CN101623824A - 龙门式五轴数控加工机床 - Google Patents

Abstract

一种龙门式五轴数控加工机床，属于数控机械加工领域。其技术方案为：将传统的立柱替换为X向导轨，这样对横梁的支撑力大，能够确保横梁沿着X向导轨稳定移动，加上与Z轴伺服驱动总成固定连接的自动双向旋转副能够带动电主轴绕着水平A轴旋转和沿着电主轴C轴旋转，Z轴伺服驱动总成还能够沿着横梁移动即实现Y轴移动，这样能够在避免工作台旋转和移动的前提下即在工作台相对地面静止的前提下，巧妙的实现五轴数控加工，克服了依靠工作台移动和旋转而带来的占地面积大的缺点，可以实现大部件的高精度数控加工。

Description

龙门式五轴数控加工机床

技术领域

本发明涉及一种五轴数控加工机床，尤其涉及一种龙门式五轴数控加工机床。

背景技术

随着20世纪60年代微处理器出现，世界进入了一个全新的五轴时代，用计算机才可以实现的多轴控制机床迅速兴起，它广泛地适用于航空航天工业，造船业，发电业及机械制造业。

与本发明最接近的现有技术为公开号为：CN101439422A，公开日为：2009年5月27日的发明专利申请，它公开了一种小型五轴联动数控铣床，其技术方案为：它包括龙门框架式床身，龙门框架式床身固装在底座上，它其立柱和横梁均是固定的，其通过如下方式实现五轴驱动的：X轴伺服驱动总成固装在龙门框架式床身上，底座的上端面上固装有Y轴伺服驱动总成，Z轴平板与X轴伺服驱动总成连接，Z轴伺服驱动总成固装在Z轴平板上，电主轴固装在Z轴伺服驱动总成上，气缸与Z轴伺服驱动总成连接，显微镜与Z轴伺服驱动总成连接，内装有电机的工作转台通过驱动电机驱动，并构成绕Z轴旋转、绕Y轴翻转的复合转台。由于其利用工作台的旋转实现五轴数控加工，因此，其只能做成小型的数控加工机床，由于其相对占地面积大，因此，不适合加工较大的零部件。

发明内容

本发明是针对现有技术所存在的缺点，而提供了一种全新的实现五轴数控加工设计方式，克服了利用工作台旋转实现五轴加工的弊端，其加工精度高，可以做成中大型甚至超大型的五轴数控加工机床。

本发明是通过如下技术措施实现的：一种龙门式五轴数控加工机床，它包括工作台、框架，安装在框架上的Z轴伺服驱动总成，Z轴伺服驱动总成上安装有电主轴，所述框架包括两个平行的X向导轨，X向导轨与基座固定连接，两个X向导轨上之间横跨安装有横梁，所述横梁与X向导轨之间设置有X轴伺服驱动总成；所述电主轴安装在自动双向旋转副上，所述自动双向旋转副安装在Z轴伺服驱动总成上，所述Z轴伺服驱动总成与横梁之间设置有Y轴伺服驱动总成，所述自动双向旋转副能够带动电主轴绕着水平A轴旋转和沿着电主轴中心轴线C轴旋转，所述A轴和C轴垂直布置。

本发明的具体特点还有，上述自动双向旋转副包括与Z轴伺服驱动总成固定连接的C轴固定支架，C轴固定支架上固定C轴伺服电机，C轴伺服电机与C轴摆线减速机连接，C轴摆线减速机输出端固定CA旋转副，CA旋转副上还固定有A轴伺服电机，A轴伺服电机连接有A轴摆线减速机，A轴摆线减速机输出端与电主轴支架连接，电主轴支架上固定安装有电主轴。

上述X向导轨与基座之间通过数组调整楔铁组件固定连接。

上述调整楔铁组件包括通过斜面配合两块楔铁，两块楔铁的坡角相同，位于上楔铁与下滑趋势相对的方向设置有拉紧螺栓，拉紧螺栓的螺纹端与上楔铁紧固连接，拉紧螺栓的螺头端与下楔铁紧固连接，上、下楔铁之间设置有双头螺栓，双头螺栓的下部配合的螺母与基座固定连接，双头螺栓穿过上、下楔铁后与X向导轨固定连接。

上述横梁的两端固定滑轨座，滑轨座紧固有滑块，滑块与方轨构成滑块副，所述方轨固定在X向导轨上。

上述滑轨座上固定有X轴伺服驱动总成的X向伺服电机，X向伺服电机与减速机连接，减速机输出轴上固定有齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条固定在X向导轨上。

上述横梁上固定有齿条，齿条与齿轮啮合，齿轮轴与减速机输出轴连接，减速机与Y轴伺服驱动总成的Y向伺服电机连接，Y向伺服电机与Y向滑板固定连接，Y向滑板上固定滑块座，滑块座上固定有滑块，滑块与方轨配合，方轨固定在横梁上。

