专利名称：高精度定梁式数控龙门镗铣床的制作方法
高精度定梁式数控龙门镗M
技术舰
本发明涉及一种大型才，口工设备技术领域，尤其是一种定梁式数控龙 门慰汰 '
背景技术：
定梁式数控龙门镗铣床，主要由床身、工作台、左右立柱、横梁、滑板、 滑枕、主减速箱、操纵台、电气控制箱、M控制箱以及X轴、Y轴和Z轴导 轨及其驱动控制装置构成。零件一次装夹后，可自动完成铣、钻、铰、镗等 多工序加工，适用于各行业大、中型零件的粗、精加工。
由于X轴、Y轴和Z轴导4^其驱动控制装置直接影响目标定位和加工精 度。在现有的机床中，主要存在如下缺点
1、 Y轴两条重载滚柱直线导轨，在重切削加工时由于4几床切削力以及移 动惯量较大，才几^l青度以^^^稳定性受震动的影响一来越大。
2、 X轴驱动采用交流祠服电机经德国ZF减速箱(二级传动背隙较大) 经无齿隙弹性联轴器带动消隙的双齿轮驱动齿条传动。无齿隙弹性联轴器在 重切削加工时弹性联轴体发生变形，从而使X轴运动产生轴向窜动，影响加 工精度。
3、 主变速箱的输出轴与主轴的连接釆用花键连接，花键与主轴，花键与 齿轮变速箱的输出轴之间都有侧隙，大大地降低了输出扭矩，同时滑枕上两 端孔的同轴度要求较高，增加了滑枕的加工难度。如果侧隙控制不好，机床 在强烈切削时，就^^产生震动。
4、 在机^:行加工过程中，需要对各才;Ufe行系统进行自动间歇加油润 滑，现有的润滑方式采用稀油润滑，由自动加油站即油泵实施完成，但是， 由于各种原因，油路漏油或者在高处压力不足而导致缺油的现象时有发生， 现有润滑油路故障的发现依赖于人工定期或不定期检查，因此，故障的发现 以及排除具有滞后性。如果故障没有及时发现和排除，才;ife行系统缺油润 滑，将直^^影响^U成加工精度，严重时^^导致^:部件过度发热才睡。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题，提出改进方案，提供一种高精度 定梁式数控龙门镗铣床。
本发明，主要包括床身、工作台、立柱、横梁、44^反、滑枕、以及设置在工作台与床身之间的X轴导4W其传动系统、设置在4黄梁与掬^反之间的Y 轴导4級^f专动系统、设置在4&反与滑;H^间的Z轴导M其传动系统、设 置在滑才光上的主轴变速箱和主轴，所述Y轴导轨包括主导轨和侧导轨，主导 轨和侧导轨均为直线滚动导4九，在侧导轨的上方i殳置一套与直线滚动导4九并 列的滑动副，滑动副由i殳置在才黄梁上的水平滑动面、与所述水平滑动面配合 且位于其上方的换41滑动面、以及位于横梁水平滑动面和4^反滑动面之间的
贴塑斜镶条构成，贴塑^H裏条的一面是平面，与4黄梁水平滑动面平4于滑动配
合，贴塑斜镶条的另一面是1:100的斜面，斜面贴紧i^反滑动面，换板滑动 面与贴塑斜4裏条的斜面直接触的面也是1:100的斜面，两斜面互相配合，贴 塑斜镶条左右对称设置两条，位于换^反滑动面的下方，每条贴塑釗*条通过 其外端的连接板和内侧的定^^反连接在4^反上，在连接板上，设有贴塑#1裏 条调节装置，由一个调节螺丝和位于调节螺丝两侧的两个固定螺丝构成。
本发明，由于在现有Y轴两条重载滚柱直线导轨的^出上增加一套与直 线滚动导轨副并列的滑动副，利用复合导轨过定位"共同载荷"原理，采用
可调的贴塑^H裏条调节滑动副的载荷，使之ii^^^适的动lf磨擦比。同样地， 滑动副贴塑面由^H裏条施加的预载不同会产生不同的减震效果。从而提高机
床的承载能力和切削抗振性，大大i械高机床的精度和精度稳定性。
本发明，所述x轴导執及其传动系统包括设置在床身与工作台之间的重 载滚柱直线导轨和X轴传动系统，所述重载滚柱直线导轨由主导轨、中间导
轨、和侧导4M勾成。
本发明，所述x轴传动系统包4射殳置在工作台下方的传动齿条和X轴驱 动系统，所述X轴驱动系统主要由驱动电机、减速器和消隙变速箱组成，减 速器的输出轴上的齿轮为斜齿轮，消隙变速箱包括
