CN104002176A - 一种外挂式副主轴 - Google Patents

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刘俊达
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/32—Feeding working-spindles

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Abstract

本发明涉及一种外挂式副主轴，该外挂式副主轴为独立产品，可单独出售，单独使用或与其他机械设备联用，其结构包括安装固定连接板(1)，可调式分度盘(2)，滑动垫板(3)，精密导轨(6)，直线滑块(7)，主轴安装座(9)，高速主轴(10)；所述的安装固定连接板(1)固定在主轴(103)上，所述的可调式分度盘(2)，滑动垫板(3)依次设置在安装固定连接板(1)上，所述的滑动垫板(3)上设有精密导轨(6)，所述的主轴安装座(9)通过直线滑块(7)安装在精密导轨(6)上，所述的高速主轴(10)安装在主轴安装座(9)上。与现有技术相比，本发明具有效率高、结构简单、使用方便等优点。

Description

一种外挂式副主轴
技术领域
本发明涉及一种外挂式副主轴，尤其是涉及一种作为独立产品的外挂式副主轴，可单独出售，单独使用或与其他机械设备联用。
背景技术
目前，数控机床Z轴的驱动方式多为马达带动丝杠传动，实现Z轴的运动，而主轴大部分为低数主轴(20000转以下)。限于现有数控机床的丝杠传动，在使用过程中无法避免丝杠的缺陷所带来的弊端，列如抖动，反向间隙误差，温升，加速度慢，无法高速直线运动等。而低数主轴又无法完成一些特殊的工艺，达到特殊的加工效果。但是此种数控机床现今的市场占有率高，大部分的市场任务也能达成，并没有到需要更新换代成直线电机高速主轴机床的时候，况且直线电机设备价格高昂，现今市场的加工工艺，对直线电机机床的需求量也并不是很大。
另，现设备市场也已经有利用直线电机驱动各轴运动或配备高速主轴(30000转以上)的设备，但是设备造价异常昂贵，通用性差，行业内暂无能力大范围利用。
介于现在加工制造业的大环境，传统设备市场占有量大，但不利于达到现有较高的加工精度和要求，而直线电机设备或高转数主轴虽然精度可以保证，并可达到一些特殊的加工要求，但是又存在价格高昂，通用性差，市场需求量不大等缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种效率高、结构简单、使用方便、可采用丝杠或直线电机驱动的外挂式副主轴。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种外挂式副主轴，所述的数控机床包括机床床身、工作台和主轴，所述的外挂式副主轴安装在数控机床的主轴上，其特征在于，所述的外挂式副主轴包括安装固定连接板，可调式分度盘，滑动垫板，精密导轨，直线滑块，主轴安装座，高速主轴；所述的安装固定连接板固定在主轴上，所述的可调式分度盘，滑动垫板依次设置在安装固定连接板上，所述的滑动垫板上设有精密导轨，所述的主轴安装座通过直线滑块安装在精密导轨上，所述的高速主轴安装在主轴安装座上。
所述的外挂式副主轴通过数控机床自身带有的Z轴丝杠传动运动或配备直线电机独立运动。该外挂式副主轴可单独使用或与其他机械设备联用。
所述的滑动垫板侧面设置精密导轨，精密导轨的两条轨道之间设置直线电机和光栅尺，直线电机驱动主轴安装座沿精密导轨上下移动。
所述的直线电机和光栅尺通过连接线依次连接伺服驱动器、控制器、主轴变频器和高速主轴。
所述的安装固定连接板，可调式分度盘和滑动垫板通过同心销和销钉固定连接；通过可调式分度盘和滑动垫板微调各方向的垂直度。
所述的安装固定连接板通过螺栓或磁力固定在主轴上。
所述的高速主轴包括高速电主轴或内藏式主轴。
本发明应用范围广，现行业内的传统设备均可相应配备。
本发明各部件按要求装配完成后，通过安装固定连接板上预留的螺丝孔以螺丝固定，或以强磁固定在原有设备的Z轴上，并接入伺服驱动器，主轴变频器，数控控制器，以直线电机驱动高速主轴运动取代原有设备的丝杠传动，完全发挥出直线电机和高速主轴的优势，或不采用直线电机，直接借助原本设备的丝杠传动(此时就不必接入直线电机的伺服驱动器。)只发挥高速主轴的优势取代原本的低数主轴，完成并达到所需要求。
本发明充分利用了直线电机高加速度，结构简单，适合高速直线运动，易于调节和控制，适应性和协调性强的优势，并且排除了传统丝杠设备达不到要求，购置昂贵直线电机设备和高转数主轴设备成本高的缺点，解决了加工制造业日益增长的精度要求及效率问题。
与市场占有量很大的普通主轴设备相比，本发明有以下优点：
(1).效率提升。结合直线电机的优势和高速主轴的优势，可充分发挥出普通数控设备无法企及的高效率。
(2).质量提升。普通设备经过丝杠进行传动，主轴转速低，通过编码器回馈信号，导致精度受丝杠、机械，误差等原因影响大，从而无法达到一些特殊的加工要求，例如高光，高顺畅度等。
(3).结构简单，使用方便。本发明设计为整体式，方便拆卸，使用时只要将本发明安装固定在原有设备的Z轴上，接入控制器即可(类似普通数控机床使用的四轴)。在不需要使用的时候直接拆除存放即可，并不影响原本设备的使用性能。
与市场上现有的直线电机设备，高转数主轴设备相比，本发明有以下优点：
(4).使用成本相对较低。使用时驱动方式可在直线电机和丝杠传动之间选择使用，同时又具备了高速主轴。不用投入高成本购买整体直线电机设备或高转速主轴设备，且维修成本相对较低。
(5).检修方便。本发明结构简单，并且是一个独立结构，可拆除后进行检修，并不会影响原有设备的使用。
(6).使用灵活。在普通设备可达到加工要求时，可拆除本发明，利用原本设备。当普通设备达不到特殊的加工需求时，配备本发明。
(7).利于存放。本发明以一个独立结构的配件形式存在。相比整体的直线电机设备或整体的高转速主轴设备相比，本发明体积小，储藏占用空间小。
附图说明
图1为本发明外挂式副主轴的结构示意图；
图2为本发明外挂式副主轴的侧视图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为图2的B-B剖视图；
图5为本发明外挂式副主轴安装在数控机床上的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1～5所示，一种外挂式副主轴，该外挂式副主轴可单独使用，或与传统的机械设备联用，例如通过数控机床自身带有的Z轴丝杠传动运动或配备直线电机独立运动。本实施例中该外挂式副主轴与数控机床联用，所述的数控机床包括机床床身101、工作台102和主轴103，所述的外挂式副主轴104安装在数控机床的主轴103上，所述的外挂式副主轴104包括安装固定连接板1，可调式分度盘2，滑动垫板3，精密导轨6，直线滑块7，主轴安装座9，高速主轴10；所述的安装固定连接板1通过螺栓或磁力固定在主轴103上。所述的可调式分度盘2，滑动垫板3依次设置在安装固定连接板1上，所述的安装固定连接板1，可调式分度盘2和滑动垫板3通过同心销4和销钉固定连接；通过可调式分度盘2和滑动垫板3微调各方向的垂直度。所述的滑动垫板3上设有精密导轨6，所述的主轴安装座9通过直线滑块7安装在精密导轨6上，所述的高速主轴10安装在主轴安装座9上。所述的外挂式副主轴104通过数控机床自身带有的Z轴丝杠传动运动或配备直线电机独立运动。本实施例中配备直线电机独立运动。
所述的滑动垫板3侧面设置精密导轨6，精密导轨6的两条轨道之间设置直线电机5和光栅尺8，直线电机5驱动主轴安装座9沿精密导轨6上下移动。所述的直线电机5和光栅尺8通过连接线依次连接伺服驱动器105、控制器106、主轴变频器107和高速主轴10。所述的高速主轴10包括高速电主轴或内藏式主轴等高转速，高精度的主轴。
本发明应用范围广，现行业内的传统设备均可相应配备。
本发明各部件按要求装配完成后，通过安装固定连接板上预留的螺丝孔以螺丝固定，或以强磁固定在原有设备的Z轴上，并接入伺服驱动器，主轴变频器，数控控制器，以直线电机驱动高速主轴运动取代原有设备的丝杠传动，完全发挥出直线电机和高速主轴的优势，或不采用直线电机，直接借助原本设备的丝杠传动(此时就不必接入直线电机的伺服驱动器。)只发挥高速主轴的优势取代原本的低数主轴，完成并达到所需要求。

