CN116372230B - 一种动柱式龙门切削铣床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动柱式龙门切削铣床，包括：伺服驱动机架、升降驱动组件、张力导架和运动定位组件以及用于控制张力导架和龙门驱动组件、升降驱动组件驱动的控制器，伺服驱动机架的表面固定安装有铣床，伺服驱动机架的表面设有龙门驱动组件且龙门驱动组件的表面滑动安装有龙门柱，龙门柱的内侧固定安装有龙门横轨，升降驱动组件滑动安装于龙门横轨表面。本发明中，通过在铣床两侧设置张力导架结构，利用主滑道和张力导轨实现限位滑座的滑动导向，对龙门柱的滑动运动进行进一步支撑，增加支撑导向的连接点位，以提高龙门柱的运动稳定性，从而保证龙门柱垂直铣床表面方向滑动，避免龙门柱惯性倾斜导致的加工精度误差。

Description

一种动柱式龙门切削铣床

技术领域

本发明涉及切削铣床技术领域，具体为一种动柱式龙门切削铣床。

背景技术

动柱式龙门切削铣床是一种大型数控机床，其特点是床身和主轴箱分离，床身固定在地面上，主轴箱上下移动，带动刀具和工件进行切削加工。该铣床适用于加工精度要求高、切削力大、工件尺寸大的零部件，如航空、航天、造船等领域。与传统的移动横梁龙门铣床相比，动柱式龙门切削铣床由于床身固定在地面上，空间更大，可以容纳更大尺寸的工件。

龙门铣床横梁和立柱、工作台一起构成机床的龙门框架，在横梁上安装导轨、丝杆副以形成铣头的横向运动。考虑零件的工艺性，横向导轨大多数安装在同一平面上，但由于铣削加工为断续切削，切削力和切削振动较大，这种导轨的安装方式导致机床抵抗冲击力的能力较弱，同时也影响了零件的加工工艺。此外，在实际加工过程中由于床身固定在地面上，整个机头结构固定于可移动龙门柱的顶端，这会导致移动力矩较大，惯性增大，技工在操作过程中进行大行程位移时很容易因机头的移动惯性导致机头和龙门柱顶端出现晃动，从而使进刀量增大精度差的问题。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种动柱式龙门切削铣床，来解决目前存在的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种动柱式龙门切削铣床，包括：伺服驱动机架、升降驱动组件、张力导架和运动定位组件以及用于控制张力导架和龙门驱动组件、升降驱动组件驱动的控制器，所述伺服驱动机架的表面固定安装有铣床，所述伺服驱动机架的表面设有龙门驱动组件且龙门驱动组件的表面滑动安装有龙门柱，所述龙门柱的内侧固定安装有龙门横轨，所述升降驱动组件滑动安装于龙门横轨表面，所述升降驱动组件的表面滑动安装有用于固定铣削机头的铣头座，所述运动定位组件固定安装于升降驱动组件的底端，所述张力导架呈对称布置于伺服驱动机架的两侧；

所述张力导架包括主滑道、张力导轨、限位滑座和调节撑杆，所述张力导轨的一端固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有位于张力导轨内侧丝杆，所述调节撑杆的端部活动连接有套接于丝杆表面的丝杆套头，所述主滑道固定安装于铣床表面，且主滑道的表面设有竖导板，所述张力导轨滑动安装于竖导板表面且与主滑道平行布置，所述限位滑座滑动安装于主滑道的表面，且所述限位滑座的表面固定安装有与张力导轨表面滑动抵接的钩滑块。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述龙门驱动组件、龙门横轨和升降驱动组件的结构相同均包括有轴座、固定安装于轴座内侧的支撑滑杆和固定安装于轴座表面的丝杆电机，所述丝杆电机的输出端固定连接有滚珠丝杆，所述龙门驱动组件、龙门柱和升降驱动组件分别用于驱动龙门柱、升降驱动组件和铣头座进行直线运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述龙门驱动组件、龙门柱和升降驱动组件呈相互垂直方向布置，所述丝杆电机为伺服电机结构。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主滑道、张力导轨与伺服驱动机架的顶面平行布置，所述调节撑杆的数量为若干且倾斜布置于张力导轨的内侧。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：相邻两个所述丝杆套头的螺纹旋向相反，且调节撑杆上下两端丝杆套头的螺纹旋向相反。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述钩滑块呈L形结构且与张力导轨的表面和侧面相贴合，所述钩滑块为聚四氯乙烯材质构件。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述运动定位组件包括固定于升降驱动组件底面的固定座和第一角度传感器、转动安装于运动定位组件底面的转轮架以及转动安装于转轮架内侧的压力监测轮，所述转轮架的一侧固定安装有与压力监测轮转轴连接的第二角度传感器，所述固定座的顶端固定连接有与第一角度传感器输入端传动连接的齿盘，所述压力监测轮的内部嵌入安装有若干压力传感器。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一角度传感器和第二角度传感器分别用于监测压力监测轮的垂直偏转量和压力监测轮的滚动转动量，所述第一角度传感器和第二角度传感器用于生成铣削机头的运动数据。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述压力监测轮的表面固定套接有柔性胶套，若干压力传感器呈圆周方向均匀分布并嵌入于压力监测轮表面，所述压力传感器的输出端电性连接有用于控制张力导轨端部驱动电机的控制器。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过在铣床两侧设置张力导架结构，利用主滑道和张力导轨实现限位滑座的滑动导向，对龙门柱的滑动运动进行进一步支撑，增加支撑导向的连接点位，以提高龙门柱的运动稳定性，从而保证龙门柱垂直铣床表面方向滑动，避免龙门柱惯性倾斜导致的加工精度误差。

