CN104475837B - 一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床，包括固定工作台(1)、Y移动龙门(2)、正交拖板(3)、Z拖板(4)。本发明采用在固定工作台的二侧设置Y轨基，Y移动龙门经与Y轨副连接可左右方向移动在Y轨基的上面，Y移动龙门由双轮驱动器与齿条啮合驱动；工作时，工件夹持在固定工作台的上面，Y移动龙门作左右方向的Y向运动，正交拖板作前后方向的X向运动，Z拖板作上下方向的Z向运动，共同引导装在电主轴处的刃具对工件进行三维寻的切削加工；利用双轮驱动器和齿条的无间隙啮合驱动Y移动龙门，利用齿条无长度限制、可任意延长机床Y向工作行程设计长度的技术方案，使超长工件的数控铣削加工，达到了节省工时、提高效率、降低成本、无工艺接缝缺陷的目的。

Description

一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床
技术领域
本发明涉及一种数控铣床，具体是指用于三维自动寻的铣削加工超长工件的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床。
背景技术
数控铣床采用伺服电机经滚珠丝杠副拖动X、Y、Z向滑板运动实现三维寻的铣削加工，滚珠丝杠副为一种将旋转运动转换为直线运动的转动机构，由于材料弹性的限制，滚珠丝杠副不宜过长，因而限制了数控铣床的Y向的工作行程的长度。需要加工的长度超过数控铣床Y向工作行程的长度的工件称为超长工件；对于超长工件，现有技术采用分段调头加工的方法，即，先加工超长工件某一边段，再调头加工超长工件的另一边段；如此，调头装夹找准费工费时，效率低下，成本增高，且还会留下加工接缝的缺陷；因此，现有技术存在费工费时、效率低下、成本居高和工艺接缝缺陷的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由固定工作台、Y移动龙门、正交拖板、Z拖板构成的装置，固定工作台设有Y轨基、Y轨副、齿条；Y移动龙门设有立柱、X横梁，立柱的柱脚处设有双轮驱动器，X横梁设有X轨基、X轨副、X杠副、X电机；正交拖板设有Z轨基、Z轨副、Z杠副、Z电机；Z拖板设有电主轴；所述双轮驱动器为由Y左电机、左齿轮、Y右电机、右齿轮构成的啮合间隙互补的驱动装置；Y移动龙门经与Y轨副连接可左右方向移动在Y轨基的上面，Y移动龙门由双轮驱动器与所述齿条啮合驱动；正交拖板经与X轨副、X杠副连接可前后方向移动在X轨基的右面，正交拖板由X电机经X杠副驱动；Z拖板经与Z轨副、Z杠副连接可上下方向移动在Z轨基的右面，Z拖板由Z电机经Z杠副驱动；工作时，工件夹持在固定工作台的上面，Y移动龙门作左右方向的Y向运动，正交拖板作前后方向的X向运动，Z拖板作上下方向的Z向运动，共同引导装在电主轴处的刃具对工件进行三维寻的切削加工；利用双轮驱动器和齿条的无间隙啮合驱动Y移动龙门，利用齿条无长度限制、可任意延长机床Y向工作行程设计长度的技术方案，提供一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床，旨在使超长工件的数控铣削加工，达到节省工时、提高效率、降低成本、无工艺接缝缺陷的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床，包括固定工作台、Y移动龙门、正交拖板、Z拖板，其中：所述的固定工作台为俯视呈矩形的铸铁质构件，固定工作台上面的前后二边分别设有左右方向的矩形平台称为Y轨基，所述Y轨基的上面设有二条相互平行、左右方向的滚子导轨副称为Y轨副，二条所述Y轨副之间设有向上凸出、左右方向的斜齿条称为齿条；位于固定工作台前边的所述齿条的齿牙朝前，位于固定工作台后边的所述齿条的齿牙朝后；
