专利名称：平面磨床重心平衡驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磨床，尤其是涉及一种高精度磨床的重心平衡驱动装置。
背景技术：
机床是加工的基础，随着现代工业技术和高性能科技产品对机械零件的加工精 度、表面粗糙度、表面完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求越来越高，对于机床的 设计制造就有了更高的要求，机床的高精化、高运动效率是市场需求和技术发展的必然结^ ο磨床是金切行业的一个重要分支，随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表 面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要，尤其在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航 空航天等行业，磨床正在发挥着越来越大的作用。磨床是机床中的精密产品，在机械加工的 各种方法中，往往以磨削作为最终精加工的手段，即用磨削的方法加工出所要求的尺寸精 度及形位精度。传统平面磨床用于加工各种零件的平面，随着数控技术的发展，现阶段平面磨床 不仅用于水平平面加工，而且转向成形、台阶、切入、快速抖动、三维空间曲线等表面磨削加 工。由于平面磨床的加工方法不同，其布局类型也各不相同，通常分卧轴矩台、卧轴圆台、立 轴矩台、立轴圆台等四种类型。在平面磨床的各类结构形式中，磨头的直线运动精度及速度 直接制约零件的加工质量和效率。目前，中小型卧轴、立轴矩台平面磨床的结构通常均T型床身，磨头主轴箱为单立 柱侧挂形式；而大型卧轴矩台平面磨床一般采用T型床身，主轴箱采用双立柱框架式支撑 形式；大型立轴矩台平面磨床，采用矩形床身，主轴箱固定在双立柱龙门式横梁导轨上。在 已有的磨头主轴箱结构形式及驱动方式中，并未考虑重心驱动等问题。即在加工过程中主 轴箱的直线运动的驱动力没有考虑准确作用在承载主轴箱的运动件重心上，因而在高磨削 速度尤其在较大横向进给速度条件下，容易引起磨床磨头主轴箱在运动过程中出现振动， 以及使机床构件发生弯曲和变形，在精密及超精密磨削加工中将直接影响工件表面的加工 精度。因此，本发明提出主轴箱驱动的箱式中空重心平衡驱动装置，以实现磨削加工中主轴 箱运动更加平稳和具有更高运动精度，从而提高机床加工精度。申请号为03U9522. 3的中国专利申请公开了一种机床主轴箱的回转及其平衡机 构，设置有可沿立柱导轨垂直上、下移动的滑鞍和平衡由滑枕移动及主轴箱转动的位置变 化引起的主轴箱重心变化的液压油缸；主轴箱支承在水平固定于滑鞍上的回转轴上，可绕 该回转轴于垂直平面内摆动；该液压油缸两端分别与滑鞍和主轴箱连接。该发明是为了解 决机床主轴箱的回转及其重心变化平衡的技术问题，但引入了液压缸及平衡机构，其结构 及控制较为复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种可显著提高磨头主轴箱直线运动的平稳性和精度的平面磨床重心平衡驱动装置。本发明设有底座、立柱、立柱直线导轨副、立柱驱动伺服电机、立柱传动箱、立柱驱 动滚珠丝杠副、主轴箱驱动伺服电机、主轴箱传动箱、主轴箱驱动滚珠丝杠副和主轴箱直线 导轨副；立柱设于底座上，立柱为箱式中空结构，立柱两侧与底座两侧之间通过立柱直线 导轨副配合，立柱驱动伺服电机和立柱传动箱均设于底座上，立柱传动箱的动力的输入件 与立柱驱动伺服电机输出轴连接，立柱传动箱动力的输出件与立柱驱动滚珠丝杠副的丝杆 连接，立柱驱动滚珠丝杠副的丝杆设于底座上，立柱驱动滚珠丝杠副的丝母设于立柱上；主 轴箱驱动伺服电机和主轴箱传动箱均设于立柱上，主轴箱传动箱的动力的输入件与主轴箱 驱动伺服电机输出轴连接，主轴箱传动箱的动力的输出件与主轴箱驱动滚珠丝杠副的丝杠 连接，主轴箱驱动滚珠丝杠副的丝母设于外部主轴箱上，立柱前端通过主轴箱直线导轨副 与外部主轴箱配合。所述立柱直线导轨副最好设有2条立柱直线导轨、至少4个立柱滑块和至少4个 立柱滑块压块，2条立柱直线导轨对称设于底座上端面两侧，每条立柱直线导轨设至少2个 立柱滑块，各立柱滑块与立柱直线导轨配合，每个立柱滑块压块压在1个立柱滑块上且与 该立柱滑块连接；所述立柱两侧设有2对称的直线导轨支架，各立柱滑块压块与直线导轨 支架连接。所述立柱滑块可直接市购。