专利名称：微型铣钻组合机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在高速下完成工件高精度铣钻加工的微型铣钻组合机床，属于机械加工设备技术领域。
背景技术：
航空航天、国防工业、微电子行业、现代医学以及生物工程技术领域所使用的精密/超精密三维微小零件具有从微米到毫米数量级的尺寸特征，三维微小零件及使用三维微小零件的微型装置还具有结构形状特异化、零件材料多样化、尺寸及表面质量高精度化的特征。申请号为CN200920193988. 2的中国专利公开了一项名称为“微型铣床”的技术方案。该微型铣床包括机床座、工作台传动系统、主轴升降传动系统、主轴控制系统和编码控制系统，所述机床座设置在机床的最下端，所述工作台传动系统设置在所述机床座上，所述工作台传动系统包括横向传动系统和纵向传动系统，所述机床座上部连接有一个立柱箱，所述立柱箱端部连接所述主轴控制系统和编码控制系统，所述编码控制系统控制所述主轴运动，所述主轴升降系统沿着所述立柱箱升降。由于该微型铣床的工作台传动系统设计、主轴控制系统设计等原因，导致该微型铣床不能在高转速下进行高精度加工。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术不能实现高转速下高精度加工的问题，提出一种集铣、钻功能为一体的微型铣钻组合机床。为实现上述目的，本发明的微型铣钻组合机床包括底座、卡具、滑台、电主轴、控制计算机、机床控制器、主轴变速器、龙门架和主轴夹套；所述三个滑台分别作为X向滑台、Y向滑台和Z向滑台，所述龙门架固定连接在所述底座上，所述Z向滑台固定在所述龙门架上并且垂直于底座，所述Z向滑台上通过螺栓固定有长方形垫板，所述电主轴通过主轴夹套固定在所述长方形垫板上，所述Z向滑台纵向中心线、长方形垫板中心线和电主轴轴线在同一平面内，所述X向滑台固定在所述底座上，所述X向滑台纵向中心线垂直于龙门架，所述Y向滑台固定在所述X向滑台上，所述X向滑台和所述Y向滑台的纵向中心线互相垂直，所述Y向滑台上固定安装卡具，与所述电主轴轴线垂直；所述电主轴上配合连接铣刀或钻头；所述控制计算机通过数控系统操控机床控制器从而控制X向滑台、Y向滑台和Z向滑台中的电机运转，通过主轴变速器控制电主轴的转动。所述滑台包括丝杠座、丝杠、连接板、电机支座、电机、工字型滑轨、滑块和滑台底板；滑台底板的一端固接电机支座，电机固接在电机支座上，丝杠的一端与电机的电机轴固接，另一端放置在固接在滑台底板的另一端的丝杠座的轴承内；两个工字型滑轨固定在滑台底板上，并位于丝杠座两侧垂直于丝杠座，所述每个工字型滑轨上设置有两个滑块，所述滑块可以在所述工字型滑轨上滑动，所述连接板固定在所述滑块上，所述连接板内部设有丝母与所述丝杠形成螺旋副。所述龙门架包括侧面板和长方形凸台，所述两个侧面板构成的长方形箱体通过中间隔板分隔成孔状，所述两个侧面板垂直固接在所述底座上，所述龙门架通过所示长方形凸台固接Z向滑台。所述主轴夹套包括底板和侧板；所述两个侧板垂直于所述底板，所述两个侧板分别开有轴线重合的通孔，所述两个通孔与所述电主轴过盈配合，两个侧板的一端分别有低于长方体上表面的固定凸台，每个固定凸台上分别有豁口与通孔贯穿，凸台上分别设有螺纹孔，用螺栓通过该螺纹孔拧紧豁口调节通孔的孔径将电主轴紧固；所述主轴夹套通过底板与所述长方形垫板固定。所述机床整体尺寸小于300_X 300_X 300_。本发明的有益效果为本发明的微型铣钻组合机床通过数控系统控制电机带动主轴转动、带动X向滑台、Y向滑台和Z向滑台的滑动，实现了高转速下的高精度加工；另外可以通过更换铣刀和钻头对工件进行铣和钻的操作，集合了铣床和钻床的功能。
图1为本发明的铣钻组合机床整体结构示意图；图2为本发明的铣钻组合机床整体结构主视图；图3为本发明的铣钻组合机床整体结构右视图；图4为本发明的滑台的结构示意图；图5为本发明的龙门架结构示意图；图6为本发明的龙门架结构俯视图；图7为本发明的主轴夹套结构主视图；图8为本发明的主轴夹套结构俯视图；图9为本发明的工作流程图；其中1、底座，2、龙门架，201、长方形凸台，202侧面板，3、Z向滑台，4、长方形垫板，5、主轴夹套，501、底板，502、侧板，503、豁口，504、固定凸台，505、通孔，506、螺纹孔，6、电主轴，7、卡具，8、Y向滑台，9、X向滑台，10、丝杠座，11、丝杠，12、连接板，13、电机支座，
