一种超精密车削加工装置的制作方法

文档序号:16835546发布日期:2019-02-11 00:38
一种超精密车削加工装置的制作方法

本实用新型涉及一种金属切削机床,具体涉及一种超精密车削加工装置。



背景技术:

目前,国内对精密金属零部件的内外圆端面的车削加工普遍采用的是滚珠轴承主轴,以及油润滑硬导轨或直线导轨车床,滚珠轴承主轴中的轴承采用的是高精度的P4级角接触轴承,由于所述高精度的P4级角接触轴承精度要求极高,所以P4级轴承的精度标准限制为1um,主轴在制造加工以及装配后的综合精度一般是2~3um;因此,滚珠轴承主轴的回转精度也只能达到2~3um。机床超精密的直线导轨也因制造精度的限制,其平行度精度最好也很难超过3um/m,也就是说国内现有机床本身的加工精度最高只能达到2-3um/m。随着科学技术的进步和社会经济的发展,对机械加工精度的要求越来越高,越来越多的高精密产品工件的圆度要求甚至达到≤0.5um,现有滚珠轴承主轴机床已经远远不能满足现在以及未来加工工业发展的需求。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种超精密车削加工装置,利用气静压电主轴、以及在X向导向板、Z向导向板上通入一定量的空气,使移动盘Ⅰ和X向导向板间、移动盘Ⅱ和Z向导向板间均产生一定的压力,使传统的滚珠轴承电主轴、滑动和滚动导轨机床改变为气静压工件电主轴、气静压导轨机床,加工精度得到有效提高,提高了车削的加工精度。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是:一种超精密车削加工装置,用于对金属零部件的内外圆及端面进行超精密车削加工,该车削加工装置包括床身、X向移动系统及Z向移动系统,所述X向移动系统和所述Z向移动系统均设置在所述床身的上端面上,所述X向移动系统的轴线与所述Z向移动系统的轴线垂直,所述X向移动系统包括X向底座、设置在所述X向底座上方的X向导向板、设置在所述X向导向板上方的移动盘Ⅰ、设置在所述移动盘Ⅰ上端面的主轴机构,所述X向底座的上端面上设置有进气孔Ⅰ,所述X向底座的侧面设置有与所述进气孔Ⅰ相连通的通气孔Ⅰ,所述X向导向板上设置有若干个引流孔Ⅰ,所述X向导向板的上端面沿平行于X向移动系统的轴线方向设置有两条滑槽Ⅰ,所述X向导向板的上端面上设置有导轨Ⅰ,所述导轨Ⅰ设置在两条所述滑槽Ⅰ之间且平行于所述滑槽Ⅰ,所述导轨Ⅰ的一端设置有电机Ⅰ,所述电机Ⅰ的输出端通过联轴器Ⅰ与丝杠Ⅰ相连,所述丝杠Ⅰ安装在所述导轨Ⅰ内,所述丝杠Ⅰ上连接有滑块Ⅰ且所述滑块Ⅰ与所述导轨Ⅰ滑动连接;所述移动盘Ⅰ的底端设置有与所述滑槽Ⅰ相配合的移动块Ⅰ,所述移动盘Ⅰ的底端上设置有用于卡紧所述滑块Ⅰ顶端的卡槽Ⅰ,所述主轴机构包括主轴电机及与主轴电机输出端相连的电主轴,所述电主轴通过设置在所述移动盘Ⅰ上的夹套座安装在所述移动盘Ⅰ的上方;