所述的Y移动龙门为门框形的铸铁质构件，Y移动龙门的前后二边分别设有中空、上下方向、横截面呈矩形的承载柱称为立柱，所述立柱的下部称为柱脚；二个所述立柱的上端连接有一个中空、前后方向、横截面呈矩形的承载梁称为X横梁；二个所述柱脚的中空内腔中分别设有双轮驱动器；
所述双轮驱动器为由Y左电机、左齿轮、Y右电机、右齿轮构成的啮合间隙互补的驱动装置，其中，所述左齿轮和右齿轮为二个相互平行并列且独立的圆柱斜齿轮；所述Y左电机、Y右电机分别与连接在所述左齿轮、右齿轮的上端用于分别驱动所述左齿轮和右齿轮旋转；所述Y左电机、Y右电机为伺服电机；
所述X横梁的右侧面称为X轨基，所述X轨基设有二条相互平行、前后方向的滚子导轨副称为X轨副，二条所述X轨副之间设有滚珠丝杠副称为X杠副，X轨基的后边固定设有伺服电机称为X电机，所述X电机的输出轴与所述X杠副的滚珠丝杠连接；
所述滚子导轨副为由横截面呈V型的滚道导轨和设有滚子的滚子架构成的用于承载物体作直线运动的滚动轨道元件；所述滚珠丝杠副为由滚珠丝杠和滚珠螺母构成的用于将旋转运动转换为直线运动的传动元件；
所述的正交拖板为矩形板状的铸铁质构件，正交拖板的右侧面沿上下方向的中心线设有滚珠丝杠副称为Z杠副，正交拖板的上面固定设有伺服电机称为Z电机，所述Z电机的输出轴与所述Z杠副的滚珠丝杠连接；
所述的Z拖板为中空、矩形柱状的铸铁质构件，Z拖板的左侧面称为Z轨基，所述Z轨基设有二条相互平行、上下方向的滚子导轨副称为Z轨副；Z拖板的下面设有电主轴，所述电主轴为设有变频调速电机和切削刃具接口的机电一体化装置；
Y移动龙门的立柱的所述柱脚与所述Y轨副连接，Y移动龙门可左右方向移动在固定工作台的所述Y轨基的上面，所述双轮驱动器的左齿轮、右齿轮与Y轨基的所述齿条啮合连接；正交拖板的左侧面与X横梁的所述X轨副、X杠副连接，正交拖板可前后方向移动在所述X轨基的右面，所述X杠副的滚珠螺母与正交拖板的左侧面固定连接；正交拖板的右侧面与Z拖板左侧面的所述Z轨副、Z杠副连接，Z拖板可上下方向移动在正交拖板的右面，所述Z杠副的滚珠螺母与Z拖板的左侧面固定连接；Y移动龙门由双轮驱动器与所述齿条驱动；正交拖板由X电机经X杠副驱动；Z拖板由Z电机经Z杠副驱动。
上述结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对本装置主视图的面，后面为与所述前面相对的面。
工作原理及有益效果
工作时，工件夹持在固定工作台的上面，Y移动龙门由双轮驱动器与所述齿条驱动作左右方向的Y向运动，正交拖板由X电机经X杠副驱动作前后方向的X向运动，Z拖板由Z电机经Z杠副驱动作上下方向的Z向运动，三者共同引导装在电主轴处的刃具对工件进行三维寻的切削加工；双轮驱动器的无隙啮合驱动工作原理为：Y移动龙门向左移动时，由Y左电机经左齿轮拖动；Y移动龙门向右移动时，由Y右电机经右齿轮拖动；从而避免了因齿轮和齿条的啮合间隙导致由单个齿轮换向旋转拖动，使载荷即Y移动龙门，产生位移偏差。
本装置利用双轮驱动器和齿条的无间隙啮合驱动Y移动龙门，利用齿条无长度限制、可任意延长机床Y向工作行程的设计长度，使超长工件的数控铣削加工避免了分段调头加工的弊端，从而节省了工时、提高了效率、降低了成本、消除了工艺接缝的缺陷。
