一种高效数控钻铣加工机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高效数控钻铣加工机床，包括床身(1)、立柱(2)、工作台(3)、正交拖板(4)、X滑座副(5)、Y滑座副(6)、Z滑座副(7)、主轴电机(75)、X轴直线电机(8)、Y轴直线电机(9)。本实用新型采用由直线电机来拖动X、Y轴滑板，由旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动Z轴滑板进行三维寻的钻铣加工的技术方案，克服了现有技术存在寻的效率低、定位精度衰减快、工作行程局限的问题与不足，利用直线电机拖动速度快、加速度高、定位精度高、无磨损衰减、无行程长度限制的特性，使数控钻铣加工机床达到了提高寻的效率、消除定位精度衰减、工作行程长度不受限的目的。
【专利说明】一种高效数控钻铣加工机床
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种数控切削机床，具体是指专门用于在工件上进行钻孔、攻丝、铣削加工的一种高效数控钻铣加工机床。
【背景技术】
[0002]设备的制造加工，如注塑模具，需要在工件上进行钻取、攻制、铣削大量的通孔、盲孔、螺纹孔、台阶沉孔，形状各异的凹槽、榫头、榫口和滑轨、滑槽等孔槽榫轨结构，通常采用数控加工中心在加工工件型面结构的同时进行孔槽榫轨结构的钻攻铣加工；现有技术的数控加工中心采用旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动X、Y、Z滑板运动实现三维寻的切削加工，由于旋转伺服电机需通过滚珠丝杠副将旋转运动转换为拖动滑板的直线往复运动，拖动速度慢，拖动速度< 100米/分钟；拖动加速度低，最大加速度为1.5g，导致机床三维寻的速度慢，加工效率低；此外，由于滚珠丝杠副易因工作磨损而产生间隙，使得机床三维寻的定位精度衰减快；由于材料弹性的限制滚珠丝杠副不宜过长，限制了数控加工中心的工作行程长度；因此，现有技术存在寻的效率低、定位精度衰减快、工作行程局限的问题与不足。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题与不足，本实用新型采用由直线电机来拖动X、Y轴滑板，由旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动Z轴滑板进行三维寻的钻铣加工的技术方案，提供一种高效数控钻铣加工机床，利用直线电机拖动速度快、加速度高、定位精度高、无磨损衰减、无行程长度限制的特性，旨在使数控钻铣加工机床克服现有技术的弊端，达到提高寻的加工效率、减缓定位精度衰减、工作行程长度不受限的目的。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:一种高效数控钻铣加工机床，包括床身、立柱、工作台、正交拖板、X滑座副、Y滑座副、Z滑座副、主轴电机、X轴直线电机、Y轴直线电机，其中:所述的床身为矩形平台状的中空铸铁质构件，床身的底部四角设有床脚，床身上面的边缘设有向上凸出的边框，床身上面的中后部，沿长边中心线二侧对称设有二条向上凸出、前后方向的槽框状凸台称为Y轴连接座，床身中空的内壁上设有纵横交错的加强筋；
[0005]所述的立柱为矩形柱状的中空铸铁质构件，立柱前面的上中部设有二条向前凸出、上下方向且相互平行的槽框状凸台称为Z轴连接座；
[0006]所述的工作台为矩形平板状的铸铁质构件，工作台的上面均布设有若干与长边平行的、用于固定工件的T形槽，工作台的下面沿二侧长边分别设有向下凸出且相互平行的边框称为X滑座；