A) 设置在消隙变速箱壳体前后壁之间的I #传动轴、11#传动轴和111#传
动轴；
B) 设置在I #传动轴上的输入乂煤消隙齿轮和一对输出齿轮，所述双联 消隙齿轮由主齿轮、副齿轮和位于主齿轮和副齿轮之间的调整垫组成，双联 消隙齿轮与减速器上的输出斜齿轮啮合，也是斜齿4仑；所述输出齿轮包括一 对大小相等、齿数相等但斜向相反的第一输出斜齿紗第二输出斜齿轮；
C) 设置在II#传动轴上的一个输入齿轮和一个输出齿轮，II #传动轴上的 输入齿轮为斜齿轮，与I #传动轴上的第一输出斜齿轮啮合；D) 设置在111#传动轴上的一个输入齿4沐一个输出齿轮，111#传动轴上的
输入齿轮为斜齿轮，与I #传动轴上的第二输出斜齿轮嗜合；
E) 11#传动轴上的输出齿^^口111#传动轴上的输出齿轮均为直齿轮，且并 排设置在消隙变速箱壳体的外侧，作为消隙变速箱的输出齿轮，两个输出齿 轮同时与工作台下方的传动齿条相啮合；
F) 设置在I #传动轴上后端上的消隙调节装置，所述调节装置包括蝶形 弹簧和蝶形弹簧调整垫。
本发明，由于在现有X轴两条重载滚柱直线导轨增加到三条导轨，同时， X轴驱动采用交流祠服电机经减速箱带动预加负载消隙的双齿轮驱动齿条传 动，既增加才几床的4妄触刚性，又提高机床的精度和精度稳定性，也提高机床 的使用寿命。
本发明，所述主轴变速箱的输出轴与主轴的连接采用弹性涨套膜片联轴 器无侧隙连接，所述弹性涨套膜片联轴器包括筒状传动轴、设置在筒状传动 轴两端可分别与变速箱的输出轴和主轴连接的涨套、置于传动轴中间的气管、 置于传动轴两端的气管端面中心定位的保持架、置于传动轴内部的气管中间 保持架、以及设置在涨套与传动轴端面之间的弹性膜片。
本发明，由于齿專仑变速箱的输出轴与主轴的连接釆用弹性涨套膜片联轴 器无侧隙连接，大大地提高了主轴与变速箱的输出轴的连接刚性，同时也降 低了滑枕的加工难度。
本发明，可设置润滑油路监测装置，由设置在润滑油路最高处的润滑油 压力检测开关构成，压力检测开关分别与润滑油路连接和与机床控制系统电连接。
本发明，由于在润滑油路的最高处设置润滑油压力检测开关，当润滑油
路的压力ii^ij设定的压力时，压力检测开关就发iHjE常信号给PLC，如果润滑 油路的压力低于设定的压力时，压力检测开关则发出M信号给PLC。利用压 力检测开关发信，就能精确调整供油量，而最重要的是在管路泄漏时能够在 电气上发出报警，提醒及时4封'务。 附图^兌明
图1和图2为实施例，结构示意图。 . 图3-图7为Y轴导轨结构示意图，其中图4为图3之Q部放大图，图5、 图6和图7分别是图4之A-A、 C-C和B-B剖视图。图8-图11为X轴导4M其传动结构示意图，其中图9和图11为消隙变 速箱的结构示意图，图IO为消隙变速箱输出齿轮与工作台传动齿条啮合状态 示意图。
图12为主轴连4妾结构原理图。
图13为润滑油鴻、监测装置示意图。
图中，100、 X轴驱动系统200、 Y轴驱动系统300、 Z轴驱动系统 400、冷却及排屑系统501、床身502、工作台503、立柱504、横 梁505、拖板506、滑枕507、主轴变速箱508、主轴511、主 导轨521、中间导轨531、侧导轨541、齿条101、电机 111、 减速器112、变速箱输出轴斜齿轮120、消隙变速箱131、 g消隙 齿轮中的主齿轮132、双联消隙齿轮调整垫133、双联消隙齿轮中的副 齿轮141、蝶形弹簧142、蝶形弹^i周整垫191、 1#传动轴192、 II #传动轴193、 111#传动轴196、 1#传动轴第一输出齿轮195、 1#传 动轴第二输出齿轮150、 11#传动轴输入齿轮160、 IM传动轴输入齿轮 180、 11#传动轴输出齿轮170、 111#传动轴输出齿轮220、主导轨 221、 侧导轨222、滑动副224、贴塑刮一裏条225、连接板226、定4i^反 227、调节螺丝228、固定螺丝330、压力检测开关331、润滑油分配 器332、润滑点333、四通*接头334、润滑油供给油路343、涨套 344、弹性膜片 345、气管端面带中心定位的保持架346、气管 347、 气管中间保持架348、传动轴349、焊接连接。