所述Z向移动系统包括Z向底座、设置在所述Z向底座上方的Z向导向板、设置在所述Z向导向板上方的移动盘Ⅱ、设置在所述移动盘Ⅱ上端面的刀架座,所述Z向底座的上端面上设置有进气孔Ⅱ,所述Z向底座的侧面设置有与所述进气孔Ⅱ相连通的通气孔Ⅱ,所述Z向导向板上设置有若干个引流孔Ⅱ,所述Z向导向板的上端面沿平行于Z向移动系统的轴线方向设置有两条滑槽Ⅱ,所述Z向导向板的上端面上设置有导轨Ⅱ,所述导轨Ⅱ设置在两条所述滑槽Ⅱ之间且平行于所述滑槽Ⅱ,所述导轨Ⅱ的一端设置有电机Ⅱ,所述电机Ⅱ的输出端通过联轴器Ⅱ与丝杠Ⅱ相连,所述丝杠Ⅱ安装在所述导轨Ⅱ内,所述丝杠Ⅱ上连接有滑块Ⅱ且所述滑块Ⅱ与所述导轨Ⅱ滑动连接;所述移动盘Ⅱ的底端设置有与所述滑槽Ⅱ相配合的移动块Ⅱ,所述移动盘Ⅱ的底端上设置有用于卡紧所述滑块Ⅱ顶端的卡槽Ⅱ。

进一步的,其中一条所述滑槽Ⅰ的纵截面为V形,另一条所述滑槽Ⅰ的纵截面为

┕┙形。

进一步的,其中一条所述滑槽Ⅱ的纵截面为V形,另一条所述滑槽Ⅱ的纵截面为

┕┙形。

进一步的,X向移动系统轴线与电主轴轴线成90°夹角。

进一步的,所述电主轴为静压空气轴承主轴。

进一步的,所述滑块Ⅰ的底端设置有与所述丝杠Ⅰ相匹配的丝杠螺母Ⅰ。

进一步的,所述滑块Ⅱ的底端设置有与所述丝杠Ⅱ相匹配的丝杠螺母Ⅱ。

进一步的,所述通气孔Ⅰ和所述通气孔Ⅱ分别与压缩空气气源相连通。

本实用新型的有益效果主要表现在以下几个方面:

通过在X向导向板上设置若干个引流孔Ⅰ,在Z向导向板上设置若干个引流孔Ⅱ,可以在通气孔Ⅰ和通气孔Ⅱ中充入压缩空气,使

使移动盘Ⅰ和X向导向板间、移动盘Ⅱ和Z向导向板间均产生压力,当压力值达到一定程度时,可以使移动盘Ⅰ在X向导向板上产生非接触式滑动,同样的,移动盘Ⅱ在Z向导向板上产生非接触式滑动;

通过设置导轨Ⅰ、在导轨Ⅰ的一端设置有电机Ⅰ、电机Ⅰ的输出端通过联轴器Ⅰ与丝杠Ⅰ相连,丝杠Ⅰ安装在所述导轨Ⅰ内,丝杠Ⅰ上连接有滑块Ⅰ且所述滑块Ⅰ与所述导轨Ⅰ滑动连接,这样可以通过控制电机Ⅰ可以实现滑块Ⅰ沿着导轨Ⅰ进行直线滑动,移动盘Ⅰ的底端面上设置有用于卡紧所述滑块Ⅰ顶端的卡槽Ⅰ,这样在滑块Ⅰ运动的过程中可以带动移动盘Ⅰ进行同步滑动;

通过设置导轨Ⅱ、在导轨Ⅱ的一端设置有电机Ⅱ、电机Ⅱ的输出端通过联轴器Ⅱ与丝杠Ⅱ相连,丝杠Ⅱ安装在所述导轨Ⅱ内,丝杠Ⅱ上连接有滑块Ⅱ且所述滑块Ⅱ与所述导轨Ⅱ滑动连接,这样可以通过控制电机Ⅱ可以实现滑块Ⅱ沿着导轨Ⅱ进行直线滑动,移动盘Ⅱ的底端面上设置有用于卡紧所述滑块Ⅱ顶端的卡槽Ⅱ,这样在滑块Ⅱ运动的过程中可以带动移动盘Ⅱ进行同步滑动;