上述Z轴伺服驱动总成包括Z向伺服电机，Z向伺服电机与减速机连接，减速机输出轴连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠与丝母座配合，丝母座固定在Z向滑板上，Z向滑板与自动双向旋转副固定连接。

上述Z向滑板与C轴固定支架固定连接。

上述工作台上设置有旋转轴。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于采用了将传统的立柱替换为X向导轨，这样对横梁的支撑力大，能够确保横梁沿着X向导轨稳定移动，加上与Z轴伺服驱动总成固定连接的自动双向旋转副能够带动电主轴绕着水平A轴旋转和沿着电主轴C轴旋转，Z轴伺服驱动总成还能够沿着横梁移动即实现Y轴移动，这样能够在避免工作台旋转和移动的前提下即在工作台相对地面静止的前提下，巧妙的实现五轴数控加工，克服了依靠工作台移动和旋转而带来的占地面积大的缺点，可以实现大部件的高精度数控加工；其中自动双向旋转副的设计能够保证电主轴与C轴伺服电机输出轴的同轴度，保证提高加工精度，能够满足高精度部件的加工要求；其中的调整楔铁结构使得X向导轨能够根据需要加长，加长时只要相应增加数组调整楔铁结构支撑件即可实现稳定的支撑，同样横梁也可以实现加长。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为本发明具体实施方式中自动双向旋转副的结构示意图。

图4为图1的局部放大图。

图5为本发明调整楔铁结构的结构示意图。

图6为图5的右视图。

图7为图5的左视图。

图8为图6的A-A剖视图。

图中，1、基座，2、X向导轨，3、齿条，4、减速机，5、X向伺服电机，6、滑轨座，7、横梁，8、螺母，9、上楔铁，10、双头螺栓，11、下楔铁，12、Z向滑板，13、丝母座，14、滚珠丝杠，15、Y向滑板，16、电机座，17、Z向伺服电机，18、减速机，19、联轴器，20、滑块，21、方轨，22、滑块，23、工作台，24、Y向伺服电机，25、减速机，26、齿条，27、电机支架，28、气缸，29、方轨，30、气缸下支架，31、C轴固定支架安装板，32、气缸上支架，33、C轴固定支架安装板，34、C轴固定支架，35、C轴伺服电机，36、C轴固定端盖，37、C轴摆线减速机，38、法兰，39、CA旋转副，40、A轴摆线减速机，41、A轴伺服电机，42、法兰，43、主轴支架，44、电主轴，45、A轴，46、C轴，47、拉紧螺栓。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1、图2所示一种龙门式五轴数控加工机床，它包括工作台23、框架，安装在框架上的Z轴伺服驱动总成，Z轴伺服驱动总成上安装有电主轴44，所述框架包括两个平行的X向导轨2，X向导轨2与基座1固定连接，两个X向导轨2上之间横跨安装有横梁7，所述横梁7与X向导轨2之间设置有X轴伺服驱动总成；所述电主轴44安装在自动双向旋转副上，所述自动双向旋转副安装在Z轴伺服驱动总成上，所述Z轴伺服驱动总成与横梁7之间设置有Y轴伺服驱动总成，所述自动双向旋转副能够带动电主轴绕着水平A轴旋转和沿着电主轴中心轴线C轴旋转，所述A轴与C轴垂直布置；所述工作台23相对地面静止，当然，所述工作台上还可设置有旋转轴。

其中，如图3所示，自动双向旋转副包括与Z轴伺服驱动总成固定连接的C轴固定支架34，C轴固定支架34上固定有C轴固定端盖36，C轴固定端盖36外端固定C轴伺服电机35，C轴固定端盖36另一端通过法兰38固定C轴摆线减速机37，C轴摆线减速机37输出端固定CA旋转副39，其中，CA旋转副39采用90度折板，折板的呈90度夹角的两部分上分别固定有C轴摆线减速机37和A轴摆线减速机40，A轴摆线减速机40与A轴伺服电机41连接，A轴摆线减速机40与电主轴支架43连接，电主轴支架43上固定安装有电主轴44。

如图1、图2所示，X向导轨与基座之间通过数组调整楔铁组件固定连接。如图4、图5所示，调整楔铁组件包括通过斜面配合两块楔铁，两块楔铁的坡角相同，位于上楔铁9与下滑趋势相对的方向设置有拉紧螺栓47，拉紧螺栓47的螺纹端与上楔铁9紧固连接，拉紧螺栓47的螺头端与下楔铁11紧固连接，上、下楔铁9、11之间设置有双头螺栓10，双头螺栓的下部配合的螺母8与基座1固定连接，双头螺栓10穿过上、下楔铁9、11后与X向导轨2固定连接。

X轴伺服驱动总成通过如下方式实现：横梁7的两端固定滑轨座6，滑轨座6紧固有滑块22，滑块22与方轨21构成滑块副，所述方轨21固定在

X向导轨上2。滑轨座6上固定有X轴伺服驱动总成的X向伺服电机5，X向伺服电机5与减速机4连接，减速机4输出轴上固定有齿轮，齿轮与齿条3啮合，齿条3固定在X向导轨2上。