2.本发明中，利用相互平行布置的张力导轨结构，在限位滑座滑动运动中通过张力导轨的相互扩张运动与钩滑块进行紧密抵接贴合，作为龙门柱的运动支撑点位，通过钩滑块与张力导轨表面抵接贴合，增加支撑点位且提高点位接触效果，从而提高龙门柱运动稳定性，消除龙门柱运动惯性和机头加工震颤影响。

3.本发明中，通过加装运动定位组件结构，利用升降驱动组件底端运动定位组件在升降驱动组件和机头运动过程中，压力监测轮贴合铣床表面滚动，由第一角度传感器和第二角度传感器监测压力监测轮的滚动量和倾转量，以监测升降驱动组件的运动情况，对升降驱动组件以及机头位置和运动进行实时监测，反馈传输至控制终端进行比对，及时报警提示加工执行动作误差。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的伺服驱动机架结构示意图；

图3为本发明一个实施例的张力导架安装结构示意图；

图4为本发明一个实施例的张力导架结构示意图；

图5为本发明一个实施例的调节撑杆安装结构示意图；

图6为本发明一个实施例的运动定位组件结构示意图；

图7为本发明一个实施例的运动定位组件分解结构示意图。

附图标记：

100、伺服驱动机架；110、铣床；120、龙门驱动组件；130、龙门柱；140、龙门横轨；121、轴座；122、丝杆电机；123、滚珠丝杆；124、支撑滑杆；

200、升降驱动组件；210、铣头座；

300、张力导架；310、主滑道；320、张力导轨；330、限位滑座；340、调节撑杆；311、竖导板；321、调节丝杆；331、钩滑块；341、丝杆套头；

400、运动定位组件；410、固定座；420、压力监测轮；430、第一角度传感器；440、第二角度传感器；411、转轮架；412、齿盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种动柱式龙门切削铣床。

结合图1-图7所示，本发明提供的一种动柱式龙门切削铣床，包括：伺服驱动机架100、升降驱动组件200、张力导架300和运动定位组件400以及用于控制张力导架300和龙门驱动组件120、升降驱动组件200驱动的控制器，伺服驱动机架100的表面固定安装有铣床110，伺服驱动机架100的表面设有龙门驱动组件120且龙门驱动组件120的表面滑动安装有龙门柱130，龙门柱130的内侧固定安装有龙门横轨140，升降驱动组件200滑动安装于龙门横轨140表面，升降驱动组件200的表面滑动安装有用于固定铣削机头的铣头座210，运动定位组件400固定安装于升降驱动组件200的底端，张力导架300呈对称布置于伺服驱动机架100的两侧；

张力导架300包括主滑道310、张力导轨320、限位滑座330和调节撑杆340，张力导轨320的一端固定安装有驱动电机，驱动电机的输出端固定连接有位于张力导轨320内侧丝杆，调节撑杆340的端部活动连接有套接于丝杆表面的丝杆套头341，主滑道310固定安装于铣床110表面，且主滑道310的表面设有竖导板311，张力导轨320滑动安装于竖导板311表面且与主滑道310平行布置，限位滑座330滑动安装于主滑道310的表面，且限位滑座330的表面固定安装有与张力导轨320表面滑动抵接的钩滑块331；