本实用新型的电主轴采用静压空气轴承主轴,空气轴承主轴具有良好的振摆回转精度,高精度空气轴承主轴回转精度可达0.05um,由于轴承中支承回转轴的压力膜的均化作用,空气轴承主轴能够得到高于轴承零件本身的精度;空气轴承主轴还具有动特性良好、精度寿命长、不产生振动、刚性/载荷量具有与使用条件相称的值等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图;

图2是本实用新型的俯视结构示意图;

图3是本实用新型的X向导向板的俯视结构示意图;

图4是本实用新型的移动盘Ⅰ的仰视结构示意图;

图5是本实用新型的Z向导向板的俯视结构示意图;

图6是本实用新型的移动盘Ⅱ的仰视结构示意图;

图中标记:1、床身,2、X向底座,201、X向导向板,2011、滑槽Ⅰ,2012、导轨Ⅰ,202、移动盘Ⅰ,2021、夹套座,2022、卡槽Ⅰ,203、电机Ⅰ,2031、丝杠Ⅰ,2032、滑块Ⅰ,2033、联轴器Ⅰ,204、引流孔Ⅰ,205、通气孔Ⅰ,3、主轴电机,301、电主轴,4、Z向底座,401、Z向导向板,4011、滑槽Ⅱ,4012、导轨Ⅱ,402、移动盘Ⅱ,4021、卡槽Ⅱ,403、电机Ⅱ,4031、丝杠Ⅱ,4032、滑块Ⅱ,4033、联轴器Ⅱ,404、引流孔Ⅱ,405、通气孔Ⅱ,5、刀架座。

具体实施方式

结合附图对本实用新型实施例加以详细说明,本实施例以本实用新型技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如附图所示,一种超精密车削加工装置,用于对金属零部件的内外圆及端面进行超精密车削加工,该车削加工装置包括床身1、X向移动系统及Z向移动系统,所述X向移动系统和所述Z向移动系统均设置在所述床身1的上端面上,所述X向移动系统的轴线与所述Z向移动系统的轴线垂直,所述X向移动系统包括X向底座2、设置在所述X向底座2上方的X向导向板201、设置在所述X向导向板201上方的移动盘Ⅰ202、设置在所述移动盘Ⅰ202上端面的主轴机构,所述X向底座2的上端面上设置有进气孔Ⅰ,所述X向底座2的侧面设置有与所述进气孔Ⅰ相连通的通气孔Ⅰ205,所述通气孔Ⅰ205与压缩空气气源相连通,所述X向导向板201上设置有若干个引流孔Ⅰ204,所述X向导向板201的上端面沿平行于X向移动系统的轴线方向设置有两条滑槽Ⅰ2011,所述X向导向板201的上端面上设置有导轨Ⅰ2012,所述导轨Ⅰ2012设置在两条所述滑槽Ⅰ2011之间且平行于所述滑槽Ⅰ2011,其中一条所述滑槽Ⅰ2011的纵截面为V形,另一条所述滑槽Ⅰ2011的纵截面为┕┙形;通过在X向导向板201上设置若干个引流孔Ⅰ204,在Z向导向板401上设置若干个引流孔Ⅱ404,可以在通气孔Ⅰ205和通气孔Ⅱ405中充入压缩空气,使使移动盘Ⅰ202和X向导向板201间、移动盘Ⅱ402和Z向导向板401间均产生压力,当压力值达到一定程度时,可以使移动盘Ⅰ202在X向导向板201上产生非接触式滑动,同样的,移动盘Ⅱ402在Z向导向板401上产生非接触式滑动;

