CN116372603A - 一种高精度立式坐标镗床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度立式坐标镗床，涉及镗床技术领域，包括镗床本体、驱动组件和自动换刀装置，镗床本体包括床身，横跨固定在床身上的龙门框架，床身表面滑动连接有工作台，龙门框架上竖向滑动连接有动梁，动梁上横向滑动连接有主轴箱，主轴箱上安装有电主轴，以上的滑动连接结构均采用滚动导轨配合结构；驱动组件的数量为多套，且分别用于驱动工作台在床身表面运动、驱动动梁在龙门框架上运动，以及主轴箱在动梁上运动；驱动组件为伺服电机驱动的丝杠‑丝杠螺母结构，驱动组件具有电机‑电机座冷却单元、电机座冷却单元、丝杠冷却单元和轴承座冷却单元。本发明有效地提高了立式坐标镗床的精度，进一步克服了现有技术的制约难题。

Description

一种高精度立式坐标镗床

技术领域

本发明涉及镗床技术领域，更具体的说是涉及一种高精度立式坐标镗床。

背景技术

精密立式坐标镗床是典型高精度工作母机之一，主要用于精密箱体类、板型结构件的高精度加工，保障零件镗孔的圆柱度和同轴度、系列孔间的位置度等公差。国际上，精密立式坐标镗床的领先生产商主要包括瑞士SIP，日本YASDA等公司，国内生产商主要是昆明机床。

镗床已经是较为成熟的机械结构，如公开号为CN111347065A的发明专利申请，提供了一种立式数控镗床；公开号为CN105364117A的发明专利申请，提供了一种电梯刹车片用立式镗床；公开号为CN103372669A的发明专利申请，提供了一种立式镗床；公开号为CN106378472A的发明专利申请，提供了一种用于缸套加工的立式镗床；等等。可见，镗床结构已经屡见不鲜。

但是，对于现有的科技发展来说，虽然镗床结构已经较为常见，但是如何使得镗床的加工精度更高，仍然是制约技术进一步发展的难题。

因此，如何提供一种高精度的立式坐标镗床，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度立式坐标镗床，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度立式坐标镗床，包括：

镗床本体，所述镗床本体包括床身，和横跨固定在所述床身上的龙门框架，所述床身表面滑动连接有工作台，所述龙门框架上竖向滑动连接有动梁，所述动梁上横向滑动连接有主轴箱，所述主轴箱上安装有电主轴，以上的滑动连接结构均采用滚动导轨配合结构；

驱动组件，所述驱动组件的数量为多套，且分别用于驱动所述工作台在所述床身表面运动、驱动所述动梁在所述龙门框架上运动，以及所述主轴箱在所述动梁上运动；所述驱动组件为伺服电机驱动的丝杠-丝杠螺母结构，所述驱动组件具有电机-电机座冷却单元、电机座冷却单元、丝杠冷却单元和轴承座冷却单元。

