CN103240603A - 一种并联式钻铣床 - Google Patents

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梁斌
姜家杰
龙新海
陶福春
纪成
周洪岩
王石磊
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YANTAI JINHUI COPPER CO Ltd
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YANTAI JINHUI COPPER CO Ltd
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Abstract

本发明提供一种并联式钻铣床，包括床身、立柱、水平横向进给机构、水平纵向进给机构、垂直进给机构、主轴电机、主轴传动机构、主轴和刀具。所述水平横向进给机构包括水平横向伺服电机、滚珠丝杠机构、导轨滑块结构、水平横向支撑平台、精密连杆；所述水平纵向进给机构为3个，每个均包括水平纵向伺服电机、滚珠丝杠机构、导轨滑块结构、水平纵向支撑平台；所述垂直进给机构为3个，每个均包括垂直伺服电机、滚珠丝杠机构、导轨滑块结构、垂直支撑平台；垂直支撑平台上固联有主轴电机、主轴传动机构、主轴和刀具，刀具可拆卸地固定于主轴上；3个水平横向支撑平台之间采用精密连杆固联，且水平横向进给机构中滚珠丝杠机构的长度约为整个床身长度的1/3。本发明结构简单，成本低，加工精度高，具有一定的柔性，是加工长导轨型材的理想设备。

Description

一种并联式钻铣床
技术领域
本发明涉及一种并联式钻铣床，具体是一种加工高铁、地铁用长导轨型材的钻铣床。
背景技术
当前国内高铁、地铁技术发展日新月异，而导轨，尤其是长导轨(单根在4米以上)是制造高铁、地铁的主要部件之一，为了实现导轨的固定和对接，需要在导轨上加工出各种孔、平面及其它结构特征，但是传统的加工方式主要采用单一的滑座立柱式或龙门式数控设备，并且采用滚珠丝杠或精密齿轮齿条的传动方式，由于单一的滑座立柱式或龙门式结构在加工长导轨(单根在4米以上)时，如果采用精密齿轮齿条的传动方式，由于齿轮齿条结构本身传动精度就不如滚珠丝杠结构，加上这种传动方式需要的齿条长度很长，存在制造的累积误差，导致传动精度较低，并且机床加工时沿着齿条方向的空运行时间长，加工一根导轨往往需要来回运行数次，大大降低了加工效率；而如果采用滚珠丝杠的传动方式，需要的丝杠长度很长(6、7米或更长)，众所周知，丝杠属于精密传动件，加工成本高、难度大，尤其随着长度的增加，加工的成本和难度呈几何级数地增加，满足不了加工经济性的要求，同时还存在上述空运行时间长、加工效率低等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单、加工精度高、操作简便、工作效率高的并联式钻铣床。
本发明采用的技术方案是：一种并联式钻铣床，包括床身、立柱、水平横向进给机构(X向进给机构)、水平纵向进给机构(Y向进给机构)、垂直进给机构(Z向进给机构)、主轴电机、主轴传动机构、主轴和刀具。所述水平横向进给机构(X向进给机构)包括水平横向伺服电机(X轴伺服电机)、滚珠丝杠机构、导轨滑块结构、水平横向支撑平台、精密连杆；所述水平纵向进给机构(Y向进给机构)为3个，每个均包括水平纵向伺服电机(Y轴伺服电机)、滚珠丝杠机构、导轨滑块结构、水平纵向支撑平台；所述垂直进给机构(Z向进给机构)为3个，每个均包括垂直伺服电机(Z轴伺服电机)、滚珠丝杠机构、导轨滑块结构、垂直支撑平台；垂直支撑平台上固联有主轴电机、主轴传动机构、主轴和刀具，刀具可拆卸地固定于主轴上；其特征在于：3个水平横向支撑平台之间采用精密连杆固联，且水平横向进给机构中滚珠丝杠机构的长度约为整个床身长度的1/3。