上述，本发明采用由固定工作台、Y移动龙门、正交拖板、Z拖板构成的装置，固定工作台设有Y轨基、Y轨副、齿条；Y移动龙门设有立柱、X横梁，立柱的柱脚处设有双轮驱动器，X横梁设有X轨基、X轨副、X杠副、X电机；正交拖板设有Z轨基、Z轨副、Z杠副、Z电机；Z拖板设有电主轴；所述双轮驱动器为由Y左电机、左齿轮、Y右电机、右齿轮构成的啮合间隙互补的驱动装置；Y移动龙门经与Y轨副连接可左右方向移动在Y轨基的上面，Y移动龙门由双轮驱动器与所述齿条啮合驱动；正交拖板经与X轨副、X杠副连接可前后方向移动在X轨基的右面，正交拖板由X电机经X杠副驱动；Z拖板经与Z轨副、Z杠副连接可上下方向移动在Z轨基的右面，Z拖板由Z电机经Z杠副驱动；工作时，工件夹持在固定工作台的上面，Y移动龙门作左右方向的Y向运动，正交拖板作前后方向的X向运动，Z拖板作上下方向的Z向运动，共同引导装在电主轴处的刃具对工件进行三维寻的切削加工；利用双轮驱动器和齿条的无间隙啮合驱动Y移动龙门，利用齿条无长度限制、可任意延长机床Y向工作行程设计长度的技术方案，克服了现有技术存在费工费时、效率低下、成本居高和工艺接缝缺陷的问题与不足，所提供的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床，使超长工件的数控铣削加工，达到了节省工时、提高效率、降低成本、无工艺接缝缺陷的目的。
附图说明
图1是本发明的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床的主视结构示意图；
图2是图1中A部的引出放大图；
图3是本发明的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床的主视轴测示意图；
图4是图3中B部的引出放大图；
图5是本发明的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床的左视轴测示意图；
图6是本发明的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床的右视示意图。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。
图中：固定工作台1、Y轨基11、Y轨副12、齿条13、Y移动龙门2、立柱21、双轮驱动器22、Y左电机221、左齿轮222、Y右电机223、右齿轮224、X横梁23、X轨基24、X轨副25、X杠副26、X电机27、正交拖板3、Z轨基31、Z轨副32、Z杠副33、Z电机34、Z拖板4、电主轴41、工件01、平面旋转夹具02。
具体实施方式
参阅图1～图6，本发明的一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床，包括固定工作台1、Y移动龙门2、正交拖板3、Z拖板4，其中：所述的固定工作台1为俯视呈矩形的铸铁质构件，固定工作台1上面的前后二边分别设有左右方向的矩形平台称为Y轨基11，所述Y轨基11的上面设有二条相互平行、左右方向的滚子导轨副称为Y轨副12，二条所述Y轨副12之间设有向上凸出、左右方向的斜齿条称为齿条13；位于固定工作台1前边的所述齿条13的齿牙朝前，位于固定工作台1后边的所述齿条13的齿牙朝后；
所述的Y移动龙门2为门框形的铸铁质构件，Y移动龙门2的前后二边分别设有中空、上下方向、横截面呈矩形的承载柱称为立柱21，所述立柱21的下部称为柱脚；二个所述立柱21的上端连接有一个中空、前后方向、横截面呈矩形的承载梁称为X横梁23；二个所述柱脚的中空内腔中分别设有双轮驱动器22；
