一种操作空间可调的微型机床的制作方法

本发明属于微细加工技术领域，更具体地涉及一种操作空间可调的微型机床。

背景技术：

近年来，随着航空航天、电子通讯、汽车工业、生物医疗等制造装备技术的飞速发展，民用和国防等领域对微小型化产品的需求一直在不断增长，特征尺寸在μm级到mm级的精密三维微小零件的需求日益迫切，且对微小装置的功能以及可靠性等要求也越来越高。然而由于被加工零件材料、结构形状和生产成本的限制，使得传统的微机械电子系统和超精度加工技术受到了很大的限制。从而基于微型机床系统的微细制造技术以其相对制造精度和生产成本的综合优势受到国内外学术界和工业界的广泛关注，特别是微细铣削工艺具有加工任意材料、三维结构形状复杂外观尺度零件的能力，微细切削加工技术及其微小化机床的研究已成为现代制造领域研究的热点和前沿。

对于微铣削机床的结构设计主要有刚度要求、抗振性要求、内应力要求以及热变形要求等，而对于机床的总体布局和配置却总是灵活多变的，常见搭载结构主要有立式C型结构、立式龙门结构和卧式结构。

微铣削机床搭载完成后，其操作空间与工作台的行程密切相关，为了保证工作台具有较好的定位精度、重复定位精度以及直线度，同时考虑到经济性和可靠性，工作台的行程普遍较小，因而机床的操作空间受到很大的限制，且在实际的加工过程中可能需要在工作台上安装压力传感器、加速度传感器以及工件夹具等辅助装置，使得操作空间和有效工作空间均减小，带来测量、换刀等一系列操作的不便。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种操作空间可调的微型机床，该微型机床具有较大的操作空间。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种操作空间可调的微型机床，包括床身、X向精密位移平台、Y向精密位移平台、Z向精密位移平台、电主轴和工件夹具，所述床身包括基座和龙门立柱，在所述基座上安装有所述Y向精密位移平台，在所述Y向精密位移平台上安装有所述X向精密位移平台，在所述X向精密位移平台上安装有所述工件夹具，在所述龙门立柱的中下部设有横梁，在所述龙门立柱的中上部设有安装框，在所述龙门立柱的安装框内安装有Z向调节位移平台，在所述Z向调节位移平台的前面安装有所述Z向精密位移平台，在所述Z向精密位移平台的前面安装有所述电主轴。

所述电主轴采用电主轴夹具固定在所述Z向精密位移平台上，在所述龙门立柱的顶部设有配重托架，在所述配重托架上安装有转向槽轮，在所述龙门立柱的后面设有配重，在所述电主轴夹具上固定有配重托架，所述配重托架通过钢丝绳与配重连接，所述钢丝绳跨设在所述转向槽轮上。

所述工件夹具包括两个相对设置的夹紧块，在所述夹紧块的内侧设有装夹槽Ⅰ，在所述夹紧块的外侧设有装夹槽Ⅱ。

本发明具有的优点和积极效果是：通过采用具有中上部安装框的龙门立柱，并在龙门立柱中上部的安装框内安装Z向调节位移平台的结构，通过镶嵌的方式，在有效保证Z轴悬臂量不增的同时满足对Z向操作空间的扩大调整。通过在Z向精密位移平台的运动方向上添加秤砣式配重来实现自锁，使电主轴具有较高的定位精度。综上所述，本发明基于传统的搭载思路，结合了C型结构和龙门结构的优点，并进行了优化，采用镶嵌式结构，在龙门立柱上安装Z向调节位移平台，从而实现了机床操作空间的扩大调整，通过添加配重的形式实现了Z轴的自锁，并且具有结构简单、设计合理、配置灵活、可移植性强等优点，易于实现微小零件的高效率、高精度加工制造，可应用于微铣削加工技术领域，实用性强，市场前景广阔，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的Z向调节位移平台和Z向精密位移平台示意图；

图3为本发明的配重示意图；

图4为本发明的工件夹具示意图。

图中：1、基座；2、X向精密位移平台；3、龙门立柱；4、配重托架；5、Z向调节位移平台；6、配重支架；7、钢丝绳；8、Z向精密位移平台；9、电主轴；10、电主轴夹具；11、工件夹具；12、Y向精密位移平台；13、配重托盘；14、配重块；15、配重块定位杆；16、转向槽轮；17、悬挂螺钉；11-1、导向杆；11-2、滚花平头螺钉；11-3、夹紧块；11-4、定位螺钉；11-5、夹具体；11-6、夹具连接板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图4，一种操作空间可调的微型机床，包括床身、X向精密位移平台2、Y向精密位移平台12、Z向精密位移平台8、电主轴9和工件夹具11，所述床身包括基座1和龙门立柱3，在所述基座1上安装有所述Y向精密位移平台12，在所述Y向精密位移平台12上安装有所述X向精密位移平台2，在所述X向精密位移平台2上安装有所述工件夹具11，在所述龙门立柱3的中下部设有横梁，在所述龙门立柱3的中上部设有安装框，在所述龙门立柱3的安装框内安装有Z向调节位移平台5，在所述Z向调节位移平台5的前面安装有所述Z向精密位移平台8，在所述Z向精密位移平台8的前面安装有所述电主轴9。

所述Z向调节位移平台5采用镶嵌的方式装配在龙门立柱3中上部的安装框内，在不增加Z轴悬臂量的同时有效地对操作空间进行扩大调整。所述Z向调节位移平台5的行程可根据实际需要进行选择，为了保证有较大的调整范围，在定位精度选择上可以低于Z向精密位移平台8，该调节结构能够很好地保证足够的操作空间以及有效工作空间。

在本实施例中，所述电主轴9采用电主轴夹具10固定在所述Z向精密位移平台8上，在所述龙门立柱3的顶部设有配重托架6，在所述配重托架6上安装有转向槽轮16，在所述龙门立柱3的后面设有配重，在所述电主轴夹具10上固定有配重托架4，所述配重托架4通过钢丝绳7与配重连接，所述钢丝绳7跨设在所述转向槽轮16上。配重的设置能够使电主轴9具有较高的定位精度。在所述Z向精密位移平台8的运动方向上采用添加配重的形式进行自锁，配重的传动采用转向槽轮16和钢丝绳7组合，能够有效地保证运动过程的衔接性和连贯性。请参见图3，所述配重由多个配重块14组成，所述配重块14穿过配重块定位杆15垛叠在配重托盘13上，所述配重块定位杆15通过螺钉紧固在配重托盘13上，所述钢丝绳7跨越配重支架6上的转向槽轮16，且其两端分别通过悬挂螺钉17固定在配重托架4和配重块定位杆15上。其中，所述配重块14的数量以及重量可根据实际的配置情况进行相应的调整。所述工件夹具11包括两个相对设置的夹紧块11-3，在所述夹紧块11-3的内侧设有装夹槽Ⅰ，在所述夹紧块11-3的外侧设有装夹槽Ⅱ，通过调换夹紧块11-3的安装方向可以对夹具的装夹范围进行调整。请参见图4，工件夹具11由导向杆11-1、滚花平头螺钉11-2、夹紧块11-3、定位螺钉11-4、夹具体11-5、夹具连接板11-6组成。请参见图3，所述配重由多个配重块14组成，所述配重块14穿过配重块定位杆15垛叠在配重托盘13上，所述配重块定位杆15通过螺钉紧固在配重托盘13上，所述钢丝绳7跨越配重支架6上的转向槽轮16，且其两端分别通过悬挂螺钉17固定在配重托架4和配重块定位杆15上。所述基座1采用大理石制成的。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。