专利名称：一种多主轴数控雕刻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种数控雕刻机，尤其是一种装有多个主轴，能一次加工多个平面或回转エ件的高生产率数控雕刻机。
技术背景已有多主轴数控雕刻机的主轴运动机构由横梁，X向滑座，两根X向导轨，X向驱动机构，Z向滑座，两根Z向导轨，Z向驱动机构，主轴挂板及其上等距地安装的3-10个主轴等构成，由于主轴数量多，主轴挂板的长度达I. 3米-2. 4米，目前均采用单一的Z向驱动机构，两根Z向导轨的间距也较小，所以因切削外力引起较长的主轴挂板在X-Z和X-Y两个平 面内的偏摆变形较大，导致主轴挂板两端主轴加工的质量较差，
发明内容本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术的存在的不足之处，提供ー种新的多主轴雕刻机的运动机构，从而大幅度提高较长的主轴挂板在X-Z和X-Y两个平面内抵抗变形的刚性，保证所有主轴雕刻的高质量，本发明解决技术问题采用如下技术方案。1，加长X向滑座和Z向滑座沿X方向的长度，采用了两Z向驱动机构，两个Z向驱动机构平行地，以其推力点间距LI安装在X-Z平面内，LI为N个エ件的总宽度WO的1/3-2/3，这可以减小因切削外力引起较长的主轴挂板在X-Z平面内的偏摆变形.2，两根Z向导轨在X-Z平面内，安装X向滑座上，或横梁上.两根Z向导轨相距L0. LO为N个エ件的总宽度WO的1/3-2/3，从而减小了因切削外力引起较长的主轴挂板在X-Y平面内的偏摆变形，以上两个措施可提高主轴挂板两端主轴的加工质量.3，左右两个Z向驱动机构可以是两个丝杠螺母副，两个丝杠螺母副的螺母(13a)和轴承座(19)分别安装在Z向滑座(10)和X向滑座(3)上或横梁(4)上.左右丝杠(13)
(9)直联地，或通过传动机构(17) (18) (11)分别与两个伺服电机(12)连接，从而实现左右Z向驱动机构同步驱动。本方案建议不采用步进电机，因为当一端受大的阻カ时，该端步进电机可能失步，造成Z向滑座偏斜，甚至部件损坏.4，左右两个丝杠(13) (9)通过传动机构(17) (11) (18)与一个伺服电机或步进电机(12)连动，从而实现左右Z向驱动机构刚性同步驱动.5，左右两个Z向驱动机构也可以是齿条齿轮副，左右两个齿轮的轴承座(23) (32)和两个齿条(21) (31)分别安装在Z向滑座(10)上，和X向滑座(3)上或横梁(4)上.两个齿轮(22)的驱动方式为下列之一 a，两个齿轮(22)通过ー个长轴相互连接并与ー个减速机构(24) (25)连接，该减速传动机构与ー个伺服电机或步进电机(29)连接；b，分别通过各自的减速传动机构(24) (25)与两个伺服电机(29)连接；c，两个齿轮(22) —个通过减速传动机构(24) (25)与一根长轴(27)连接，另ー个通过减速传动机构(24) (25)与ー个伺服电机或步进电机(29)连接，伺服电机或步进电机(29)的另一端出轴经ー个联轴器(28)与长轴(27)连接，较适合于有后出轴的步进电机；d，两个齿轮(22)分别通过减速传动机构(24) (25)与一根长轴(27)连接.长轴(27)直联地，或通过传动机构与ー个伺服电机或步进电机(29)连接，适合于无后出轴的伺服电机；上述4种方式均可实现左右Z向驱动机构刚性同步驱动.6，所述X向滑座被分割成左右两个分别装有Z向导轨并分别装在X向导轨的滑块上的X向半滑座(3a) (3b)，中间以ー个连接板(3c)连接，不但减轻了 X向滑座的质量，提高了 X向运动的动态性能，也降低了加长的X向滑座的制造难度，也减小了因制造误差或应カ变形而导致的对X导轨的额外载荷和増大的阻力.该连接板(3c)是沿X向折至少一道弯的2-3_厚的薄金属板.以便对左右X向半滑座保持一定扭转柔性，和对拉、压、弯、切力的刚性..以上6项技术方案可大大减小因切削外力引起较长的主轴挂板在X-Z和X-Y两个平面内的偏摆变形，提高主轴挂板两端主轴雕刻的加工质量，