运动定位组件400包括固定于升降驱动组件200底面的固定座410和第一角度传感器430、转动安装于运动定位组件400底面的转轮架411以及转动安装于转轮架411内侧的压力监测轮420，转轮架411的一侧固定安装有与压力监测轮420转轴连接的第二角度传感器440，固定座410的顶端固定连接有与第一角度传感器430输入端传动连接的齿盘412，压力监测轮420的内部嵌入安装有若干压力传感器。

在该实施例中，龙门驱动组件120、龙门横轨140和升降驱动组件200的结构相同均包括有轴座121、固定安装于轴座121内侧的支撑滑杆124和固定安装于轴座121表面的丝杆电机122，丝杆电机122的输出端固定连接有滚珠丝杆123，龙门驱动组件120、龙门柱130和升降驱动组件200分别用于驱动龙门柱130、升降驱动组件200和铣头座210进行直线运动。

在该实施例中，龙门驱动组件120、龙门柱130和升降驱动组件200呈相互垂直方向布置，丝杆电机122为伺服电机结构。

具体的，利用龙门驱动组件120、龙门柱130和升降驱动组件200分别驱动龙门柱130、升降驱动组件200和铣头座210进行直线运动，构成铣削机头的三维空间运动。

在该实施例中，主滑道310、张力导轨320与伺服驱动机架100的顶面平行布置，调节撑杆340的数量为若干且倾斜布置于张力导轨320的内侧。

进一步的，相邻两个丝杆套头341的螺纹旋向相反，且调节撑杆340上下两端丝杆套头341的螺纹旋向相反。

具体的，在丝杆套头341转动过程中牵引调节撑杆340进行偏转运动对张力导轨320进行支撑，使调节撑杆340进行相互远离运动与钩滑块331的内侧抵接贴合。

在该实施例中，钩滑块331呈L形结构且与张力导轨320的表面和侧面相贴合，钩滑块331为聚四氯乙烯材质构件。

具体的，利用较低表面摩擦性能的聚四氯乙烯钩滑块331与张力导轨320表面贴合，实现限位滑座330和龙门柱130的运动支撑，增加支撑点位且提高点位接触效果，从而提高龙门柱运动稳定性。

在该实施例中，第一角度传感器430和第二角度传感器440分别用于监测压力监测轮420的垂直偏转量和压力监测轮420的滚动转动量，第一角度传感器430和第二角度传感器440用于生成铣削机头的运动数据。

具体的，升降驱动组件200的横向和纵向位移转换为压力监测轮420的滚动以及压力监测轮420的偏转运动量通过第一角度传感器430和第二角度传感器440感知，转换为电信号输出至控制终端用于与控制指令信息比对，确定升降驱动组件200运动执行的运动量是否与指令信息中的运动量一直。

在该实施例中，压力监测轮420的表面固定套接有柔性胶套，若干压力传感器呈圆周方向均匀分布并嵌入于压力监测轮420表面，压力传感器的输出端电性连接有用于控制张力导轨320端部驱动电机的控制器。

具体的，在压力监测轮420与铣床110表面接触滚动中，若压力监测轮420内部压力传感器监测压力的波动变化，则表明龙门柱130发生倾斜或铣削机头工作振幅变大，即表明龙门柱130稳定性欠佳，压力传感器监测压力的波动变化转换为指令控制，由控制器控制张力导轨320端部驱动电机进行工作。

本发明的工作原理及使用流程：

在使用该动柱式龙门切削铣床时，讲工件装夹定位于铣床110表面，通过铣头座210表面铣削机头进行数控加工，在控制端指令控制下，龙门驱动组件120和龙门横轨140分别驱动龙门柱130和升降驱动组件200进行横向和纵向驱动，带动铣削机头进行二位平面运动，以升降驱动组件200驱动铣头座210升降运动实现机头的竖向给进；