[0007]所述的正交拖板为上下面分别设有X轨基和Y轨基的矩形板状钢质构件，正交拖板的上面沿二侧长边分别设有向上凸出且相互平行的轨道称为X轨基，正交拖板的下面，位于短边中心线的二侧对称设有向下凸出的且相互平行的轨道称为Y轨基，所述X轨基和Y轨基俯视投影正交；
[0008]所述的X滑座副为由X滚子导轨副和X轴直线电机构成的X轴运动机构；[0009]所述的Y滑座副为由Y滚子导轨副和Y轴直线电机构成的Y轴运动机构；
[0010]所述的Z滑座副为由Z滑板、Z滚子导轨副、Z滚动丝杠副、Z伺服电机构成的Z轴运动机构，其中，Z滑板为承载主轴电机的钢质滑块构件，Z滑板的后面设有上下方向的二条平行的轨道称为Z轨基，所述Z滚动丝杠副为由滚动丝杠和滚动螺母旋合构成的用于将旋转运动转换为直线运动的机械传动元件；所述Z伺服电机为交流同步转动伺服电机；
[0011]所述的主轴电机为变频调速驱动刃具作旋转运动的旋转式电机，主轴电机的输出端设有夹持钻攻铣刃具的夹头；
[0012]所述的X轴直线电机为由X初级线圈、X次级线圈构成，X初级线圈和X次级线圈作相对平行直线运动的伺服电机；
[0013]所述的Y轴直线电机为由Y初级线圈和Y次级线圈构成，Y初级线圈和Y次级线圈作相对平行直线运动的伺服电机；
[0014]所述X滚子导轨副、Y滚子导轨副、Z滚子导轨副为由截面呈V型滚道的导轨和装有滚子的滚子架构成的用于承载物体作直线运动的滚动轨道元件；
[0015]立柱的下面固定连接在床身的所述Y轴连接座后部的上面；Z滑板通过所述Z滚子导轨副连接在立柱的前面，其中，Z滚子导轨副的导轨固定在立柱的所述Z轴连接座的前面，Z滚子导轨副的滚子架固定在Z滑板的所述Z轨基的后面；z滚动丝杠副的滚动丝杠连接在立柱的二条所述Z轴连接座之间，Z滚动丝杠副的滚动螺母连接在Z滑板的二条所述Z轨基之间；z伺服电机固定在立柱的所述Z轴连接座的上面且与Z滚动丝杠副的滚动丝杠连接；主轴电机固定装置在Z滑板的前部；正交拖板通过所述Y滚子导轨副连接在床身的所述Y轴连接座前部的上面，工作台通过所述X滚子导轨副连接在正交拖板的上面；其中，Y滚子导轨副的导轨固定在床身的所述Y轴连接座的上面，Y滚子导轨副的滚子架固定在正交拖板的所述Y轨基的下面，X滚子导轨副的导轨固定在正交拖板的所述X轨基的上面，X滚子导轨副的滚子架固定在工作台的所述X滑座的下面；x轴直线电机的所述X初级线圈固定在正交拖板的上面位于二条所述X轨基之间，X轴直线电机的所述X次级线圈固定在工作台的下面位于二条所述X滑座之间；Y轴直线电机的所述Y初级线圈固定在床身的二条所述Y轴连接座的前部之间，Y轴直线电机的所述Y次级线圈固定在正交拖板的二条所述Y轨基之间。
[0016]上述结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对装置主视图的面，后面为与所述前面相对的面。
[0017]工作原理及有益效果
[0018]工作时，在配套数控电脑的控制下，X轴直线电机、Y轴直线电机分别拖动正交拖板、工作台进行平面坐标寻的运动，协同由旋转伺服电机和滚珠丝杠副拖动的Z轴滑板引导主轴电机驱动刃具作三维寻的钻攻铣加工。
[0019]本装置利用直线电机拖动速度快，可达300米/分钟；加速度高，可达IOg ;定位精度高，可达±0.001毫米；运行无磨损；无行程长度限制，设计制造加长数控雕铣机床时，只需将初级线圈分段连接铺设在加长的床身上，不论有多长，均不会对机床运行系统刚度产生影响，使数控机床避免了由旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，提高了寻的加工效率、消除了定位精度的衰减、满足了任何行程长度的设计需求。