图I为本发明多主轴数控雕刻机俯视图，本图是采用Z轴双丝杠驱动的方案。图Ia为两个丝杠分别用两个伺服电机驱动的双Z轴驱动机构的局部俯视图。图Ib为两个丝杠用一根同步齿带传动，用一个伺服电机或步进电机驱动的双Z轴驱动机构的局部俯视图。图Ic为本发明多主轴圆柱体数控雕刻机俯视图。图2为图I所示多主轴数控雕刻机A-A面局部剖视图。图3为图2视图的B-B面局部剖视图。图4为采用齿轮齿条副的双Z轴驱动机构，技术方案5c的局部剖视图。图5为图4所示多主轴数控雕刻机C-C面局部剖视图。图6为图4的局部放大图。图7为技术方案5b的局部放大图。图8为技术方案5a的局部放大图。图9为技术方案5d的局部放大图。图10为本发明多主轴数控雕刻机一种变更方案的局部放大图。图11为图10所示多主轴数控雕刻机E-E面局部剖视图。。图中标号I床身，2平面エ件夹持装置，3X滑座，3a左半X滑座，3b右半X滑座，3c连接板，4横梁，5X下导轨，5a X上导轨，6主轴挂板，7主轴，8右Z向导轨，8a右Z向导轨滑块9右Z向丝杠，IOZ滑座，IOa左半Z滑座，IOb右半Z滑座，IOc连接板，11同步齿带，12Z轴伺服或步进电机，13左Z向丝杠，13a Z向丝杠的螺母，14左Z向导轨14a Z向导轨滑块16张紧轮，17丝杠同步轮，18电机同步轮，19Z丝杠轴承座，21左Z向齿条22轴齿轮，23左轴承座，24大齿轮，25小齿轮，26轴承座27长轴，28连轴器，29Z向伺服或步进电机，31右Z向齿条，32右轴承座35X轴轴伺服或步进电机，50数控转台，51园柱形エ件夹持装置，52尾座，图I和图2中，WO为N个エ件总宽度，LO为左右Z向导轨间距离，LI为左右Z向驱动机构加力点间距.。以下通过具体实施方式
，结合附图对本发明作进ー步说明。[0029]实施例I :參见图1-3,本实施例中,横梁(4)上安装有上下X向导轨(5a) (5), —个加长的X向滑座安装在X向导轨的滑块上，并由伺服电机或步进电机驱动的X向驱动机构推动运行。两根Z向导轨在X-Z平面内，安装X向滑座上，或横梁上(因圆柱雕刻机可以不需要X轴运动机构)·两根Z向导轨相距L0。LO为N个エ件的总宽度WO的1/3-2/3，从而减小了因切削外力引起较长的主轴挂板在X-Y平面内的偏摆变形，Z向滑座(10)安装在Z向导轨的滑块上. 本实施例采用两个Z向丝杠螺母副做Z向驱动机构。两个Z向丝杠平行地，以其推力点间距LI安装在X-Z平面内，LI为N个エ件的总宽度WO的1/3-1/3，从而大大减小了因切削外 力引起较长的主轴挂板在X-Z平面内的偏摆变形，提高主轴挂板两端主轴雕刻的质量.两个丝杠螺母副的螺母安装在Z向滑座(10)上，两个丝杠的轴承座(19)安装在X向滑座(3)上，左右丝杠(13) (9)可以直联地，或通过传动机构(17) (18) (11)分别与两个伺服电机(12)连接，如图la，也可通过传动机构(17) (11) (18)与一个伺服电机或步进电机
(12)连动，如图I或图lb，从而实现左右Z向驱动机构刚性同步驱动.參见图la，X向滑座被分割成左右两个分别装有Z向导轨并分别装在X向导轨的滑块上的X向半滑座(3a)，(3b)，中间以ー个连接板(3c)连接，不但减轻了 X向滑座的质量，提高了 X向运动的动态性能，也降低了加长的X向滑座的制造难度，也减小了因制造误差或应カ变形而导致的对X导轨的额外载荷和増大的阻力.该连接板(3c)是沿X向折至少一道弯的2-3_厚的薄金属板.以便对左右X向半滑座(3a)，(3b)保持一定扭转柔性，和抵抗拉、压、弯、切カ的刚性.实施例2 :參见图4-9，本实施例用左右两个齿条齿轮副做Z向驱动机构，其它同实施例1，左右两个齿条(21) (31)安装在X向滑座(3)上，左右两个齿轮的轴承座(23) (32)安装在Z向滑座(10)上，当用于园柱雕刻时，可以不要X向运动机构，此时左右两个齿条
(21)(31)可直接安装在横梁⑷上。两个齿轮(22)由左右两个轴承座(23) (32)支承，两个齿轮(22)的驱动方式为下列之一 a，两个齿轮(22)通过ー个长轴相互连接并经ー个减速机构(24) (25)由一个伺服电机或步进电机(29)驱动，如图8 ;b，两个齿轮(22)分别通过各自的减速机构(24) (25)由两个伺服电机(29)驱动，如图7 ;c，两个齿轮(22) —个通过减速机构(24) (25)与一根长轴(27)连接，另ー个通过减速机构(24) (25)与ー个伺服电机或步进电机(29)连接，伺服电机或步进电机(29)的另一端出轴经ー个联轴器(28)与长轴
(27)连接，如图4和图6 ;d，两个齿轮(22)分别通过传动机构(24) (25)与一根长轴(27)连接.长轴(27)直联地，或通过传动机构由ー个伺服电机或步进电机(29)驱动，如图9。上述4种方式均可实现左右Z向驱动机构刚性同步驱动。其中方式b，可以采用步进电机，但要考虑当一端受大的阻カ时，该端步进电机可能失步，造成Z向滑座偏斜，甚至部件损坏的危险。.实施例3 :上述实施例的变更，是把左右Z导轨⑶(14)或左右Z导轨滑块(8a)(14a)安装在横梁⑷上，上述X向滑座变为Z向滑座(10)，从而可沿Z向运动，X向滑座