所述双轮驱动器22为由Y左电机221、左齿轮222、Y右电机223、右齿轮224构成的啮合间隙互补的驱动装置，其中，所述左齿轮222和右齿轮224为二个相互平行并列且独立的圆柱斜齿轮；所述Y左电机221、Y右电机223分别与连接在所述左齿轮222、右齿轮224的上端用于分别驱动所述左齿轮222和右齿轮224旋转；所述Y左电机221、Y右电机223为伺服电机；
所述X横梁23的右侧面称为X轨基24，所述X轨基24设有二条相互平行、前后方向的滚子导轨副称为X轨副25，二条所述X轨副25之间设有滚珠丝杠副称为X杠副26，X轨基24的后边固定设有伺服电机称为X电机27，所述X电机27的输出轴与所述X杠副26的滚珠丝杠连接；
所述滚子导轨副为由横截面呈V型的滚道导轨和设有滚子的滚子架构成的用于承载物体作直线运动的滚动轨道元件；所述滚珠丝杠副为由滚珠丝杠和滚珠螺母构成的用于将旋转运动转换为直线运动的传动元件；
所述的正交拖板3为矩形板状的铸铁质构件，正交拖板3的右侧面沿上下方向的中心线设有滚珠丝杠副称为Z杠副33，正交拖板3的上面固定设有伺服电机称为Z电机34，所述Z电机34的输出轴与所述Z杠副33的滚珠丝杠连接；
所述的Z拖板4为中空、矩形柱状的铸铁质构件，Z拖板4的左侧面称为Z轨基31，所述Z轨基31设有二条相互平行、上下方向的滚子导轨副称为Z轨副32；Z拖板4的下面设有电主轴41，所述电主轴41为设有变频调速电机和切削刃具接口的机电一体化装置；
Y移动龙门2的立柱21的所述柱脚与所述Y轨副12连接，Y移动龙门2可左右方向移动在固定工作台1的所述Y轨基11的上面，所述双轮驱动器22的左齿轮222、右齿轮224与Y轨基11的所述齿条13啮合连接；正交拖板3的左侧面与X横梁23的所述X轨副25、X杠副26连接，正交拖板3可前后方向移动在所述X轨基24的右面，所述X杠副26的滚珠螺母与正交拖板3的左侧面固定连接；正交拖板3的右侧面与Z拖板4左侧面的所述Z轨副32、Z杠副33连接，Z拖板4可上下方向移动在正交拖板3的右面，所述Z杠副33的滚珠螺母与Z拖板4的左侧面固定连接；Y移动龙门2由双轮驱动器22与所述齿条13驱动；正交拖板3由X电机27经X杠副26驱动；Z拖板4由Z电机34经Z杠副33驱动。
上述结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对本装置主视图的面，后面为与所述前面相对的面。
工作原理及有益效果
工作时，工件(01)夹持在固定工作台(1)的上面，Y移动龙门(2)由双轮驱动器(22)与所述齿条(13)驱动作左右方向的Y向运动，正交拖板(3)由X电机(27)经X杠副(26)驱动作前后方向的X向运动，Z拖板(4)由Z电机(34)经Z杠副(33)驱动作上下方向的Z向运动，三者共同引导装在电主轴(41)处的刃具对工件(01)进行三维寻的切削加工；双轮驱动器(22)的无隙啮合驱动工作原理为：Y移动龙门(2)向左移动时，由Y左电机(221)经左齿轮(222)拖动；Y移动龙门(2)向右移动时，由Y右电机(223)经右齿轮(224)拖动；从而避免了因齿轮和齿条的啮合间隙导致由单个齿轮换向旋转拖动，使载荷即Y移动龙门(2)，产生位移偏差。
本装置利用双轮驱动器(22)和齿条(13)的无间隙啮合驱动Y移动龙门(2)，利用齿条(13)无长度限制、可任意延长机床Y向工作行程的设计长度，使超长工件的数控铣削加工避免了分段调头加工的弊端，从而节省了工时、提高了效率、降低了成本、消除了工艺接缝的缺陷。

Claims (1)