在机头和升降驱动组件200运动中，压力监测轮420与铣床110表面贴合运动，升降驱动组件200的横向和纵向位移转换为压力监测轮420的滚动以及压力监测轮420的偏转运动量通过第一角度传感器430和第二角度传感器440感知，转换为电信号输出至控制终端用于与控制指令信息比对，确定升降驱动组件200运动执行的运动量是否与指令信息中的运动量一致，若不一致则发出警报便于操作人员及时知悉加工精度的误差，另外，在压力监测轮420与铣床110表面接触滚动中，若压力监测轮420内部压力传感器监测压力的波动变化，则表明龙门柱130发生倾斜或铣削机头工作振幅变大，即表明龙门柱130稳定性欠佳，压力传感器监测压力的波动变化转换为指令控制，由控制器控制张力导轨320端部驱动电机进行工作，带动调节丝杆321旋转运动，牵引调节撑杆340偏转运动，利用调节撑杆340偏转使张力导轨320相对向外扩张与钩滑块331内侧紧密抵接，作为龙门柱130的运动支撑点位，通过钩滑块331与张力导轨320表面抵接贴合，增加支撑点位且提高点位接触效果，从而提高龙门柱130运动稳定性，自动化消除龙门柱运动惯性和机头加工震颤影响。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，包括：伺服驱动机架（100）、升降驱动组件（200）、张力导架（300）和运动定位组件（400）以及用于控制张力导架（300）和龙门驱动组件（120）、升降驱动组件（200）驱动的控制器，所述张力导架（300）包括主滑道（310）、张力导轨（320）、限位滑座（330）和调节撑杆（340），所述张力导轨（320）的一端固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有位于张力导轨（320）内侧丝杆，所述调节撑杆（340）的端部活动连接有套接于丝杆表面的丝杆套头（341），所述伺服驱动机架（100）的表面固定安装有铣床（110），所述主滑道（310）固定安装于铣床（110）表面，且主滑道（310）的表面设有竖导板（311），所述张力导轨（320）滑动安装于竖导板（311）表面且与主滑道（310）平行布置，所述限位滑座（330）滑动安装于主滑道（310）的表面，且所述限位滑座（330）的表面固定安装有与张力导轨（320）表面滑动抵接的钩滑块（331）；

所述运动定位组件（400）包括固定于升降驱动组件（200）底面的固定座（410）和第一角度传感器（430）、转动安装于运动定位组件（400）底面的转轮架（411）以及转动安装于转轮架（411）内侧的压力监测轮（420），所述转轮架（411）的一侧固定安装有与压力监测轮（420）转轴连接的第二角度传感器（440），所述固定座（410）的顶端固定连接有与第一角度传感器（430）输入端传动连接的齿盘（412），所述压力监测轮（420）的内部嵌入安装有若干压力传感器，所述第一角度传感器（430）和第二角度传感器（440）分别用于监测压力监测轮（420）的垂直偏转量和压力监测轮（420）的滚动转动量，所述第一角度传感器（430）和第二角度传感器（440）用于生成铣削机头的运动数据。

2.根据权利要求1所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，所述伺服驱动机架（100）的表面设有龙门驱动组件（120）且龙门驱动组件（120）的表面滑动安装有龙门柱（130），所述龙门柱（130）的内侧固定安装有龙门横轨（140），所述升降驱动组件（200）滑动安装于龙门横轨（140）表面，所述升降驱动组件（200）的表面滑动安装有用于固定铣削机头的铣头座（210），所述运动定位组件（400）固定安装于升降驱动组件（200）的底端，所述张力导架（300）呈对称布置于伺服驱动机架（100）的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，所述龙门驱动组件（120）、龙门横轨（140）和升降驱动组件（200）的结构相同均包括有轴座（121）、固定安装于轴座（121）内侧的支撑滑杆（124）和固定安装于轴座（121）表面的丝杆电机（122），所述丝杆电机（122）的输出端固定连接有滚珠丝杆（123），所述龙门驱动组件（120）、龙门柱（130）和升降驱动组件（200）分别用于驱动龙门柱（130）、升降驱动组件（200）和铣头座（210）进行直线运动。

4.根据权利要求3所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，所述龙门驱动组件（120）、龙门柱（130）和升降驱动组件（200）呈相互垂直方向布置，所述丝杆电机（122）为伺服电机结构。

5.根据权利要求1所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，所述主滑道（310）、张力导轨（320）与伺服驱动机架（100）的顶面平行布置，所述调节撑杆（340）的数量为若干且倾斜布置于张力导轨（320）的内侧。

6.根据权利要求1所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，相邻两个所述丝杆套头（341）的螺纹旋向相反，且调节撑杆（340）上下两端丝杆套头（341）的螺纹旋向相反。

7.根据权利要求1所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，所述钩滑块（331）呈L形结构且与张力导轨（320）的表面和侧面相贴合，所述钩滑块（331）为聚四氯乙烯材质构件。

8.根据权利要求1所述的一种动柱式龙门切削铣床，其特征在于，所述压力监测轮（420）的表面固定套接有柔性胶套，若干压力传感器呈圆周方向均匀分布并嵌入于压力监测轮（420）表面，所述压力传感器的输出端电性连接有用于控制张力导轨（320）端部驱动电机的控制器。