M实施方式
参照图1、图2,本高精度定梁式数控龙门镗铣床，主要包括床身501、 工作台502、立柱503、横梁504、 4^反505、滑枕506:设置在工作台与床身 之间的X轴导M其传动系统、设置在横梁504与拖板505之间的Y轴导轨 及其传动系统、设置在4&反505与滑枕506之间的Z轴导4i^其传动系统、 设置在滑枕506上的主轴变速箱507和主轴508,以及电气控制装置、润滑装 置、M装置、冷却及排屑系统400等。其中
参照图3-图7,所述Y轴导轨装置包括主导轨2 2 0和侧导轨221,主导轨 和侧导轨均为直线滚动导轨，在侧导轨221的上方设置一套与直线滚动导轨 并列的滑动副222，滑动副222由i殳置在一黄梁上的水平滑动面504，、与所述 水平滑动面配合且位于其上方的换^反滑动面505，、以及位于横梁 K平滑动面
7和才M反滑动面之间的贴塑^H裏条224构成，贴塑斜镶条的一面是平面，与横 梁水平滑动面平行滑动配合，贴塑斜镶条的另一面是1:100的斜面，斜面贴
紧掬41滑动面，换41滑动面与贴塑剖^裏条的斜面接触的面也是1:100的斜面， 两斜面互相配合，贴塑刮媒条与4^反和横梁接触的两个面贴上厚1.7ram, 耐软带，具有耐压、耐磨、摩擦系数小、寿命长等特点，参照图7,贴塑鄉 条224左右对称设置两条，位于换4l滑动面的下方，每条贴塑斜4t条224通 过其外端的连接板225和内端的定4i^反226连接在4^Ui,参照图4-图6, 连接板225通过上部的三个螺丝与拖板505固定连接，连接板225下部的螺 丝一排三个，两侧的两个为固定螺丝228，用于顶^主4^条，使镶条位置固定， 中间的一个为调节螺丝227，用于调节镶条，当调节调节螺丝227时，^更可调 节镶条224与做^f反产生横向位移时产生纵向的移动分量，/人而调节滑动副 的预压载荷。本调节机构仅由连接板225和设置在连接板上端三个螺丝构成， 结构简单，调节方便。
参照图8,所述X轴导轨装置为设置在床身501与工作台502之间的重载 滚柱直线导轨，所述重载滚柱直线导轨由主导轨511、中间导轨521和侧导轨 531构成。 '
参照图9-图11,所述X轴传动系统包括设置在工作台502下方的传动齿 条541和X轴驱动系统100,所述X轴驱动系统由驱动电才几lOl、减速器lll 和消隙变速箱120组成，减速器选用德国公司提供的ZF减速器,减速器的输 出轴上的齿轮为斜齿轮112，消隙变速箱包括A)设置在壳体前后壁之间的 I #传动轴191、 11#传动轴192和111#传动轴193; B)设置在I #传动轴上的 输入乂球消隙齿4缺一对输出齿轮，所述J ^消隙齿4仑由主齿轮131、副齿轮 133和位于主齿#副齿轮之间的调整垫132组成，双联消隙齿轮与减速器上 的输出斜齿轮112啮合，也是斜齿轮；所述输出齿轮包括一对大小相等、齿 数相等但斜向相反的第一输出斜齿轮196和第^4t出斜齿轮195; C)设置在 11#传动轴192上的一个输入齿轮150和一个输出齿轮180, 11#传动轴上的输 入齿轮150为斜齿轮，与1#传动轴上的第一输出斜齿轮196啮合；D)设置 在111#传动轴193上的一个输入齿轮160和一个输出齿轮170, 111#传动轴上的 输入齿轮160为斜齿轮，与1#传动轴上的第二渝出斜齿轮195啮合；E) 11#