[0020]本装置的各项技术指标[0021]
主轴转速rpm15000
攻牙时主轴最高转速rpm6000
快速位移(x/y/z) m/min300/300/60
定位精度mm±0.001
重复精度mm±0.0005
最大钻孔直径mmΦ 63
主轴电机额定功率kW5.5
[0022]上述，本实用新型采用由直线电机来拖动X、Y轴滑板，由旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动Z轴滑板进行三维寻的钻铣加工的技术方案，克服了现有技术存在寻的效率低、定位精度衰减快、工作行程局限的问题与不足，所提供的一种高效数控钻铣加工机床，利用直线电机拖动速度快、加速度高、定位精度高、无磨损衰减、无行程长度限制的特性，使数控钻铣加工机床达到了提高寻的效率、消除定位精度衰减、工作行程长度不受限的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的一种高效数控钻铣加工机床的结构轴测示意图；
[0024]图2是本实用新型的一种高效数控钻铣加工机床的结构主视示意图。
[0025]下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步详细说明，但不应理解为对本实用新型的任何限制。
[0026]图中:床身1、立柱2、工作台3、正交拖板4、X滑座副5、X滚子导轨副51、Y滑座副
6、Y滚子导轨副61、Z滑座副7、Z滑板71、Z滚子导轨副72、Z滚动丝杠副73、Z伺服电机74、主轴电机75、X轴直线电机8、X初级线圈81、X次级线圈82、Y轴直线电机9、Y初级线圈91、Y次级线圈92。
【具体实施方式】
[0027]参阅图1~图2，本实用新型的一种高效数控钻铣加工机床，包括床身1、立柱2、工作台3、正交拖板4、X滑座副5、Y滑座副6、Z滑座副7、主轴电机75、X轴直线电机8、Y轴直线电机9，其中:所述的床身I为矩形平台状的中空铸铁质构件，床身I的底部四角设有床脚，床身I上面的边缘设有向上凸出的边框，床身I上面的中后部，沿长边中心线二侧对称设有二条向上凸出、前后方向的槽框状凸台称为Y轴连接座，床身I中空的内壁上设有纵横交错的加强筋；
[0028]所述的立柱2为矩形柱状的中空铸铁质构件，立柱2前面的上中部设有二条向前凸出、上下方向且相互平行的槽框状凸台称为Z轴连接座；
[0029]所述的工作台3为矩形平板状的铸铁质构件，工作台3的上面均布设有若干与长边平行的、用于固定工件的T形槽，工作台3的下面沿二侧长边分别设有向下凸出且相互平行的边框称为X滑座；
[0030]所述的正交拖板4为上下面分别设有X轨基和Y轨基的矩形板状钢质构件，正交拖板4的上面沿二侧长边分别设有向上凸出且相互平行的轨道称为X轨基，正交拖板的下面，位于短边中心线的二侧对称设有向下凸出的且相互平行的轨道称为Y轨基，所述X轨基和Y轨基俯视投影正交；
[0031 ] 所述的X滑座副5为由X滚子导轨副51和X轴直线电机8构成的X轴运动机构；
[0032]所述的Y滑座副6为由Y滚子导轨副61和Y轴直线电机9构成的Y轴运动机构；
[0033]所述的Z滑座副7为由Z滑板71、Z滚子导轨副72、Z滚动丝杠副73、Z伺服电机74构成的Z轴运动机构，其中，Z滑板71为承载主轴电机75的钢质滑块构件，Z滑板71的后面设有上下方向的二条平行的轨道称为Z轨基，所述Z滚动丝杠副73为由滚动丝杠和滚动螺母旋合构成的用于将旋转运动转换为直线运动的机械传动元件；所述Z伺服电机74为交流同步转动伺服电机；
[0034]所述的主轴电机75为变频调速驱动刃具作旋转运动的旋转式电机，主轴电机75的输出端设有夹持钻攻铣刃具的夹头；