通过上述技术方案，本发明通过两方面对现有镗床结构进行改进，首先采用滚动导轨结构替换常规的普通直线导轨结构，提高运行精度，另外，对驱动组件采用伺服电机驱动的丝杠-丝杠螺母结构，保证控制精度，同时，由于整体驱动组件的运行发热会导致微量的热变形，影响精度，因此对电机-电机座、电机座、丝杠和轴承座等重要零件提供冷却结构，防止热变形造成的镗床加工精度的降低，有效地提高了立式坐标镗床的精度，进一步克服了现有技术的制约难题。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，还包括配重部，所述配重部包括导线轮组架、配重体和钢索，所述导线轮组架的数量为两组，且分别固定在所述龙门框架的顶面两端，所述配重体滑动连接在所述龙门框架背离所述主轴箱的一面，所述钢索的数量为两根，两个所述钢索一端与所述动梁顶面固定连接，并分别绕过两个所述导线轮组架的导向轮，两个所述钢索的另一端与所述配重体固定。本发明设置配种部，由于动梁的体积较大，瞬时动作时很容易出现驱动不畅的问题，因此设计配重体配合进行动作，能够保证更稳定的驱动动作。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，所述龙门框架背离所述主轴箱的一面竖向固定有导向杆，所述配重体穿过所述导向杆，并与所述导向杆滑动连接。导向杆的设置能够保证配重体上下运行的稳定性。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，还包括布置在所述床身外侧的自动换刀装置。自动换刀装置主要是为了满足立式坐标镗床结构的完整性，采用的均是现有技术中的常规自动换刀装置，在此不再赘述。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，所述床身表面两侧开设有排屑通道，所述排屑通道顶面盖设有篦盖，所述排屑通道内转动连接有螺旋排屑器，所述螺旋排屑器通过电机驱动。通过设置排屑通道可以将加工中的铁屑进行快速排除，设置螺旋排屑器能够保证排屑效果。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，所述排屑通道的出口与排屑液循环系统的进口连通，所述排屑液循环系统的出口与所述电主轴的加工冷却液进口连通。废液经过过滤循环后可以再次作为加工冷却液使用，做到内循环。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，所述排屑液循环系统包括与所述排屑通道的出口依次连接的一级排屑水箱、二级过滤水箱、蓄水箱和泵压系统，所述泵压系统具有低压泵管路和高压泵管路，所述低压泵管路与所述电主轴的工件冷却管路连通，所述高压泵管路与所述电主轴的中心高压管路连通。本发明提供的过滤循环水系统由一级排屑水箱、二级过滤水箱、蓄水箱和泵压系统依次组成，整体结构简单，过滤效果好，且过滤后能够供回电主轴的工件冷却管路继续使用，同时设置低压泵管路和高压泵管路满足不同的加工需求，可靠性强。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，所述高压泵管路上还安装有并联管道式过滤器。高压泵管路直接对接刀具的中心高压位置，洁净度要求更高，因此在此增设一道并联管道式过滤器，而且并联管道式过滤器的两个过滤器可以一开一关，或者同开，防止过滤器堵塞造成的失效。

优选的，在上述一种高精度立式坐标镗床中，所述电机-电机座冷却单元、所述电机座冷却单元、所述丝杠冷却单元和所述轴承座冷却单元均通过开设冷却循环通道的方式进行循环冷却。通过开设冷却循环通道的方式能够实现快速有效的降温。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的高精度立式坐标镗床的正面结构示意图；

图2附图为本发明提供的高精度立式坐标镗床的背面结构示意图；

图3附图为本发明提供的驱动组件的结构示意图；

图4附图为本发明提供的电机-电机座冷却单元的侧视图；

图5附图为本发明提供的电机-电机座冷却单元的剖视图；

图6附图为本发明提供的电机座冷却单元的剖视图；

图7附图为本发明提供的丝杠冷却单元的剖视图；

图8附图为本发明提供的轴承座冷却单元的剖视图；

图9附图为本发明提供的排屑液循环系统的系统图；

图10附图为本发明提供的带有转台的高精度立式坐标镗床的正面结构示意图。

其中：

1-镗床本体；

11-床身；111-排屑通道；12-龙门框架；13-工作台；14-动梁；15-主轴箱；16-滚动导轨配合结构；17-螺旋排屑器；

2-驱动组件；

21-电机-电机座冷却单元；22-电机座冷却单元；23-丝杠冷却单元；24-轴承座冷却单元；25-伺服电机驱动的丝杠-丝杠螺母结构；251-伺服电机；252-电机座；2521-流道；2522-第二进水口；2523-第二出水口；253-隔热垫；2531-环形循环水槽；2532-第一进水口；2533-第一出水口；2534-第一O型密封圈；254-联轴器；255-轴承；256-丝杠；2561-第三进水口；2562-堵头；2563-第三出水口；2564-出口密封圈；257-丝杠螺母；258-轴承座；2581-螺旋槽；2582-第四进水口；2583-第四出水口；259-轴承套；2591-第二O型密封圈；