所述立柱传动箱最好为带轮传动机构，设有主带轮、从带轮和齿形同步带，主带轮 通过齿形同步带与从带轮连接，所述立柱传动箱的动力的输入件为主带轮，所述立柱传动 箱动力的输出件为从带轮。所述齿形同步带最好为圆弧齿形同步带。所述立柱驱动滚珠丝杠副的丝杆轴线最好是与立柱直线导轨副的立柱直线导轨 平行，且处于立柱的左右对称面上。所述主轴箱直线导轨副最好设有2条主轴箱直线导轨、至少4个主轴箱滑块和至 少4个主轴箱滑块压块，2条主轴箱直线导轨对称垂直设于立柱前端面，每条主轴箱直线导 轨上设至少2个立柱滑块，每个立柱滑块与立柱直线导轨配合，每个主轴箱滑块压块压在1 个主轴箱滑块上且与该主轴箱滑块连接，各主轴箱滑块压块外接主轴箱。所述个主轴箱滑 块可直接市购。所述主轴箱传动箱最好为带轮传动机构，设有主带轮、从带轮和齿形同步带，主带 轮通过齿形同步带与从带轮连接，所述主轴箱传动箱的动力的输入件为主带轮，所述主轴 箱传动箱的动力的输出件为从带轮。所述齿形同步带最好为圆弧齿形同步带。所述主轴箱驱动滚珠丝杠副的丝杆轴线最好是与立柱直线导轨副的立柱直线导 轨垂直，且处于立柱的左右对称面上。与现有技术比较，本发明具有如下突出优点和效果将立柱与主轴箱(指外部的磨头主轴箱)配置在底座两侧的立柱直线导轨之间， 通过立柱两侧的直线导轨支架与底座两侧之间的立柱直线导轨副配合，容易保证立柱与主 轴箱结构的重心在立柱运动平面上，能较好抑制驱动时产生的振动和弯曲，即使在进行高 速运动时，重心也不会发生变化，从而实现对立柱及主轴箱的稳定及高精度平移驱动。在设 计时可运用三维设计软件计算出立柱、主轴箱结构总重量的重心位置，或在装配中用实验 方法获得该重心位置，然后确定直线导轨支架在立柱两侧的固定位置，可准确地保证立柱、主轴箱结构总重量的重心在立柱直线导轨的立柱滑块平面上。由于立柱前端面设有主轴箱 直线导轨副，又可实现主轴箱平稳及高精度的垂直移动。由此可见，采用本发明，可显著提 高磨头主轴箱直线运动的平稳性和高精度。
图1为本发明实施例的结构示意图。图2为图1的侧视图。图3为图1的后视图。图4为图1的俯视图。
具体实施例方式以下实施例结合附图对本发明作进一步的说明。参见图1 4，本发明实施例设有底座1、立柱8、立柱驱动伺服电机2、立柱传动箱 3、立柱驱动滚珠丝杠副14、立柱直线导轨4、6个立柱滑块5、2个直线导轨支架7、6个压块 6、主轴箱驱动伺服电机10、主轴箱传动箱9、主轴箱驱动滚珠丝杠副11、2条主轴箱直线导 轨13和4个主轴箱滑块12。底座1上端面设有2条对称平行的直线导轨4。立柱8为箱式中空结构，2个对称 的直线导轨支架7设于立柱8两侧。每个直线导轨支架7底端连接3个压块6，3个压块6 与3个立柱滑块5 —一对应固连，3个立柱滑块5与1条直线导轨4直线滚动配合(因为在 立柱滑块5中设有滚子，立柱滑块5可直接采购)。其中2个立柱滑块5设于直线导轨支 架7底端前部，另1个立柱滑块5设于直线导轨支架7底端后部，这样可提高承载的合理性 (因为立柱8前端需要外接主轴箱，立柱8前端负重较大)。连接的3个立柱滑块5与1条 直线导轨4滑动配合。这样的结构即在立柱8两侧与底座1上端面之间设了高精度的直线 滚动导轨副，可保证立柱8前后平移时的平稳和高精度。立柱驱动伺服电机2设于底座1 上，立柱驱动伺服电机2通过立柱传动箱3 (内部为带轮传动机构)带动立柱驱动滚珠丝杠 副14的丝杠转动，丝杠转动带动固设于立柱8底部的丝母前后移动，即实现驱动立柱8沿 直线导轨4前后平移。2条主轴箱直线导轨13对称设于立柱8的前端面上，每条主轴箱直线导轨13设2 个主轴箱滑块12，主轴箱滑块12内设滚子，主轴箱滑块12与主轴箱直线导轨13构成高精 度的直线滚动导轨副(主轴箱滑块12可直接采购)。主轴箱驱动伺服电机10和主轴箱传 动箱9设于立柱8的顶面，主轴箱驱动伺服电机10通过主轴箱传动箱9 (内部为带轮传动 机构)带动主轴箱驱动滚珠丝杠副11，主轴箱驱动滚珠丝杠副11的丝杠转动会带动设于外 部主轴箱上的丝母上下移动，即实现主轴箱沿主轴箱直线导轨13上下移动。在实际使用中，可通过设计时运用三维设计软件计算出立柱8及主轴箱结构总重 量的重心位置，或在装配中用实验方法获得该重心位置，然后确定直线导轨支架7在立柱8 两侧的固定位置，从而可较准确地保证立柱8及主轴箱结构总重量的重心在立柱直线导轨 4的立柱滑块5平面上，有效减小振动，实现平稳和高精度的驱动。
权利要求