14、电机，15、工字型滑轨，16、滑块，17、滑台底板。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步描述。参见附图1、附图2和附图3，本发明的微型铣钻组合机床包括底座1、龙门架2、滑台、卡具7、电主轴6、主轴夹套5、控制计算机、机床控制器和主轴变速器；所述三个滑台分另IJ作为X向滑台9、Y向滑台8和Z向滑台3，所述龙门架2固定连接在所述底座I上，所述Z向滑台3固定在所述龙门架2上并且垂直于底座1，所述Z向滑台3上通过螺栓固定有长方形垫板4，所述电主轴6通过主轴夹套5固定在所述长方形垫板4上，所述Z向滑台3纵向中心线、长方形垫板4中心线和电主轴6轴线在同一平面内，所述Z向滑台3带动电主轴6做Z向进给运动，所述X向滑台9固定在所述底座I上，所述X向滑台9纵向中心线垂直于龙门架2，所述Y向滑台8固定在所述X向滑台9上，所述X向滑台9和所述Y向滑台8的纵向中心线互相垂直，所述Y向滑台8上固定安装卡具7，与所述电主轴6轴线垂直；通过X向滑台9和Y向滑台8的配合实现卡具7上的工件在X向和Y向的复合运动，所述电主轴6上配合连接铣刀或钻头；所述控制计算机通过数控系统操控机床控制器控制X向滑台9、Y向滑台8和Z向滑台3中的电机14运转，通过主轴变速器控制电主轴6的转动。参见附图4，所述滑台包括丝杠座10、丝杠11、连接板12、电机支座13、电机14、工字型滑轨15、滑块16和滑台底板17 ;滑台底板17的一端固接电机支座13，电机14固接在电机支座13上，丝杠11的一端与电机14轴固接，另一端放置在固接在滑台底板17的另一端的丝杠座10的轴承内；两个工字型滑轨15固定在滑台底板17上，并位于丝杠座10两侧垂直于丝杠座10，所述每个工字型滑轨15上设置有两个滑块16，所述滑块16可以在所述工字型滑轨15上滑动，所述连接板12固定在所述滑块16上，所述连接板12内部设有丝母与所述丝杠11形成螺旋副。参见附图5和附图6，所述龙门架2包括侧面板202、中间隔板和长方形凸台201，所述中间隔板将两个侧面板202构成的长方形箱体分隔成孔状，所述两个侧面板202垂直固接在所述底座I上，所述龙门架2通过所示长方形凸台201固接Z向滑台3。参见附图7和附图8，所述主轴夹套5包括底板501和侧板502 ;所述两个侧板502垂直于所述底板501，所述两个侧板502分别开有轴线重合的通孔505，所述两个通孔505与所述电主轴6过盈配合，两个侧板502的一端分别有低于长方体上表面的固定凸台504，每个固定凸台504上分别有豁口 503与通孔505贯穿，凸台上分别设有螺纹孔506，用螺栓通过该螺纹孔506拧紧豁口 503调节通孔505的孔径将电主轴6紧固；所述主轴夹套5通过底板501与所述长方形垫板4固定。所述龙门架2的长方形凸台201与所述Z向滑台3的滑台底板501固定连接，所述X向滑台9的连接板12与所述Y向滑台8的滑台底板501固定连接，所述卡具7固定安装在所述Y向滑台8的连接板12上，所述长方形垫板4固定连接在所述Z向滑台3的连接板12上。本发明的机床的X、Y、Z三向滑台分别用三根电缆连接机床控制器，通过机床控制器发出命令，实现X、Y、Z三向滑台的往复运动，机床的电主轴6用一根电缆连接主轴变速器，调节主轴变速器实现电主轴6的匀速转动，机床控制器连接电脑机箱与显示器，并用数控软件mach3对机床控制器给出指令，由机床控制器发出命令对机床进行操控。参见附图9，本发明的微型铣钻组合机床的工作流程图为:首先，启动整个装置；然后，将整体数值初始化，输入待加工参数；其次，将工件用卡具7夹紧，开始加工；最后，结束整个加工过程。本发明微型统钻组合机床的尺寸整体小于300mmX300mmX300mm,加工精度为±0.25um，主轴径向圆跳动为2 μ m，主轴回转精度为I μ m，重复定位精度为±1μπι，最高转速可达lOOOOOrpm，加工零件的最小尺寸为0.5X0.5mm，所述龙门架2采用的材料为HT200。采用超景深三维显微镜仪器对机床加工的微小零件进行测量，可观测到加工的微小零件具有较高的加工精度。以上为本发明的具体实施方式
，但绝非对本发明的限制。
权利要求
