆组成；所述缸体呈凸字形；所述活塞ⅰ、连杆、活塞ⅱ依次连接形成一个整体，安装在所述缸体内，将缸体分成了三个区域：油压区、连通区、真空区；所述油压区位于所述缸体的上部，里面充满液压油；所述连通区位于缸体的中部，连通区的缸体上开有两个相互对称的进气孔；所述真空区位于缸体的下部；所述缸体的底部开有一孔用于安装三通；所述三通上连接有单向阀和真空压力表。

进一步，所述活塞ⅰ与所述油压区的缸体完全匹配。

进一步，所述活塞ⅱ与所述连通区的缸体完全匹配。

进一步，所述活塞ⅱ的外径大于所述活塞ⅰ的外径。

进一步，所述油压区的缸体内径与配重油缸的缸体的内径相同。

进一步，所述单向阀为单向出气阀。

本发明的有益效果：（1）本发明的真空配重装置结合了氮气配重与增压缸的原理，控制配重油缸和增压缸配合主轴头之伺服电机驱动主轴头升降，平衡主轴头之重量，无需外动力设备，节省能源，适用范围广。（2）因为增压缸内的真空区为高度真空，主轴头升降配重力始终保持不变，配重更加的稳定，可以真正实现高速度、高精度加工同时延长机床使用寿命。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的真空配重装置的结构示意图；图2为本发明力学分析简图。

具体实施例

如图所示：一种真空配重装置包括增压缸1、连接油管2、配重油缸3、配重支架4、万向节接头5；所述增压缸1置于机床主体6的一侧，使用连接油管2与所述配重油缸3相连接；所述配重支架4安装固定在所述机床主体6的上面；所述配重油缸3安装在所述配重支架4上；所述配种油缸3的活塞杆下端连接有万向节接头5；所述配种油缸6使用万向节接头5连接主轴头7；所述连接油管2为高压油管。所述增压缸1由缸体8、活塞ⅰ9、活塞ⅱ10、连杆11组成；所述缸体8呈凸字形；所述活塞ⅰ9、连杆11、活塞ⅱ10依次连接形成一个整体，安装在所述缸体8内，将缸体8分成了三个区域：油压区12、连通区13、真空区14；所述油压区12位于所述缸体8的上部，里面充满液压油；所述连通区13位于缸体8的中部，连通区13的缸体上开有两个相互对称的进气孔15；所述真空区14位于缸体8的下部；所述缸体8的底部开有一孔用于安装三通16；所述三通16上连接有单向阀17和真空压力表18；所述活塞ⅰ9与所述油压区12的缸体完全匹配；所述活塞ⅱ10与所述连通区13的缸体完全匹配；所述活塞ⅱ10的外径大于所述活塞ⅰ9的外径；所述油压区12的缸体内径与配重油缸3的缸体的内径相同；所述单向阀17为单向出气阀。

本发明真空配重原理简析：参见图2可知配重油缸的活塞的受力情况如下：f=p×s+p×s2;f1=g+p×s1;其中f为对配重油缸的活塞向上的作用力，f1为对配重油缸的活塞向下的作用力，p为大气压强，s为配重油缸的活塞的面积，s1为增压缸活塞ⅰ的面积，s2为增压缸活塞ⅱ的面积，g为主轴头的重力；其中s=s1，经过本装置配重后机床丝杆的受力f2=f-f1=p×s+p×s2–g-p×s1=p×s2–g，这里p为常量，g也为一定量，s2也稳定不变，所以f2稳定不变，再者可以根据主轴头的重力g来设计增压缸活塞ⅱ的面积s2，使得配重后丝杆受力最小，因此使用本发明的装置进行配重，配重十分稳定，可以真正实现高速度、高精度加工同时延长机床使用寿命。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在

本技术：
权利要求所限定的范围内。

技术特征：

技术总结
一种真空配重装置包括增压缸、连接油管、配重油缸、配重支架、万向节接头；所述增压缸置于机床主体的一侧，使用连接油管与所述配重油缸相连接；所述配重支架安装固定在所述机床主体的上面；所述配重油缸安装在所述配重支架上；所述配种油缸的活塞杆下端连接有万向节接头；所述配种油缸使用万向节接头连接主轴头。本发明的真空配重装置结合了氮气配重与增压缸的原理，控制配重油缸和增压缸配合主轴头之伺服电机驱动主轴头升降，平衡主轴头之重量，无需外动力设备，节省能源，适用范围广；因为增压缸内的真空区为高度真空，主轴头升降配重力始终保持不变，配重更加的稳定，可以真正实现高速度、高精度加工同时延长机床使用寿命。

技术研发人员：林扬波;杨毅镇
受保护的技术使用者：厦门扬森数控设备有限公司
技术研发日：2017.07.19
技术公布日：2017.10.03