3-配重部；

31-导线轮组架；32-配重体；33-钢索；34-导向杆；

4-自动换刀装置；

5-排屑液循环系统；

51-一级排屑水箱；511-粗级链板式排屑组件；512-细级纱网式排屑组件；52-二级过滤水箱；521-弧形传动网链；522-进水管；523-胶轮；524-过滤纸筒；525-浮球感应系统；53-蓄水箱；531-液位传感器；54-泵压系统；541-低压泵管路；542-高压泵管路；543-并联管道式过滤器；

6-转台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见附图1和附图2，本发明实施例公开了一种高精度立式坐标镗床，包括：

镗床本体1，镗床本体1包括床身11，和横跨固定在床身11上的龙门框架12，床身11表面滑动连接有工作台13，龙门框架12上竖向滑动连接有动梁14，动梁14上横向滑动连接有主轴箱15，主轴箱15上安装有电主轴，以上的滑动连接结构均采用滚动导轨配合结构16；

驱动组件2，驱动组件2的数量为多套，且分别用于驱动工作台13在床身11表面运动、驱动动梁14在龙门框架12上运动，以及驱动主轴箱15在动梁14上运动；驱动组件2为伺服电机驱动的丝杠-丝杠螺母结构25，驱动组件2具有电机-电机座冷却单元21、电机座冷却单元22、丝杠冷却单元23和轴承座冷却单元24。

在本实施例中：床身11材料为HT300，正T型布局，框架式结构，主支撑筋及辅助圈筋相结合的布筋方式，多点支撑调节方式，保证具有足够的支撑刚度。

龙门框架12的立柱材料为HT300，龙门后侧大面积框架加强筋，大大降低龙门框架12的铸造变形；两支撑腿内部交叉筋的布筋方式，保证立柱具有足够的支撑刚度和抗扭刚度。

动梁14材料为QT600-3，米字筋布筋方式，整体重量轻，保证动梁14的高刚度和低惯量。

工作台13材料为HT300，工作台面1200x900(mm)，T型槽宽18mm，台面通过多次刮研平面度达到0.006mm。

为了进一步优化上述技术方案，还包括配重部3，配重部3包括导线轮组架31、配重体32和钢索33，导线轮组架31的数量为两组，且分别固定在龙门框架12的顶面两端，配重体32滑动连接在龙门框架12背离主轴箱15的一面，钢索33的数量为两根，两个钢索33一端与动梁14顶面固定连接，并分别绕过两个导线轮组架31的导向轮，两个钢索33的另一端与配重体32固定。

为了进一步优化上述技术方案，龙门框架12背离主轴箱15的一面竖向固定有导向杆34，配重体32穿过导向杆34，并与导向杆34滑动连接。

为了进一步优化上述技术方案，还包括布置在床身11外侧的自动换刀装置4。

为了进一步优化上述技术方案，床身11表面两侧开设有排屑通道111，排屑通道111顶面盖设有篦盖，排屑通道111内转动连接有螺旋排屑器17，螺旋排屑器17通过电机驱动。

在本实施例中，为了进一步提高镗床精度，驱动组件2还配备了光栅检测系统，光栅检测系统由动尺和定尺组成。

各直线轴均安装直线光栅尺实现全闭环控制，其中X/Y轴单伺服电机驱动单光栅全闭环控制，Z轴双伺服电机驱动双光栅全闭环控制。

实施例2：

参见附图9，排屑通道111的出口与排屑液循环系统5的进口连通，排屑液循环系统5的出口与电主轴的加工冷却液进口连通。

为了进一步优化上述技术方案，排屑液循环系统5包括与排屑通道111出口依次连接的一级排屑水箱51、二级过滤水箱52、蓄水箱53和泵压系统54；一级排屑水箱51包括粗级链板式排屑组件511和细级纱网式排屑组件512；二级过滤水箱52通过纸带式过滤结构进行过滤；蓄水箱53用于存储二级过滤水箱52过滤后的液体；泵压系统54安装在蓄水箱53上，且具有与蓄水箱53连通的低压泵管路541和高压泵管路542，低压泵管路541与镗床本体1的电主轴的工件冷却管路连通，高压泵管路542与电主轴的中心高压管路连通。