且并排设置在消隙变速箱壳体的夕卜侧，作为消隙变速箱的输出齿轮，两个输出齿轮同时与工作台502下方的传动齿条541相啮合；F)设置在I #传动轴 上191后端上的消隙调节装置，所述调节装置包4融莱形弹簧141和蝶形弹簧 调整垫142。蝶形弹簧141的作用是，调整蝶形弹簧的压力可以通过斜齿轮的 传递改变两个输出齿轮170、 180与齿条541接触的齿面的位置，使两齿轮分 别从两个方向贴紧齿条，从而消除间隙(如图IO所示)。修^磨调整垫142可 以固定两个输出齿轮170、 180与齿条541的位置。所述乂 消隙齿轮的加工 方法是主齿轮131、副齿轮133和调整垫132装配完后当作一个齿轮加工， 然后修磨调整垫132的厚度，便可以使双齿轮错开一定的位置，使错开的两 齿轮分别接触减速器输出轴上的齿轮112的齿面两侧,-/人而消除其与主动齿 專仑啮合的间隙。
参照图12,所述主轴变速箱507的输出轴与主轴508的连接采用《f性涨 套膜片联轴器无侧隙连接，弹性涨套膜片联轴器包括筒状传动轴348、设置在 筒状传动轴两端可分别与变速箱507的输出轴和主轴508连接的涨套343、置 于传动轴中间的气管346、置于传动轴348两端的气管端面中心定位的保持架 345、置于传动轴内部的气管中间保持架347、以及设置在涨套343与传动轴 348端面之间的弹性膜片344。筒状传动轴348由三部分组成，中间为筒状， 两端为缩颈端头，气管端面中心定位的保持架345卡扣在缩颈端头上，缩颈 端头上通过紧固件与气管端面中心定位的保持架345、弹性膜片344和涨套 343固定连接在-~^，气管中间保持架347通过螺钉固定在筒状传动轴348 的内壁，装配完成后，筒状传动轴348中间的筒体部分与两端的缩颈端头再 通过焊接的方式在349处固定连接。
在本实施例中，设置润滑油路监测装置，由设置在润滑油路最高处的润 滑油压力检测开关构成，压力检测开关分别与润滑油路连接和与机床控制系 统电连接，结构示意图如图13所示。当润滑油路的压力i^Jij设定的压力时， 压力检测开关就发送正常信号给PLC,如果润滑油路的压力低于设定的压力 时，压力检测开关则发出欠压信号给PLC。利用压力检测开关发信，就f^t确 调整供油量，而最重要的是在管路泄漏时能够在电气上发出报警，提醒及时 检修，确^^^jE常运行。
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权利要求
1、一种高精度定梁式数控龙门镗铣床，主要包括床身(501)、工作台(502)、立柱(503)、横梁(504)、拖板(505)、滑枕(506)、以及设置在工作台与床身之间的X轴导轨及其传动系统、设置在横梁(504)与拖板(505)之间的Y轴导轨及其传动系统、设置在拖板(505)与滑枕(506)之间的Z轴导轨及其传动系统、设置在滑枕(506)上的主轴变速箱(507)和主轴(508)，所述Y轴导轨包括主导轨(220)和侧导轨(221)，主导轨和侧导轨均为直线滚动导轨，其特征在于在侧导轨(221)的上方设置一套与直线滚动导轨并列的滑动副(222)，滑动副(222)由设置在横梁上的水平滑动面(504’)、与所述水平滑动面配合且位于其上方的拖板滑动面(505’)、以及位于横梁水平滑动面和拖板滑动面之间的贴塑斜镶条(224)构成，贴塑斜镶条的一面是平面，与横梁水平滑动面平行滑动配合，贴塑斜镶条的另一面是1∶100的斜面，斜面贴紧拖板滑动面，拖板滑动面与贴塑斜镶条的斜面直接触的面也是1∶100的斜面，两斜面互相配合，贴塑斜镶条(224)左右对称设置两条，位于拖板滑动面的下方，每条贴塑斜镶条(224)通过其外端的连接板(225)和内侧的定位板(226)连接在拖板上，在连接板(225)上，设有贴塑斜镶条调节装置，由一个调节螺丝(227)和位于调节螺丝两侧的两个固定螺丝(228)构成。