(3)装有X向导轨(5) (5a)，X向导轨(5) (5a)的滑块安装在Z向滑座(10)上，从而X向滑座(3)可在Z向滑座(10)上沿X向运动，装有N个主轴的主轴挂板(6)安装在该X向滑座(3)上。左右Z向驱动机构安装在横梁(4)和Z向滑座(10)之间。对于丝杠螺母副的方案完全可采用上述技术方案3、4，丝杠的轴承座安装在横梁上，螺母安装在Z向滑座上，也可反之，丝杠的轴承座安装在Z向滑座上，螺母安装在横梁上。对于齿条齿轮副的方案，左右齿条(21) (31)安装在Z向滑座(10)上，左右两个齿轮(22)的轴承座(23)安装在横梁上，也可反之，左右齿条安装在横梁上，左右两个齿轮的轴承座安装在Z向滑座上。左右两个齿轮的驱动方式完全可采用上述技术方案5a，5b，5c,5d。在此情况下，上述技术方案6也应变为在所述横梁上沿Z向滑动的Z向滑座被分割成左右两个分别装有X向导轨滑块并分别装在Z向导轨上或Z向导轨的滑块上的Z向半滑座(IOa) (10b)，中间以ー个连接板(IOc)连接。实施例2为最佳实施例。权利要求1.一种多主轴数控雕刻机由床身，平面或圆柱形エ件夹持装置，横梁，左右Y向导轨，用于推动横梁直线运动Y向驱动机构，X向滑座，两根X向导轨，由伺服电机或步进电机驱动，用于推动X向滑座直线运动的X向驱动机构，Z向滑座，左右Z向导轨，由伺服电机或步进电机驱动，用于推动Z向滑座直线运动的Z向驱动机构，主轴挂板及其上等距地安装的N个主轴等构成，其特征在干 所述Z向驱动机构沿X轴装有左右两个，其推力方向与Z轴平行，其推力点相距LI，LI不小于N个エ件的总宽度WO的1/3。
2.按权利要求I所述的多主轴数控雕刻机，其特征在于所述左右两根Z向导轨位于X-Z平面内，两根Z向导轨相距L0，LO不小于N个エ件的总宽度WO的1/3。
3.按权利要求I所述的多主轴数控雕刻机，其特征在于所述左右Z向驱动机构是两个丝杠螺母副，左右丝杠(13、9)直联地，或通过传动机构(17、18、11)分别与两个伺服电机或步进电机(12)连接。
4.按权利要求I所述的多主轴数控雕刻机，其特征在于所述左右Z向驱动机构是两个丝杠螺母副，左右两个丝杠(13、9)通过传动机构(17、11、18)与一个伺服电机或步进电机(12)连动。
5.按权利要求I所述的多主轴数控雕刻机，其特征在于所述左右两个Z向驱动机构是齿条齿轮副，与左右两个齿条啮合的两个齿轮(22)的驱动方式为下列之一a,两个齿轮(22)装在ー个长轴两端，该长轴通过ー个減速机构(24、25)与一个伺服电机或步进电机(29)连接；b，两个齿轮(22)分别通过各自的減速机构(24、25)与两个伺服电机或步进电机(29)连接；c，两个齿轮(22) —个通过减速机构(24、25)与一根长轴(27)连接，另ー个通过减速机构(24、25)与ー个步进电机(29)连接，步进电机(29)的另一端出轴经ー个联轴器(28)与长轴(27)连接；d，两个齿轮(22)分别通过传动机构(24、25)与一根长轴(27)的两端连动.长轴(27)直联地，或通过减速机构与ー个伺服电机或步进电机(29)连接。
6.按权利要求I所述的多主轴数控雕刻机，其特征在于所述X向滑座(3)被分割成左右两个X向半滑座(3a、3b)，中间以ー个连接板(3c)连接，该连接板(3c)是沿X向折弯的薄金属板。
7.按权利要求I所述的多主轴数控雕刻机，其特征在于所述Z向滑座被分割成左右两个Z向半滑座，中间以ー个连接板连接，该连接板是沿X向折弯的薄金属板。
专利摘要一种多主轴雕刻机由床身，横梁，X向滑座，两根X向导轨，X向驱动机构，Z向滑座，两根Z向导轨，Z向驱动机构，主轴挂板及其上等距地安装的N个主轴等构成，由于加长X向滑座和Z向滑座沿X方向的长度，采用了大间距安装的两个Z向驱动机构，并加大了Z向导轨安装间距，大大减小了因切削外力引起较长的主轴挂板在X-Z和X-Y两个平面内的偏摆变形，提高主轴挂板两端主轴雕刻的质量。
文档编号B44B1/00GK202439487SQ20122008592
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者邵文远 申请人:邵文远