更进一步地，所述水平纵向进给机构和垂直进给机构分别为2个，水平横向支撑平台对应为2个，且水平横向进给机构中滚珠丝杠机构长度相应地变为整个床身长度的大约1/2。
更进一步地，所述水平纵向进给机构和垂直进给机构分别为4～6个，水平横向支撑平台对应为4～6个，且水平横向进给机构中滚珠丝杠机构长度相应地变为整个床身长度的大约1/4～1/6。
更进一步地，所述每个主轴电机通过主轴传动机构驱动2个主轴。
更进一步地，所述每个立柱在横向方向上可通过独立的伺服电机单独驱动，从而可以根据需要调整立柱之间的距离，进一步提高加工的柔性。
由于采用以上技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明的钻铣床采用并联式结构，具有多个水平纵向进给机构和垂直进给机构，并且水平纵向进给机构和垂直进给机构均固定于水平横向支撑平台上，水平横向支撑平台之间通过精密连杆固联，使得在一个水平横向伺服电机的驱动下，通过滚珠丝杠及导轨滑块机构带动多个主轴在X方向上联动，从而相比于单一的滑座立柱式结构，大大缩短X方向上的滚珠丝杠长度，减少了X方向的运动累积误差，提高了加工的质量，同时也降低了X方向滚珠丝杠的制造成本和难度；此外，多个垂直进给机构上的主轴在主轴电机的驱动下可以同时进行加工，大大减少了机床空运行的时间，提高了加工的效率；并且每个垂直进给机构上可以固联两个主轴，从而进一步提高加工效率；每个立柱在横向方向上可通过独立的伺服电机单独驱动，从而可以根据需要调整立柱之间的距离，进一步提高加工的柔性；总之本发明结构简单，成本低，加工精度高，具有一定的柔性，是加工长导轨型材的理想设备。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的侧视图；
图4是本发明的实施例的一种变形结构；
图5是本发明的另一实施例的主视图；
图6是本发明的另一实施例的俯视图。
图中，1床身，2立柱，3水平横向进给机构，31水平横向伺服电机，32滚珠丝杠机构，33导轨滑块机构，34水平横向支撑平台，35精密连杆，4水平纵向进给机构，41水平纵向伺服电机，滚珠丝杠机构42，导轨滑块机构43，44水平纵向支撑平台，5垂直进给机构，51垂直伺服电机51，52滚珠丝杠机构，53导轨滑块机构，54垂直支撑平台，6主轴电机，7主轴传动机构，8主轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
图1-3所示为本发明的一优选实施例，一种并联式钻铣床，包括床身1、立柱2、水平横向进给机构3(X向进给机构)、水平纵向进给机构4(Y向进给机构)、垂直进给机构5(Z向进给机构)、主轴电机6、主轴传动机构7、主轴8和刀具(图中未画出)。所述水平横向进给机构3(X向进给机构)包括水平横向伺服电机31(X轴伺服电机)、滚珠丝杠机构32、导轨滑块结构33、水平横向支撑平台34、精密连杆35；所述水平纵向进给机构4(Y向进给机构)为3个，每个均包括水平纵向伺服电机41(Y轴伺服电机)、滚珠丝杠机构42、导轨滑块结构43、水平纵向支撑平台44；所述垂直进给机构5(Z向进给机构)为3个，每个均包括垂直伺服电机51(Z轴伺服电机)、滚珠丝杠机构52、导轨滑块结构53、垂直支撑平台54；垂直支撑平台54上固联有主轴电机6、主轴传动机构7、主轴8和刀具，刀具可拆卸地固定于主轴8上；3个水平横向支撑平台34之间采用精密连杆35固联，且水平横向进给机构3中滚珠丝杠机构32的长度约为整个床身1长度的1/3。
