一种优化设计的龙门式高精密数控电火花成型机床结构的制作方法

文档序号:9020524阅读:660来源:国知局
一种优化设计的龙门式高精密数控电火花成型机床结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种优化设计的龙门式高精密数控电火花成型机床结构。
【背景技术】
[0002]当前,市场上高精密数控电火花成型机床主要是以国外知名品牌为主,国内品牌的电火花成型机床与之相比无论在机床性能、精度,还是稳定性方面都存在着较大的差距。国内常见的有立柱式(C型)结构和滑枕式(牛头式)结构两种结构的电火花成型机床,滑枕式的结构使得其主轴相关部件的精度受重力的影响较大,图9给出了现有滑枕式机床主轴相关部件及其变形示意图。由图可知,平滑枕以及与其相连接的立轴底座、立滑枕受重力的作用而发生变形,随着它们沿十字马鞍向+Y方向的移动,变形量还会不断增大,刚性也随着变差。
[0003]对于滑枕式结构,因为工作头的位置随滑枕的移动引起各部件受力的变化,长期精度不稳定,如图10所示。同时,由于平滑枕悬伸过长刚性变差导致轴的行程也受到限制,导轨平行度误差也随着悬伸量(变形量)的增大而得到放大;该结构的设计要求床身重、工作头轻,这会导致床身受温度的变化较缓慢,而工作头受温度的变化较为敏感,这种受热不均结构会导致机床的精度受温度的变化而变化,热稳定性较差。
[0004]立柱式电火花机床依靠工作台的移动来实现X/Y轴的运动,因而这两条轴的精度与工件的重量密切相关,其动态精度和刚性都会受之影响。同时,X/Y轴的行程因工作台需在狭小有限的空间内移动而受到限制,如果要设计加工稍大一点的工件,则机床的底座和立柱会更显大型化,相对于机床尺寸来说,可加工区域明显偏小,而刚性也会随着立柱横梁悬伸加长而变差。此结构不宜设计、安装可升降式工作液槽,工作液容易随着工作台的不断平动而溅出。
[0005]由于这两种机床结构本身内在的问题,导致在实际的使用中直接影响到零件或模具的加工精度和表面质量,因此必须通过机床结构正确选型和优化设计,特别是针对这两种结构存在的问题来寻求相对应的解决方案。
[0006]相对于滑枕式结构,龙门式结构因为工作头悬挂在龙门架上,受力情况不会随主轴头的位置而变化,长期精度可以保持稳定,主轴头可以到达工作台面任意一个角落,且受力情况都是一致的,如图11所示。同时,由于工作头悬伸短且固定不变,刚性好,受外力影响较小,平行度误差也最小化;该结构的床身、工作液和龙门架可以实现整体温度控制,从而实现机床的高精度和热稳定性。
[0007]相对于立柱式结构,龙门式结构(动龙门式)因机床工作台固定不动,各条轴的运动与工件的重量和工作液无关,其动态精度和刚性不会受之影响。此结构便于设计、安装可升降式工作液槽,油槽可装满工作液时移动,随放电成型加工的位置自动升降,省去冲放时间。
[0008]通过以上比较可以看出,龙门式结构除了能够避免滑枕式结构和立柱式结构的内在结构问题,而且本身很多优点也正好能够满足高精密电火花成型机床的各种要求,这种机床刚性好,精度高,稳定性好。因此龙门式结构是设计高精密数控电火花成型机床的首选机械结构。如图11所示。但由于龙门结构较为复杂,制造比较困难。龙门式结构适合大、中型电火花成型机床采用。
[0009]而面向巨大的市场需求,结合精密零件和工模具技术发展的要求,现有的电火花成型机床不能满足一些客户需求,我司引进德国欧吉索先进技术,专门针对一些高端客户的需求,对高精密电火花成形机床的龙门结构进行了优化设计,成功研制出技术领先、性能优越、价格适中的中小型龙门式高精密数控电火花成型机床(以下简称为G450C机床)。

【发明内容】

[0010]本实用新型的目的在于克服现有的这两种电火花成型机床结构本身内在的缺点,提供一种优化设计的龙门式高精密数控电火花成型机床结构。
[0011]本实用新型,包括床身,龙门架,滑枕,主轴箱,油槽和工作台。在所述的床身上设有龙门架,固定于床身导轨的滑块上,并能由Y轴伺服电机驱动沿着Y轴导轨在上移动。在所述的主轴箱上设置有卡盘,卡盘连接板,主轴箱固定在滑枕正面的导轨的滑块上并能沿着Z轴导轨上下滑动,由安装在滑枕上的Z轴伺服电机驱动。将所述的滑枕固定于龙门架的X轴导轨的滑块上,并能沿着X轴导轨滑动,由安装在龙门架上的X轴伺服电机驱动。
[0012]本实用新型,在所述床身上设置有,工作台,自动升降油槽,油槽传动装置,线性电极库支架以及多工位旋转式电极库,将工作台固定于L型床身的下端面的支撑柱上,工作台外围设有工作油槽,在油槽的驱动装置的带动下,可实现自动上下升降,且不干涉机床主轴箱的任何方向的移动。在床身上端设有线性移动的导轨支架和多工位旋转电极库,电极库在气缸的驱动下能实现移动到床身外一定的距离,然后就自动更换电极,更换完毕后能在气缸的驱动下移回原来的位置上。
[0013]本实用新型,优化后的龙门结构则是针对G450C机床适用零件的特点,对机械部分的几大部件进行改进和优化。主要体现在:龙门架采用三角横梁设计,既能保持龙门结构的特点,又加强了龙门架的刚性(对比门式龙门架);床身为了配合龙门架的三角横梁设计,将原来长方体的结构改进优化成L型箱体结构,使得三角龙门架可以在L型箱体上部实现前后运动;为了确保X/Y轴的行程和刚性,滑枕和主轴箱由原来的紧凑设计改成仿生箱体设计。
[0014]相对于传统的龙门式电火花成型机床结构,优化后的G450C机床结构具有如下优占.V.
[0015]1、整机结构沿用经仿生优化设计的龙门式结构,结构紧凑且行程大,刚性大且可保持长期高精度,静态和动态性能具佳;
[0016]2、采用高性能铸铁结构,确保机床的机械稳定性和精度,不受工件重量或工作液重量的影响;
[0017]3、机床设计符合人机工程学原理,提供了机床占地面积和加工面积的最佳比例,工作台采用三个方向的全开放式设计,高度根据东方人的身高特点而设计;
[0018]4、可移动式多工位电极库采用独创的内藏式和悬挂导轨伸缩设计,充分利用有限空间,电极容量大且不干涉主轴的移动,没有运动死角。
【附图说明】
[0019]附图1为实施例的结构装配轴测图,图2为俯视图,图3为主视图,图4为左视图;图5为床身零件结构图,图6为龙门架零件结构图,图7为滑枕零件结构图,图8为主轴箱零件结构图,图9为现有滑枕式机床主轴相关部件及其变形示意图,图10为现有滑枕式机床受力变化示意图,图11为现有龙门式机床受力变化示意图。
【具体实施方式】
[0020]参照附图1-图4,一种优化设计的龙门式高精密数控电火花成型机床结构,包括床身18、龙门架15、滑枕8和主轴箱4,所述床身18为L型箱体结构,在床身18上设有龙门架15、工作台1、自动升降油槽21、油槽传动装置20、线性电极库支架5以及多工位旋转式电极库19。将龙门架15固定于床身18导轨16的滑块17上,并能由Y轴伺服电机22驱动,
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