[0035]所述的X轴直线电机8为由X初级线圈81、X次级线圈82构成，X初级线圈81和X次级线圈82作相对平行直线运动的伺服电机；
[0036]所述的Y轴直线电机9为由Y初级线圈91和Y次级线圈92构成，Y初级线圈91和Y次级线圈92作相对平行直线运动的伺服电机；
[0037]所述X滚子导轨副51、Y滚子导轨副61、Z滚子导轨副72为由截面呈V型滚道的导轨和装有滚子的滚子架构成的用于承载物体作直线运动的滚动轨道元件；
[0038]立柱2的下面固定连接在床身I的所述Y轴连接座后部的上面；Z滑板71通过所述Z滚子导轨副72连接在立柱2的前面，其中，Z滚子导轨副72的导轨固定在立柱2的所述Z轴连接座的前面，Z滚子导轨副72的滚子架固定在Z滑板71的所述Z轨基的后面；Z滚动丝杠副73的滚动丝杠连接在立柱2的二条所述Z轴连接座之间，Z滚动丝杠副73的滚动螺母连接在Z滑板71的二条所述Z轨基之间；Z伺服电机74固定在立柱2的所述Z轴连接座的上面且与Z滚动丝杠副73的滚动丝杠连接；主轴电机75固定装置在Z滑板71的前部；正交拖板4通过所述Y滚子导轨副61连接在床身I的所述Y轴连接座前部的上面，工作台3通过所述X滚子导轨副51连接在正交拖板4的上面；其中，Y滚子导轨副61的导轨固定在床身I的所述Y轴连接座的上面，Y滚子导轨副61的滚子架固定在正交拖板4的所述Y轨基的下面，X滚子导轨副51的导轨固定在正交拖板4的所述X轨基的上面，X滚子导轨副51的滚子架固定在工作台3的所述X滑座的下面；X轴直线电机8的所述X初级线圈81固定在正交拖板4的上面位于二条所述X轨基之间，X轴直线电机8的所述X次级线圈82固定在工作台3的下面位于二条所述X滑座之间；Y轴直线电机9的所述Y初级线圈91固定在床身I的二条所述Y轴连接座的前部之间，Y轴直线电机9的所述Y次级线圈92固定在正交拖板4的二条所述Y轨基之间。
[0039]上述结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对装置主视图的面，后面为与所述前面相对的面。
[0040]工作原理及有益效果
[0041]工作时，在配套数控电脑的控制下，X轴直线电机8、Y轴直线电机9分别拖动正交拖板4、工作台3进行平面坐标寻的运动，协同由旋转伺服电机和滚珠丝杠副拖动的Z轴滑板引导主轴电机75驱动刃具作三维寻的钻攻铣加工。[0042]本装置利用直线电机拖动速度快，可达300米/分钟；加速度高，可达IOg ;定位精度高，可达±0.001毫米；运行无磨损；无行程长度限制，设计制造加长数控雕铣机床时，只需将初级线圈分段连接铺设在加长的床身上，不论有多长，均不会对机床运行系统刚度产生影响，使数控机床避免了由旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，提高了寻的加工效率、消除了定位精度的衰减、满足了任何行程长度的设计需求。
[0043]本装置的各项技术指标
[0044]
【权利要求】
1.一种高效数控钻铣加工机床，包括床身(1)、立柱(2)、工作台(3)、正交拖板(4)、X滑座副(5)、Y滑座副(6)、Z滑座副(7)、主轴电机(75)、X轴直线电机⑶、Y轴直线电机(9)，其特征在于:所述的床身⑴为矩形平台状的中空铸铁质构件，床身⑴的底部四角设有床脚，床身(1)上面的边缘设有向上凸出的边框，床身(1)上面的中后部，沿长边中心线二侧对称设有二条向上凸出、前后方向的槽框状凸台称为Y轴连接座，床身(1)中空的内壁上设有纵横交错的加强筋； 所述的立柱(2)为矩形柱状的中空铸铁质构件，立柱(2)前面的上中部设有二条向前凸出、上下方向且相互平行的槽框状凸台称为Z轴连接座； 