引导式多足爬行高精度进给驱动轴机构的制作方法

本发明涉及一种多足爬行机床加工装置，特别涉及一种基于伺服电机与滚珠丝杠组合的有反馈驱动多足爬行加工机构。

背景技术：

目前世界上超大型工件加工技术成为近些年发展迅速的主要技术之一。超大超长型工件的加工一直以来是我国机械制造方面存在的问题。针对传统的加工方法仅仅只能加工一定尺寸的工件，采用一种引导式多足爬行高精度驱动进给轴，使得机床能够在工件上边运动边加工，大型工件固定不动，突破加工工件的尺寸限制，能够获取高精度的大型工件。从国内外研究状况来看，对于大型工件加工的机床研究还不成熟，没有很好的解决方案，故需要一种能够突破传统加工方式的局限性，为超大超长工件的加工提供一个简便、有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明是要提供一种引导式多足爬行高精度进给驱动轴机构，主要目的在于，通过控制多足机床的爬行来实现在工件不动的前提下对超大型工件进行加工。该驱动轴机构根据实现功能，分为两部分，即爬行驱动和机床加工，爬行驱动主要是对整个机床的运动进行控制，在爬行过程中，通过伺服电机来控制加工进程；机床加工主要是对工件进行加工，在加工过程中，由电主轴执行加工工作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种引导式多足爬行高精度进给驱动轴机构，包括爬行驱动组件、机床爬行足组件、机床加工组件、支撑板组件，所述支撑板组件下面通过滑台底板连接两个爬行驱动组件，每个爬行驱动组件通过滑台上的滑板连接一个机床爬行足组件，所述支撑板组件前端面装有机床加工组件；所述爬行驱动组件包括滚珠丝螺母、滚珠丝杠、伺服电机、伺服电机定位块，直线辅助导轨、直线辅助导轨滑块、滚珠丝杠定位轴承，所述滚珠丝杠安装在固定在滑台底板前、后位置的两个滚珠丝杠定位轴承内，滚珠丝杠上的两个滚珠丝杠螺母通过直线辅助导轨滑块连接固定在滑台底板上的直线辅助导轨，滚珠丝杠后端通过联轴器连接伺服电机，伺服电机通过伺服电机定位块安装在滑台底板上，由伺服电机的旋转驱动滚珠丝杠带动滚珠丝杠螺母转换为滑台上滑板的直线运动，从而带动机床爬行足组件前、后移动；所述机床爬行足组件包括爬行足连接板、液压缸、电磁吸盘，所述爬行足连接板与两个滑板固定连接，爬行足连接板下面装有两个液压缸，每个液压缸通过液压缸活塞杆连接电磁吸盘，电磁吸盘可以在液压缸活塞杆的带动下运动。

所述机床加工组件包括电主轴夹具、螺钉、电主轴、电主轴伺服电机定位块、电主轴滑台底板、电主轴直线辅助导轨滑块、电主轴滚珠丝杠螺母、电主轴滚珠丝杠、电主轴伺服电机、电主轴滑板、电主轴直线辅助导轨、电主轴滚珠丝杠定位轴承，电主轴夹具与电主轴相互套在一起，电主轴夹具通过螺钉与电主轴滑板固定连接，电主轴滑板通过电主轴滚珠丝杠螺母连接电主轴滚珠丝杠，电主轴滚珠丝杠螺母通过电主轴直线辅助导轨滑块与固定在电主轴滑台底板上的电主轴直线辅助导轨连接，电主轴滚珠丝杠上端连接电主轴伺服电机，电主轴伺服电机通过电主轴伺服电机定位块固定在电主轴滑台底板上。

本发明的有益效果是：本发明可以在超大型工件不动的前提下，机床动起来并在运动过程中持续不断的加工，且保证加工的稳定性和精度要求，加工过程中产生的误差有反馈并且可以调节，保证加工过程的平稳性和加工的精确性。