所述导轨Ⅰ2012的一端设置有电机Ⅰ203,所述电机Ⅰ203的输出端通过联轴器Ⅰ2033与丝杠Ⅰ2031相连,所述丝杠Ⅰ2031安装在所述导轨Ⅰ2012内,所述丝杠Ⅰ2031上连接有滑块Ⅰ2032且所述滑块Ⅰ2032与所述导轨Ⅰ2012滑动连接;所述滑块Ⅰ2032的底端设置有与所述丝杠Ⅰ2031相匹配的丝杠螺母Ⅰ,所述移动盘Ⅰ202的底端设置有与所述滑槽Ⅰ2011相配合的移动块Ⅰ,所述移动盘Ⅰ202的底端上设置有用于卡紧所述滑块Ⅰ2032顶端的卡槽Ⅰ2022,这样可以通过控制电机Ⅰ203可以实现滑块Ⅰ2032沿着导轨Ⅰ2012进行直线滑动,移动盘Ⅰ202的底端面上设置有用于卡紧所述滑块Ⅰ2032顶端的卡槽Ⅰ2022,这样在滑块Ⅰ2032运动的过程中可以带动移动盘Ⅰ202进行同步滑动;

所述主轴机构包括主轴电机3及与主轴电机3输出端相连的电主轴301,所述电主轴301通过设置在所述移动盘Ⅰ202上的夹套座2021安装在所述移动盘Ⅰ202的上方;所述电主轴301为静压空气轴承主轴;X向移动系统轴线与电主轴301轴线成90°夹角;

本实用新型的电主轴采用静压空气轴承主轴,空气轴承主轴具有良好的振摆回转精度,目前高精度空气轴承主轴回转精度可达0.05um,最高可达0.03um,由于轴承中支承回转轴的压力膜的均化作用,空气轴承主轴能够得到高于轴承零件本身的精度;空气轴承主轴还具有动特性良好、精度寿命长、不产生振动、刚性/载荷量具有与使用条件相称的值等优点;

所述Z向移动系统包括Z向底座4、设置在所述Z向底座4上方的Z向导向板401、设置在所述Z向导向板401上方的移动盘Ⅱ402、设置在所述移动盘Ⅱ402上端面的刀架座5,所述Z向底座4的上端面上设置有进气孔Ⅱ,所述Z向底座4的侧面设置有与所述进气孔Ⅱ相连通的通气孔Ⅱ405,所述通气孔Ⅱ405分别与压缩空气气源相连通,所述Z向导向板401上设置有若干个引流孔Ⅱ404,所述Z向导向板401的上端面沿平行于Z向移动系统的轴线方向设置有两条滑槽Ⅱ4011,其中一条所述滑槽Ⅱ4011的纵截面为V形,另一条所述滑槽Ⅱ4011的纵截面为┕┙形,所述Z向导向板401的上端面上设置有导轨Ⅱ4012,所述导轨Ⅱ4012设置在两条所述滑槽Ⅱ4011之间且平行于所述滑槽Ⅱ4011,所述导轨Ⅱ4012的一端设置有电机Ⅱ403,所述电机Ⅱ403的输出端通过联轴器Ⅱ4033与丝杠Ⅱ4031相连,所述丝杠Ⅱ4031安装在所述导轨Ⅱ4012内,所述丝杠Ⅱ4031上连接有滑块Ⅱ4032且所述滑块Ⅱ4032与所述导轨Ⅱ4012滑动连接,所述滑块Ⅱ4032的底端设置有与所述丝杠Ⅱ4031相匹配的丝杠螺母Ⅱ;所述移动盘Ⅱ402的底端设置有与所述滑槽Ⅱ4011相配合的移动块Ⅱ,所述移动盘Ⅱ402的底端上设置有用于卡紧所述滑块Ⅱ4032顶端的卡槽Ⅱ4021,这样可以通过控制电机Ⅱ403可以实现滑块Ⅱ4032沿着导轨Ⅱ4012进行直线滑动,移动盘Ⅱ402的底端面上设置有用于卡紧所述滑块Ⅱ4032顶端的卡槽Ⅱ4021,这样在滑块Ⅱ4032运动的过程中可以带动移动盘Ⅱ402进行同步滑动。

本实用新型所列举的技术方案和实施方式并非是限制,与本实用新型所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本实用新型所保护的范围内。还需要说明的是,在本文中,诸如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

再多了解一些
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