为了进一步优化上述技术方案，一级排屑水箱51一端具有一级过滤液进口，另一端具有一级固体出口和一级过滤液出口，一级过滤液进口与排屑通道111连通，粗级链板式排屑组件511和细级纱网式排屑组件512均为由低到高倾斜布置的传送带结构，且粗级链板式排屑组件511位于细级纱网式排屑组件512的下方，粗级链板式排屑组件511和细级纱网式排屑组件512的顶端分别对应一级固体出口；一级过滤液出口与二级过滤水箱52连通。

为了进一步优化上述技术方案，二级过滤水箱52内部具有弧形传动网链521，弧形传动网链521通过电机驱动进行循环动作，二级过滤水箱52内部两侧壁之间固定有进水管522，进水管522位于弧形传动网链521上方，进水管522一端为二级过滤液进水口，管体底面开设有出水口，进水管522两端转动连接有两个胶轮523，两个胶轮523与弧形传动网链521抵接贴合；二级过滤水箱52外侧转动连接有过滤纸筒524，过滤纸筒524的过滤纸通过弧形传动网链521和两个胶轮523的贴合面，并穿出二级过滤水箱52；二级过滤水箱52底部具有与蓄水箱53连通的二级过滤液出水口。进水管522上还安装有浮球感应系统525，浮球感应系统525通过感应二级过滤水箱52内部的积水深度联动弧形传动网链521。

为了进一步优化上述技术方案，进水管522上还挂设有滤篮，滤篮与出水口对应。

为了进一步优化上述技术方案，蓄水箱53安装有液位传感器531。

为了进一步优化上述技术方案，高压泵管路542上还安装有并联管道式过滤器543。

排屑液循环系统5是利用切屑液带走镗床切屑热的装置，排屑液循环系统5的主要作用是：通过喷淋等方式对工件进行冷却带走大量切屑热，降低切屑区温度，以保证镗床精度和加工质量；对工件起润滑作用，降低切屑力和减少切屑热，从而提高加工质量；清洁工件和镗床，带走加工过程中的切屑，以便保证连续正常加工。

根据总体设计要求排屑器选用50链板式排屑器和刮板式排屑机的双层组合式排屑机，有效宽度为400mm，上层的链板排屑机适于5～400mm铁屑，下层的刮板排屑机适于细小铝屑；能够更好的满足多种材质加工。

实施例3：

参见附图3，电机-电机座冷却单元21、电机座冷却单元22、丝杠冷却单元23和轴承座冷却单元24均通过开设冷却循环通道的方式进行循环冷却。

如图3所示，丝杠256转动，驱动丝杠螺母257在丝杠256上移动，镗床本体1的被驱动件均与丝杠螺母257进行固定。

参见附图4和附图5，电机-电机座冷却单元21包括垫设在伺服电机251和电机座252之间的隔热垫253，隔热垫253朝向电机座252的端面开设有环形循环水槽2531，隔热垫253的侧壁具有与环形循环水槽2531连通的第一进水口2532和第一出水口2533。隔热垫253朝向电机座252的端面具有两个第一O型密封圈2534，两个第一O型密封圈2534分别布置在循环水槽2531的内侧和外侧。

参见附图6，电机座冷却单元22包括开设在电机座252上的多个流道2521，通过向电机座252侧壁开设径向流道，和向电机座252端面开设轴向流道，使得流道相互连通，设置电机座252外壁上其中两个开口为第二进水口2522和第二出水口2523，并对其他开口进行封堵。

参见附图7，丝杠冷却单元23包括丝杠256，丝杠256为两端开口的中空杆体，且一端为第三进水口2561，另一端通过堵头2562封堵，并通过联轴器254连接伺服电机251的动力输出轴；丝杠256远离第三进水口2561的一端侧壁径向开设有第三出水口2563。丝杠256外侧套设有出口密封圈2564，出口密封圈2564与第三出水口2563对应，且具有接头。