本发明为可根据加工工件的不同特征来调整加工速度的加工机构。主要分为爬行驱动机构与机床加工机构。爬行驱动机构：由支撑台连接着基于伺服电机与滚珠丝杠相结合的有反馈驱动系统，伺服电机和滚珠丝杠通过联轴器相互连接，滚珠丝杠两端各有两个固定块来提高滚珠丝杠的稳定性，滚珠丝杠与滑块相配合，电机转动的时候带动滑块进行移动。爬行足连接板与滑块固定，两个有反馈驱动系统分别驱动一组爬行足，爬行足是由液压缸做主要部分，液压缸固定在爬行足连接板上面，与液压缸活塞杆相连的是电磁吸盘，通过控制液压缸活塞杆的伸缩，来控制电磁吸盘的上下，使得爬行足可以抬起落下，进行在复杂工件表面的行走动作。电磁吸盘在爬行足落稳到工件表面时会进行通电，使其产生磁性，吸附在工件表面，保证加工过程中的稳定性。

机床加工机构：机床的加工工作主要由电主轴完成，电主轴由与爬行足驱动系统相类似的驱动系统驱动，当需要加工时，电主轴驱动系统将电主轴往下运动，由伺服电机进行控制进行加工，在加工过程中，可以通过加工的情况来进行一些反馈调整。当加工完成之后，电主轴驱动系统将电主轴往上运动，离开工件表面。这样的加工方式相比传统加工方式便捷了许多。

采用上述技术方案后，本发明与现有的背景技术相比，具有如下优点：

（1）它可以对传统机床无法加工的超大型工件进行加工，工件可以为任意尺寸的大型平面。

（2）整个爬行加工机构自重小，设计紧凑，可以在不同复杂工件表面进行行走，加工稳定，保证了加工的精度，边爬行边加工，加工和爬行结合起来，取得最大的效率。

（3）整个机构在加工过程中由四个电磁吸盘作为稳定机构，对加工过程产生的反冲力能够很好的避免，提高加工精度。

附图说明

图1是本发明的总体结构的立体分解图；

图2是本发明的总装配图；

图3是本发明的爬行部件的驱动机构图；

图4是本发明的电主轴加工机构装配图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据机械运动原理，爬行加工机构的爬行运动带动加工机构进行加工，爬行足承担爬行及定位功能。

如图1，2所示,本发明的引导式多足爬行高精度进给驱动轴机构，包括爬行驱动组件1、机床爬行足组件2和机床加工组件3以及支撑板组件14。爬行驱动机构1固定在支撑板14上，机床爬行足组件2又通过滑台上滑板7与爬行驱动组件1连接。机床加工组件3安装在支撑板组件14前侧。

支撑板组件14下面通过滑台底板13连接两个爬行驱动组件1，每个爬行驱动组件1通过滑台上的滑板7连接一个机床爬行足组件2，所述支撑板组件14前端面装有机床加工组件3；所述爬行驱动组件1包括滚珠丝杠螺母8、滚珠丝杠21、伺服电机20、伺服电机定位块11，直线辅助导轨19、直线辅助导轨滑块10、滚珠丝杠定位轴承15，所述滚珠丝杠21安装在固定在滑台底板13前、后位置的两个滚珠丝杠定位轴承15内，滚珠丝杠21上的两个滚珠丝螺母8通过直线辅助导轨滑块10连接固定在滑台底板13上的直线辅助导轨19，滚珠丝杠21后端通过联轴器连接伺服电机20，伺服电机20通过伺服电机定位块11安装在滑台底板13上。

如图1，3所示，机床爬行足组件2包括爬行足连接板5、液压缸6、电磁吸盘4，爬行足连接板5与两个滑板7固定连接，爬行足连接板5下面装有两个液压缸6，每个液压缸6通过液压缸活塞杆连接电磁吸盘4，电磁吸盘4可以在液压缸活塞杆的带动下运动。

1．爬行驱动组件1的驱动

爬行驱动组件1的动力来源为伺服电机20，伺服电机20与滚珠丝杠21通过联轴器连接，伺服电机20的旋转运动由滚珠丝杠21通过滚珠丝杠副8转换为滑台上滑板7的直线运动，并且爬行驱动组件1在滑台底板13上安装了直线辅助导轨以及滑块10来保证驱动机床爬行足2运动时的稳定性。两个爬行驱动组件1分别运动，当第一个驱动滑台到适当位置并固定好时，另一个驱动滑台开始运动，重复运动动作。