Y轴伺服驱动总成通过如下方式实现：横梁7上固定有齿条26，齿条26与齿轮啮合，齿轮轴与减速机25输出轴连接，减速机25与Y轴伺服驱动总成的Y向伺服电机24连接，Y向伺服电机24通过电机支架与Y向滑板15固定连接，Y向滑板15上固定滑块座，滑块座上固定有滑块，滑块与方轨配合，方轨29固定在横梁7上。

Z轴伺服驱动总成通过如下方式实现：它包括Z向伺服电机17，Z向伺服电机17与减速机18连接，减速机18输出轴连接有滚珠丝杠14，滚珠丝杠14与丝母座13配合，丝母座13固定在Z向滑板12上，Z向滑板12下端与自动双向旋转副固定连接。Z向滑板12与C轴固定支架34固定连接。

A轴驱动总成：CA旋转副39另一端外侧固定A轴伺服电机41，内侧通过法兰42固定A轴摆线减速机40，A轴摆线减速机40输出端固定主轴支架43，主轴支架43固定电主轴44，A轴摆线减速机40输出端带动主轴支架43从而带动电主轴44实现A轴旋转。

C轴驱动总成：C轴固定支架34固定在C轴固定支架安装板33上，有C轴固定端盖36固定在C轴固定支架上34，C轴固定端盖36外端固定C轴伺服电机35，C轴固定端盖36另一端通过法兰38固定C轴摆线减速机37，C轴摆线减速机37输出端固定CA旋转副39，从而CA旋转副实现绕C轴旋转。

本发明中还设置有平衡气缸总成，气缸28固定于气缸上支架32上，气缸上支架32固定于Y向滑板上，气缸下支架30固定在Z向滑板上，通过气缸28带动气缸下支架30，实现气缸辅助滚珠丝杠14的直线运动。

本发明未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种龙门式五轴数控加工机床，它包括工作台、框架，安装在框架上的Z轴伺服驱动总成，Z轴伺服驱动总成上安装有电主轴，其特征是，所述框架包括两个平行的X向导轨，X向导轨与基座固定连接，两个X向导轨上之间横跨安装有横梁，所述横梁与X向导轨之间设置有X轴伺服驱动总成；所述电主轴安装在自动双向旋转副上，所述自动双向旋转副安装在Z轴伺服驱动总成上，所述Z轴伺服驱动总成与横梁之间设置有Y轴伺服驱动总成，所述自动双向旋转副能够带动电主轴绕着水平A轴旋转和沿着电主轴中心轴线C轴旋转，所述A轴和C轴垂直布置。

2、根据权利要求1所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述自动双向旋转副包括与Z轴伺服驱动总成固定连接的C轴固定支架，C轴固定支架上固定C轴伺服电机，C轴伺服电机与C轴摆线减速机连接，C轴摆线减速机输出端固定CA旋转副，CA旋转副上还固定有A轴伺服电机，A轴伺服电机连接有A轴摆线减速机，A轴摆线减速机输出端与电主轴支架连接，电主轴支架上固定安装有电主轴。

3、根据权利要求1或2所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述X向导轨与基座之间通过数组调整楔铁组件固定连接。

4、根据权利要求3所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述调整楔铁组件包括通过斜面配合两块楔铁，两块楔铁的坡角相同，位于上楔铁与下滑趋势相对的方向设置有拉紧螺栓，拉紧螺栓的螺纹端与上楔铁紧固连接，拉紧螺栓的螺头端与下楔铁紧固连接，上、下楔铁之间设置有双头螺栓，双头螺栓的下部配合的螺母与基座固定连接，双头螺栓穿过上、下楔铁后与X向导轨固定连接。

5、根据权利要求1或2所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述横梁的两端固定滑轨座，滑轨座紧固有滑块，滑块与方轨构成滑块副，所述方轨固定在X向导轨上。

6、根据权利要求5所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述滑轨座上固定有X轴伺服驱动总成的X向伺服电机，X向伺服电机与减速机连接，减速机输出轴上固定有齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条固定在X向导轨上。

7、根据权利要求1或2所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述横梁上固定有齿条，齿条与齿轮啮合，齿轮轴与减速机输出轴连接，减速机与Y轴伺服驱动总成的Y向伺服电机连接，Y向伺服电机与Y向滑板固定连接，Y向滑板上固定滑块座，滑块座上固定有滑块，滑块与方轨配合，方轨固定在横梁上。

8、根据权利要求1或2所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述Z轴伺服驱动总成包括Z向伺服电机，Z向伺服电机与减速机连接，减速机输出轴连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠与丝母座配合，丝母座固定在Z向滑板上，Z向滑板与自动双向旋转副固定连接。

9、根据权利要求8所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述Z向滑板与C轴固定支架固定连接。

10、根据权利要求1所述的龙门式五轴数控加工机床，其特征是，所述工作台上设置有旋转轴。

Images