所述的工作台(3)为矩形平板状的铸铁质构件，工作台(3)的上面均布设有若干与长边平行的、用于固定工件的T形槽，工作台(3)的下面沿二侧长边分别设有向下凸出且相互平行的边框称为X滑座； 所述的正交拖板(4)为上下面分别设有X轨基和Y轨基的矩形板状钢质构件，正交拖板(4)的上面沿二侧长边分别设有向上凸出且相互平行的轨道称为X轨基，正交拖板的下面，位于短边中心线的二侧对称设有向下凸出的且相互平行的轨道称为Y轨基，所述X轨基和Y轨基俯视投影正交； 所述的X滑座副(5)为由X滚子导轨副(51)和X轴直线电机⑶构成的X轴运动机构； 所述的Y滑座副(6)为由Y滚子导轨副(61)和Y轴直线电机(9)构成的Y轴运动机构； 所述的Z滑座副(7)为由Z滑板(71)、Z滚子导轨副(72)、Z滚动丝杠副(73)、Z伺服电机(74)构成的Z轴运动机构，其中，Z滑板(71)为承载主轴电机(75)的钢质滑块构件，Z滑板(71)的后面设有上下方向的二条平行的轨道称为Z轨基，所述Z滚动丝杠副(73)为由滚动丝杠和滚动螺母旋合构成的用于将旋转运动转换为直线运动的机械传动元件；所述Z伺服电机(74)为交流同步转动伺服电机； 所述的主轴电机(75)为变频调速驱动刃具作旋转运动的旋转式电机，主轴电机(75)的输出端设有夹持钻攻铣刃具的夹头； 所述的X轴直线电机(8)为由X初级线圈(81)、X次级线圈(82)构成，X初级线圈(81)和X次级线圈(82)作相对平行直线运动的伺服电机； 所述的Y轴直线电机(9)为由Y初级线圈(91)和Y次级线圈(92)构成，Y初级线圈(91)和Y次级线圈(92)作相对平行直线运动的伺服电机； 所述X滚子导轨副(51)、Y滚子导轨副(61)、Z滚子导轨副(72)为由截面呈V型滚道的导轨和装有滚子的滚子架构成的用于承载物体作直线运动的滚动轨道元件； 立柱(2)的下面固定连接在床身(1)的所述Y轴连接座后部的上面；Z滑板(71)通过所述Z滚子导轨副(72)连接在立柱(2)的前面，其中，Z滚子导轨副(72)的导轨固定在立柱(2)的所述Z轴连接座的前面，Z滚子导轨副(72)的滚子架固定在Z滑板(71)的所述Z轨基的后面；Z滚动丝杠副(73)的滚动丝杠连接在立柱(2)的二条所述Z轴连接座之间，Z滚动丝杠副(73)的滚动螺母连接在Z滑板(71)的二条所述Z轨基之间2伺服电机(74)固定在立柱(2)的所述Z轴连接座的上面且与Z滚动丝杠副(73)的滚动丝杠连接；主轴电机(75)固定装置在Z滑板(71)的前部；正交拖板(4)通过所述Y滚子导轨副(61)连接在床身(1)的所述Y轴连接座前部的上面，工作台(3)通过所述X滚子导轨副(51)连接在正交拖板(4)的上面；其中，Y滚子导轨副(61)的导轨固定在床身(1)的所述Y轴连接座的上面，Y滚子导轨副(61)的滚子架固定在正交拖板(4)的所述Y轨基的下面，X滚子导轨副(51)的导轨固定在正交拖板(4)的所述X轨基的上面，X滚子导轨副(51)的滚子架固定在工作台(3)的所述X滑座的下面；X轴直线电机(8)的所述X初级线圈(81)固定在正交拖板(4)的上面位于二条所述X轨基之间，X轴直线电机(8)的所述X次级线圈(82)固定在工作台(3)的下面位于二条所述X滑座之间；Y轴直线电机(9)的所述Y初级线圈(91)固定在床身(1)的二条所述Y轴连接座的前部之间，Y轴直线电机(9)的所述Y次级线圈(92)固定在正交拖板(4)的二条所述Y轨基之间。
【文档编号】B23P23/00GK203712259SQ201420123533
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】伍爱民, 黄吉能, 徐建国, 俞湘, 王可长, 沈良永 申请人:宁波市凯博数控机械有限公司