1.一种由齿轮齿条驱动龙门移动的数控铣床，包括固定工作台(1)、Y移动龙门(2)、正交拖板(3)、Z拖板(4)，其特征在于：所述的固定工作台(1)为俯视呈矩形的铸铁质构件，固定工作台(1)上面的前后二边分别设有左右方向的矩形平台称为Y轨基(11)，所述Y轨基(11)的上面设有二条相互平行、左右方向的滚子导轨副称为Y轨副(12)，二条所述Y轨副(12)之间设有向上凸出、左右方向的斜齿条称为齿条(13)；位于固定工作台(1)前边的所述齿条(13)的齿牙朝前，位于固定工作台(1)后边的所述齿条(13)的齿牙朝后；
所述的Y移动龙门(2)为门框形的铸铁质构件，Y移动龙门(2)的前后二边分别设有中空、上下方向、横截面呈矩形的承载柱称为立柱(21)，所述立柱(21)的下部称为柱脚；二个所述立柱(21)的上端连接有一个中空、前后方向、横截面呈矩形的承载梁称为X横梁(23)；二个所述柱脚的中空内腔中分别设有双轮驱动器(22)；
所述双轮驱动器(22)为由Y左电机(221)、左齿轮(222)、Y右电机(223)、右齿轮(224)构成的啮合间隙互补的驱动装置，其中，所述左齿轮(222)和右齿轮(224)为二个相互平行并列且独立的圆柱斜齿轮；所述Y左电机(221)、Y右电机(223)分别与连接在所述左齿轮(222)、右齿轮(224)的上端用于分别驱动所述左齿轮(222)和右齿轮(224)旋转；所述Y左电机(221)、Y右电机(223)为伺服电机；
所述X横梁(23)的右侧面称为X轨基(24)，所述X轨基(24)设有二条相互平行、前后方向的滚子导轨副称为X轨副(25)，二条所述X轨副(25)之间设有滚珠丝杠副称为X杠副(26)，X轨基(24)的后边固定设有伺服电机称为X电机(27)，所述X电机(27)的输出轴与所述X杠副(26)的滚珠丝杠连接；
所述滚子导轨副为由横截面呈V型的滚道导轨和设有滚子的滚子架构成的用于承载物体作直线运动的滚动轨道元件；所述滚珠丝杠副为由滚珠丝杠和滚珠螺母构成的用于将旋转运动转换为直线运动的传动元件；
所述的正交拖板(3)为矩形板状的铸铁质构件，正交拖板(3)的右侧面沿上下方向的中心线设有滚珠丝杠副称为Z杠副(33)，正交拖板(3)的上面固定设有伺服电机称为Z电机(34)，所述Z电机(34)的输出轴与所述Z杠副(33)的滚珠丝杠连接；
所述的Z拖板(4)为中空、矩形柱状的铸铁质构件，Z拖板(4)的左侧面称为Z轨基(31)，所述Z轨基(31)设有二条相互平行、上下方向的滚子导轨副称为Z轨副(32)；Z拖板(4)的下面设有电主轴(41)，所述电主轴(41)为设有变频调速电机和切削刃具接口的机电一体化装置；
Y移动龙门(2)的立柱(21)的所述柱脚与所述Y轨副(12)连接，Y移动龙门(2)可左右方向移动在固定工作台(1)的所述Y轨基(11)的上面，所述双轮驱动器(22)的左齿轮(222)、右齿轮(224)与Y轨基(11)的所述齿条(13)啮合连接；正交拖板(3)的左侧面与X横梁(23)的所述X轨副(25)、X杠副(26)连接，正交拖板(3)可前后方向移动在所述X轨基(24)的右面，所述X杠副(26)的滚珠螺母与正交拖板(3)的左侧面固定连接；正交拖板(3)的右侧面与Z拖板(4)左侧面的所述Z轨副(32)、Z杠副(33)连接，Z拖板(4)可上下方向移动在正交拖板(3)的右面，所述Z杠副(33)的滚珠螺母与Z拖板(4)的左侧面固定连接；Y移动龙门(2)由双轮驱动器(22)与所述齿条(13)驱动；正交拖板(3)由X电机(27)经X杠副(26)驱动；Z拖板(4)由Z电机(34)经Z杠副(33)驱动。
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