采用该钻铣床加工时，将工件放置于水平工作台上，并用夹具固定，调节精密连杆35的长度，使得每个主轴刀具之间的距离与工件加工位置相符，通过水平横向伺服电机31(X轴伺服电机)的驱动，由精密连杆35固联的3个水平横向支撑平台34在X方向上联动，从而带动其上的3个主轴8在X方向上联动，同时，水平纵向伺服电机41(Y轴伺服电机)驱动主轴8在Y方向上运动，垂直伺服电机51(Z轴伺服电机)驱动主轴8在Z方向上运动；其中Y方向和Z方向上每个电机之间相互独立，既可以单独驱动，也可以同时驱动，满足工件不同部位的不同加工要求，由于X方向上采用联动控制，从而大大缩短X方向上的滚珠丝杠机构32的长度，减少了X方向的运动累积误差，提高了加工长导轨时的质量，同时也降低了X方向滚珠丝杠的制造成本和难度，此外，3个垂直进给机构5(Z向进给机构)上的主轴8在主轴电机6的驱动下可以同时进行加工，大大减少了机床空运行的时间，提高了加工的效率。
图4为本发明优选实施例的一种变形结构，其中每个主轴电机6通过主轴传动机构7同时驱动2个主轴8，这可以进一步提高加工的效率。
图5-6为本发明的另一优选实施例，该并联式钻铣床的水平纵向进给机构和垂直进给机构分别为4个，且水平横向进给机构中滚珠丝杠机构长度相应地变为整个床身长度的大约1/4。
更进一步地，所述每个立柱2在横向方向上可通过独立的伺服电机单独驱动，从而可以根据需要调整立柱2之间的距离，进一步提高加工的柔性。
上述的实施例仅为一种具体的设计，本发明应不限于上述实施例的局限，凡符合本发明精神的设计均应包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种并联式钻铣床，包括床身(1)、立柱(2)、水平横向进给机构(3)、水平纵向进给机构(4)、垂直进给机构(5)、主轴电机(6)、主轴传动机构(7)、主轴(8)和刀具。所述水平横向进给机构(3)包括水平横向伺服电机(31)、滚珠丝杠机构(32)、导轨滑块结构(33)、水平横向支撑平台(34)、精密连杆(35)；所述水平纵向进给机构(4)为3个，每个均包括水平纵向伺服电机(41)、滚珠丝杠机构(42)、导轨滑块结构(43)、水平纵向支撑平台(44)；所述垂直进给机构(5)为3个，每个均包括垂直伺服电机(51)、滚珠丝杠机构(52)、导轨滑块结构(53)、垂直支撑平台(54)；垂直支撑平台(54)上固联有主轴电机(6)、主轴传动机构(7)、主轴(8)和刀具，刀具可拆卸地固定于主轴(8)上；其特征在于：3个水平横向支撑平台(34)之间采用精密连杆(35)固联，且水平横向进给机构(3)中滚珠丝杠机构(32)的长度约为整个床身(1)长度的1/3。
2.如权利要求1所述的并联式钻铣床，其中水平纵向进给机构(4)和垂直进给机构(5)分别为2个，水平横向支撑平台(34)对应选为2个，且水平横向进给机构(3)中滚珠丝杠机构(32)的长度相应地约为整个床身(1)长度的1/2。
3.如权利要求1所述的并联式钻铣床，其中水平纵向进给机构(4)和垂直进给机构(5)分别为4-6个，水平横向支撑平台(34)对应选为4-6个，且水平横向进给机构(3)中滚珠丝杠机构(32)的长度相应地约为整个床身(1)长度的1/4～1/6。
4.如权利要求1-3之一所述的并联式钻铣床，其中所述每个主轴电机(6)通过主轴传动机构(7)驱动2个主轴(8)。
5.如权利要求1-3之一所述的并联式钻铣床，其中所述每个立柱(2)在横向方向上可通过独立的伺服电机单独驱动，从而可以根据需要调整立柱(2)之间的距离，进一步提高加工的柔性。
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