1.微型铣钻组合机床，包括底座(I)、卡具(7)、滑台、电主轴(6)、控制计算机、机床控制器和主轴变速器，所述控制计算机通过数控系统操控机床控制器控制滑台中的电机(14)运转，通过主轴变速器控制所述电主轴(6)的转停；其特征在于，还包括龙门架(2)、和主轴夹套(5)； 所述三个滑台分别作为X向滑台(9)、Y向滑台(8)和Z向滑台(3)，所述龙门架(2)固定连接在所述底座(I)上,所述Z向滑台(3 )固定在所述龙门架(2 )上并且垂直于底座(I)，所述Z向滑台(3)上通过螺栓固定有长方形垫板(4)，所述电主轴(6)通过主轴夹套(5)固定在所述长方形垫板(4)上，所述Z向滑台(3)纵向中心线、长方形垫板(4)中心线和电主轴(6)轴线在同一平面内，所述X向滑台(9)固定在所述底座(I)上，所述X向滑台(9)纵向中心线垂直于龙门架(2)，所述Y向滑台(8)固定在所述X向滑台(9)上，所述X向滑台(9)和所述Y向滑台(8)的纵向中心线互相垂直，所述Y向滑台(8)上固定安装卡具(7)，与所述电主轴(6)轴线垂直；所述电主轴(6)上配合连接铣刀或钻头；所述控制计算机通过数控系统操控机床控制器从而控制X向滑台(9)、Υ向滑台(8)和Z向滑台(3)中的电机(14)运转，通过主轴变速器控制电主轴(6)的转动。
2.根据权利要求1所述的微型铣钻组合机床，其特征在于，所述滑台包括丝杠座(10)、丝杠(11)、连接板(12 )、电机支座(13 )、电机(14 )、工字型滑轨(15 )、滑块(16 )和滑台底板(17);滑台底板(17)的一端固接电机(14)支座(13)，电机(14)固接在电机支座(13)上，丝杠(11)的一端与电机(14)的电机轴固接，另一端放置在固接在滑台底板(17)的另一端的丝杠座(10)的轴承内；两个工字型滑轨(15)固定在滑台底板(17)上，并位于丝杠座(10)两侧垂直于丝杠座(10)，所述每个工字型滑轨(15)上设置有两个滑块(16)，所述滑块(16)可以在所述工字型滑轨(15)上滑动，所述连接板(12 )固定在所述滑块(16 )上，所述连接板(12)内部设有丝母与所述丝杠(11)形成螺旋副。
3.根据权利要求1所述的微型铣钻组合机床，其特征在于，所述龙门架(2)包括侧面板(202)和长方形凸台(201)，所述两个侧面板(202)构成的长方形箱体通过中间隔板分隔成孔状，所述两个侧面板(202)垂直固接在所述底座(I)上，所述龙门架(2)通过所示长方形凸台(201)固接Z向滑台(3)。
4.根据权利要求1所述的微型铣钻组合机床，其特征在于，所述主轴夹套(5)包括底板(501)和侧板(502);所述两个侧板(502)垂直于所述底板(501 )，所述两个侧板(502)分别开有轴线重合的通孔(505)，所述两个通孔(505)与所述电主轴(6)过盈配合，两个侧板(502)的一端分别有低于长方体上表面的固定凸台(504),每个固定凸台(504)上分别有豁口(503)与通孔(505)贯穿，凸台上分别设有螺纹孔(506)，用螺栓通过该螺纹孔(506)拧紧豁口( 503 )调节通孔(505 )的孔径将电主轴(6 )紧固；所述主轴夹套(5 )通过底板(501)与所述长方形垫板(4)固定。
5.根据权利要求1所述的微型铣钻组合机床，其特征在于，所述机床整体尺寸小于300mmX 300mmX 300mm。
全文摘要
微型铣钻组合机床属机械加工设备领域，目的在于解决现有技术不能实现高转速下高精度加工的问题。包括底座、龙门架、滑台、卡具、电主轴、主轴夹套和控制计算机；三个滑台分别作为X向滑台、Y向滑台和Z向滑台，所述X向滑台、Y向滑台和Z向滑台位于坐标系的三个坐标轴方向，所述Z向滑台带动所述电主轴做Z向进给运动，所述X向滑台和Y向滑台共同作用带动带动卡具上的工件做X向和Y向的复合运动，控制计算机通过数控系统控制X向滑台、Y向滑台和Z向滑台中的电机运转及电主轴的转动，电主轴配合连接铣刀和钻头实现铣钻加工。本发明通过数控系统控制电机带动整体运动，实现高转速下的高精度加工；通过更换铣刀和钻头实现铣床和钻床的功能。
文档编号B23Q37/00GK103072044SQ201210574858
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者于化东, 刘岩, 李晓舟, 许金凯, 王晶东, 于占江, 董山恒, 王晓冶, 陈爽 申请人:长春理工大学