Claims (7)

1.一种外挂式副主轴，其特征在于，该外挂式副主轴包括安装固定连接板(1)，可调式分度盘(2)，滑动垫板(3)，精密导轨(6)，直线滑块(7)，主轴安装座(9)，高速主轴(10)；所述的安装固定连接板(1)固定在主轴(103)上，所述的可调式分度盘(2)，滑动垫板(3)依次设置在安装固定连接板(1)上，所述的滑动垫板(3)上设有精密导轨(6)，所述的主轴安装座(9)通过直线滑块(7)安装在精密导轨(6)上，所述的高速主轴(10)安装在主轴安装座(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种外挂式副主轴，其特征在于，所述的外挂式副主轴通过数控机床自身带有的Z轴丝杠传动运动或配备直线电机独立运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种外挂式副主轴，其特征在于，所述的滑动垫板(3)侧面设置精密导轨(6)，精密导轨(6)的两条轨道之间设置直线电机(5)和光栅尺(8)，直线电机(5)驱动主轴安装座(9)沿精密导轨(6)上下移动。
4.根据权利要求3所述的一种外挂式副主轴，其特征在于，所述的直线电机(5)和光栅尺(8)通过连接线依次连接伺服驱动器(105)、控制器(106)、主轴变频器(107)和高速主轴(10)。
5.根据权利要求1所述的一种外挂式副主轴，其特征在于，所述的安装固定连接板(1)，可调式分度盘(2)和滑动垫板(3)通过同心销(4)和销钉固定连接；通过可调式分度盘(2)和滑动垫板(3)微调各方向的垂直度。
6.根据权利要求1或5所述的一种外挂式副主轴，其特征在于，所述的安装固定连接板(1)通过螺栓或磁力固定在主轴(103)上。
7.根据权利要求1所述的一种外挂式副主轴，其特征在于，所述的高速主轴(10)包括高速电主轴或内藏式主轴。
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