2．机床爬行足组件2的爬行

本发明爬行驱动组件1驱动机床爬行足组件2进行运动，机床爬行足组件2在运动过程中承担定位以及避免加工反冲力。爬行足连接板5与液压缸6相固定，电磁吸盘4与液压缸活塞杆通过螺纹连接，当爬行足运动到合适位置时，伺服电机20停止运动，液压缸活塞杆进行伸出运动，使电磁吸盘4往下运动，当电磁吸盘4接触工件表面时进行通电，使电磁吸盘4产生磁吸附力，紧紧吸附在工件表面，此时加工继续，另一个爬行足连接板5在另一个爬行驱动组件1的带动下进行运动，首先电磁吸盘4断电，使磁吸附力消失，液压缸6活塞杆做收缩运动，电磁吸盘4从工件表面抬起，进行行走。

如图1～4所示，基于伺服电机与滚珠丝杠组合的有反馈驱动多足爬行加工机构，爬行驱动组件1、机床爬行足组件2和机床加工组件3以及支撑板14。

如图1～4所示，将伺服电机20端面螺纹孔清理干净，首先把伺服定位块11与滑台底板13通过螺栓固定起来，拧紧螺母时用双锁紧螺母，保证伺服定位块11的稳定性，然后安装伺服电机20，有四个螺纹孔，与伺服电机20端面螺纹孔对应，通过螺栓将伺服电机20固定在伺服定位块11上面，拧紧螺栓并检查安装精度。然后将电机转轴调整到合适的位置，键槽朝上，然后拿出联轴器跟滚珠丝杠21连接，联轴器一端通过平键与伺服电机20转轴相连，一端与滚珠丝杠21相连，确定好位置后，将联轴器用螺钉拧紧。

如图1～4所示，两个机床爬行足组件2包括两个爬行足连接板5、四个液压缸6及四个电磁吸盘4。在支撑板14与爬行驱动组件1安装好之后，将爬行足连接板5与爬行驱动组件1上的四个滑台上滑板7进行安装固定，然后把支撑板倒置，进行液压缸6的安装，液压缸6安装时要跟爬行足连接板5确定好位置，通过螺栓固定起来，最后将电磁吸盘4安装在四个液压缸6活塞杆上面，完成固定，将机构重新翻过来，检查各部件零件的安装情况，确定安装完成。

如图1～4所示，滚珠丝杠21两端穿过轴承15上的孔，轴承15设于滑台底板13上。滚珠丝杠螺母8与滚珠丝杠21进行配合，滑台上的滑板7与丝杠螺母8通过螺钉连接。

如图1～4所示，机床加工组件3包括电主轴18、电主轴夹具16、螺钉17、电主轴伺服电机定位块22、电主轴滑台底板23、电主轴直线辅助导轨滑块24、电主轴滚珠丝杠螺母25、电主轴滚珠丝杠26、电主轴伺服电机27、电主轴滑板28、电主轴直线辅助导轨29、电主轴滚珠丝杠定位轴承30，电主轴夹具16与电主轴18相互套在一起，电主轴夹具16通过螺钉17与电主轴滑板28固定连接，电主轴滑板28通过电主轴滚珠丝杠螺母25连接电主轴滚珠丝杠26，电主轴滚珠丝杠螺母25通过电主轴直线辅助导轨滑块24与固定在电主轴滑台底板23上的电主轴直线辅助导轨29连接，电主轴滚珠丝杠26上端连接电主轴伺服电机27，电主轴伺服电机27通过电主轴伺服电机定位块22固定在电主轴滑台底板23上。

机床加工组件3的安装主要包括刀头转芯、电机、电机卡环、轴承、不锈钢外筒、转子等构件的安装定位。把新的电主轴和轴套内涂上一层润滑油作防锈用并把主轴装上，注意装夹电主轴时记录的安装位置，再按照拆电主轴的顺序反序依次接好气管、水管、电源线等。电主轴夹具16与电主轴18相互套在一起，电主轴夹具16通过螺钉17与滑台上的滑板7固定。