2、 根据权利要求1所述的龙门镗铣床，其特征在于所述X轴导4^^其 传动系统包4封殳置在床身(501)与工作台(502)之间的重载滚柱直线导# X 轴传动系统，所述重载滚柱直线导轨由主导轨(511)、中间导轨(521)和侧导 轨(531)构成。
3、 根据权利要求2所述的龙门镗M，其特4i^于所述X轴传动系统 包4射殳置在工作台(502)下方的传动齿条(541)和X轴驱动系统(IOO)，所述X 轴驱动系统由驱动电机(IOI)、减速器(111)和消隙变速箱(120)组成，减速器 的输出轴上的齿轮为斜齿轮(112),消隙变速箱包括A) 设置在消隙变速箱壳体前后壁之间的1#传动轴(191)、 11#传动轴(192) 和111#传动轴(193);B) 设置在I #传动轴(191)上的输入^ 消隙齿#一对输出齿轮，所述 双联消隙齿轮由主齿轮(131)、副齿轮(133)和位于主齿寿沐副齿轮之间的调 整垫(132)组成，^ 消隙齿轮与减速器上的输出斜齿轮(112)啮合，也是斜 齿轮；所述输出齿轮包括一对大小相等、齿数相等但斜向相反的第一输出斜 齿轮(196)和第_^#出斜齿轮(195);C )设置在II #传动轴(192)上的一个输入齿轮(150)和一个输出齿轮 (180)， 11#传动轴上的输入齿轮(150)为斜齿轮，与1#传动轴上的第一输出 斜齿轮(196)啮合；D )设置在111#传动轴(193)上的一个输入齿轮(160)和一个输出齿轮 (170)， 111#传动轴上的输入齿轮(160)为斜齿轮，与I并传动轴上的第Ji^出 斜齿轮(195)啮合； E ) 11#传动轴(192)上的输出齿轮(180)和111#传动轴(193)上的输出齿專仑 (170)均为直齿轮，且并排设置在消隙变速箱壳体的夕卜侧，作为消隙变速箱的 输出齿轮，两个输出齿轮同时与工作台(502)下方的传动齿条(541)相啮合；F)设置在I #传动轴上(191)后端上的消隙调节装置，所述调节装置包括 蝶形弹簧(141)和蝶形弹^i周整垫(142) o
4、 根据权利要求l、 2或3所述的龙门镗^t^，其特4i^于主轴变速 箱(507)的输出轴与主轴(508)的连接采用弹性涨套膜片联轴器无侧隙连接， 所述弹性涨套膜片联轴器包括筒状传动轴(348)、设置在筒状传动轴两端可分 别与变速箱(507)的输出轴和主轴(508)连接的涨套(343)、置于传动轴中间的 气管(346)、置于传动轴(348)两端的气管端面中心定位保持架(345)、置于传 动轴内部的气管中间保持架(347)、以及设置在涨套(343)与传动轴(348)端面 之间的弹性膜片(344)。
5、 根据权利要求4所述的龙门镗4脉，其特^^于设置润滑油路监测 装置，由设置在润滑油路最高处的润滑油压力检测开关(330)构成，压力枱溯 开关分别与润滑油路连接和与机床控制系统电连接，当润滑油路的压力 设定的压力时，压力检测开关就发iCiL常信号给PLC,如果润滑油路的压力低 于设定的压力时，压力检测开关则发出欠压信号给PLC。
全文摘要
本发明涉及一种定梁式数控龙门镗铣床。主要由床身、工作台、立柱、横梁、拖板、滑枕、X轴导轨及其传动系统、Y轴导轨及其传动系统、Z轴导轨及其传动系统组成，在现有Y轴两条重载滚柱直线导轨的基础上增加一套与直线滚动导轨副并列的滑动副，利用复合导轨过定位“共同载荷”原理，采用可调的贴塑斜镶条调节滑动副的载荷，使之达到合适的动静磨擦比。同样地，滑动副贴塑面由斜镶条施加的预载不同会产生不同的减震效果。从而提高机床的承载能力和切削抗振性，大大地提高机床的精度和精度稳定性。
文档编号B23Q11/12GK101574777SQ200910040238
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者毅 江, 洪惠平, 贲薇婷, 金剑波 申请人:广东领航数控机床股份有限公司