1.平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于设有底座、立柱、立柱直线导轨副、立柱驱 动伺服电机、立柱传动箱、立柱驱动滚珠丝杠副、主轴箱驱动伺服电机、主轴箱传动箱、主轴 箱驱动滚珠丝杠副和主轴箱直线导轨副；立柱设于底座上，立柱为箱式中空结构，立柱两侧与底座两侧之间通过立柱直线导轨 副配合，立柱驱动伺服电机和立柱传动箱均设于底座上，立柱传动箱的动力的输入件与立 柱驱动伺服电机输出轴连接，立柱传动箱动力的输出件与立柱驱动滚珠丝杠副的丝杆连 接，立柱驱动滚珠丝杠副的丝杆设于底座上，立柱驱动滚珠丝杠副的丝母设于立柱上；主轴 箱驱动伺服电机和主轴箱传动箱均设于立柱上，主轴箱传动箱的动力的输入件与主轴箱驱 动伺服电机输出轴连接，主轴箱传动箱的动力的输出件与主轴箱驱动滚珠丝杠副的丝杠连 接，主轴箱驱动滚珠丝杠副的丝母设于外部主轴箱上，立柱前端通过主轴箱直线导轨副与 外部主轴箱配合。
2.如权利要求1所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述立柱直线导轨副 设有2条立柱直线导轨、至少4个立柱滑块和至少4个立柱滑块压块，2条立柱直线导轨对 称设于底座上端面两侧，每条立柱直线导轨设至少2个立柱滑块，各立柱滑块与立柱直线 导轨配合，每个立柱滑块压块压在1个立柱滑块上且与该立柱滑块连接；所述立柱两侧设 有2对称的直线导轨支架，各立柱滑块压块与直线导轨支架连接。
3.如权利要求1所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述立柱传动箱为带 轮传动机构，设有主带轮、从带轮和齿形同步带，主带轮通过齿形同步带与从带轮连接，所 述立柱传动箱的动力的输入件为主带轮，所述立柱传动箱动力的输出件为从带轮。
4.如权利要求3所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述齿形同步带为圆 弧齿形同步带。
5.如权利要求1所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述立柱驱动滚珠丝 杠副的丝杆轴线是与立柱直线导轨副的立柱直线导轨平行，且处于立柱的左右对称面上。
6.如权利要求1所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述主轴箱直线导轨 副设有2条主轴箱直线导轨、至少4个主轴箱滑块和至少4个主轴箱滑块压块，2条主轴箱 直线导轨对称垂直设于立柱前端面，每条主轴箱直线导轨上设至少2个立柱滑块，每个立 柱滑块与立柱直线导轨配合，每个主轴箱滑块压块压在1个主轴箱滑块上且与该主轴箱滑 块连接，各主轴箱滑块压块外接主轴箱。
7.如权利要求1所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述主轴箱传动箱为 带轮传动机构，设有主带轮、从带轮和齿形同步带，主带轮通过齿形同步带与从带轮连接， 所述主轴箱传动箱的动力的输入件为主带轮，所述主轴箱传动箱的动力的输出件为从带 轮。
8.如权利要求7所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述齿形同步带为圆 弧齿形同步带。
9.如权利要求1所述的平面磨床重心平衡驱动装置，其特征在于所述主轴箱驱动滚 珠丝杠副的丝杆轴线是与立柱直线导轨副的立柱直线导轨垂直，且处于立柱的左右对称面 上。
全文摘要
平面磨床重心平衡驱动装置，涉及一种磨床。提供一种可显著提高磨头主轴箱直线运动的平稳性和精度的平面磨床重心平衡驱动装置。设有底座、立柱、立柱直线导轨副、立柱驱动伺服电机、立柱传动箱、立柱驱动滚珠丝杠副、主轴箱驱动伺服电机、主轴箱传动箱、主轴箱驱动滚珠丝杠副和主轴箱直线导轨副；立柱两侧与底座两侧之间通过立柱直线导轨副配合，立柱传动箱的动力的输入件与立柱驱动伺服电机输出轴连接，立柱传动箱动力的输出件与立柱驱动滚珠丝杠副的丝杆连接；主轴箱传动箱的动力的输入件与主轴箱驱动伺服电机输出轴连接，主轴箱传动箱的动力的输出件与主轴箱驱动滚珠丝杠副的丝杠连接，立柱前端通过主轴箱直线导轨副与外部主轴箱配合。
文档编号B24B7/00GK102133724SQ20101061859
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者王振忠, 郭隐彪 申请人:厦门大学