参见附图8，轴承座冷却单元24包括轴承座258，轴承座258与轴承255对应的内壁开设有螺旋槽2581，轴承座258外侧壁具有与螺旋槽2581两端连通的第四进水口2582和第四出水口2583。轴承座258内侧的轴承套259的外侧壁上嵌设有两个第二O型密封圈2591，两个第二O型密封圈2591分别布置在螺旋槽2581的两侧。

实施例4：

参见附图10，本实施例在实施例1的结构基础上进一步优化改进，为了进一步提高使用效果，在工作台13的台面上安装转台6，实现镗床四轴联动及高精度分度加工。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，包括：

镗床本体(1)，所述镗床本体(1)包括床身(11)，和横跨固定在所述床身(11)上的龙门框架(12)，所述床身(11)表面滑动连接有工作台(13)，所述龙门框架(12)上竖向滑动连接有动梁(14)，所述动梁(14)上横向滑动连接有主轴箱(15)，所述主轴箱(15)上安装有电主轴，以上的滑动连接结构均采用滚动导轨配合结构(16)；

驱动组件(2)，所述驱动组件(2)的数量为多套，且分别用于驱动所述工作台(13)在所述床身(11)表面运动、驱动所述动梁(14)在所述龙门框架(12)上运动，以及驱动所述主轴箱(15)在所述动梁(14)上运动；所述驱动组件(2)为伺服电机驱动的丝杠-丝杠螺母结构(25)，所述驱动组件(2)具有电机-电机座冷却单元(21)、电机座冷却单元(22)、丝杠冷却单元(23)和轴承座冷却单元(24)。

2.根据权利要求1所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，还包括配重部(3)，所述配重部(3)包括导线轮组架(31)、配重体(32)和钢索(33)，所述导线轮组架(31)的数量为两组，且分别固定在所述龙门框架(12)的顶面两端，所述配重体(32)滑动连接在所述龙门框架(12)背离所述主轴箱(15)的一面，所述钢索(33)的数量为两根，两个所述钢索(33)一端与所述动梁(14)顶面固定连接，并分别绕过两个所述导线轮组架(31)的导向轮，两个所述钢索(33)的另一端与所述配重体(32)固定。

3.根据权利要求2所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，所述龙门框架(12)背离所述主轴箱(15)的一面竖向固定有导向杆(34)，所述配重体(32)穿过所述导向杆(34)，并与所述导向杆(34)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，还包括布置在所述床身(11)外侧的自动换刀装置(4)。

5.根据权利要求1所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，所述床身(11)表面两侧开设有排屑通道(111)，所述排屑通道(111)顶面盖设有篦盖，所述排屑通道(111)内转动连接有螺旋排屑器(17)，所述螺旋排屑器(17)通过电机驱动。

6.根据权利要求5所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，所述排屑通道(111)的出口与排屑液循环系统(5)的进口连通，所述排屑液循环系统(5)的出口与所述电主轴的加工冷却液进口连通。

7.根据权利要求6所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，所述排屑液循环系统(5)包括与所述排屑通道(111)的出口依次连接的一级排屑水箱(51)、二级过滤水箱(52)、蓄水箱(53)和泵压系统(54)，所述泵压系统(54)具有低压泵管路(541)和高压泵管路(542)，所述低压泵管路(541)与所述电主轴的工件冷却管路连通，所述高压泵管路(542)与所述电主轴的中心高压管路连通。

8.根据权利要求7所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，所述高压泵管路(542)上还安装有并联管道式过滤器(543)。

9.根据权利要求1所述的一种高精度立式坐标镗床，其特征在于，所述电机-电机座冷却单元(21)、所述电机座冷却单元(22)、所述丝杠冷却单元(23)和所述轴承座冷却单元(24)均通过开设冷却循环通道的方式进行循环冷却。

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