CN1481292A - 机床 - Google Patents

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Abstract

一种阻止第二滑鞍(6)的倾斜变位，抑制主轴头(8)的振动，可进行高精度加工的机床。在机座(1)上固定立柱(2)，在该立柱(2)上引导第一滑鞍(4)使其可沿上下方向(f1)移动，在第一滑鞍(4)上引导第二滑鞍(6)使其可沿左右方向(f2)移动，在第二滑鞍(6)上引导主轴头(8)使其可沿前后方向(f3)移动，除了将在左右方向(f2)上引导第二滑鞍(6)的导轨装置(5A、5B、5C)设置在第一滑鞍(4)前面的上下部位外，还设置在第一滑鞍(4)背面的下部。

Description

机床
技术领域
本发明涉及提高主轴位置稳定性的机床。
背景技术
已知作为缩短第一及第二滑鞍和立柱的主轴方向(前后方向)长度，提高主轴头前后方向的进给速度的机床，在机座上固定立柱，在该立柱上引导第一滑鞍使其可沿上下方向移动，在第一滑鞍上引导第二滑鞍使其可沿左右方向移动，在第二滑鞍上引导主轴头使其可沿前后方向移动。(参照特开平4-365529号公报)
在上述机床上，使第一滑鞍和第二滑鞍上下左右地移动时和使主轴头前后移动时，实际情况是难于保证第二滑鞍的位置稳定性，而第二滑鞍的位置稳定性不够的话，则会产生主轴振动而不能进行高精度加工的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供可以处理所涉及问题的机床。
本发明的机床在机座上固定立柱，在该立柱上引导第一滑鞍使其可沿上下方向移动，在第一滑鞍上引导第二滑鞍使其可沿左右方向移动，在第二滑鞍上引导主轴头使其可沿前后方向移动，除了将在左右方向上引导第二滑鞍的导轨装置设置在第一滑鞍前面的上下部位，还设置在第一滑鞍背面上下部位或在第一滑鞍背面的上部及下部中的任一部位。
由此，第一滑鞍至少通过三个导轨装置引导第二滑鞍，而且其中的在前后方向上相对的两个导轨装置被位于两个导轨装置之间的第二滑鞍部分严格地限制了前后方向的游动，因此可以确保第二滑鞍在左右移动范围内的任意位置上的位置稳定性。
在上述发明中，理想的是在权利要求2中记述的那样，即，本发明的机床在机座上固定立柱，在该立柱上引导第一滑鞍使其可沿上下方向移动，在第一滑鞍上引导第二滑鞍使其可沿左右方向移动，在第二滑鞍上引导主轴头使其可沿前后方向移动，除了将在左右方向上引导第二滑鞍的导轨装置设置在第一滑鞍前面的上下部位外，还设置在第一滑鞍背面的下部设置。
由此，将第二滑鞍的下部作为主轴头用的支撑部分而加强时，该支撑部分作为第一滑鞍的下部的两个导轨装置的支撑结构有效地发挥作用的同时，还把这两个导轨装置的游动限制力有效地传达给第二滑鞍。
将上述发明如下地具体化，即，如权利要求3中记述的那样，使导轨装置由轨道部件和在嵌合于该轨道部件上的状态下滑动变位的嵌合部件组成。这时，轨道部件固定于第一滑鞍或第二滑鞍中的任一个上，而对于嵌合部件，当前述轨道部件被固定于第一滑鞍上时，将其固定于第二滑鞍上，而当前述轨道部件被固定于第二滑鞍上时，则将其固定于第一滑鞍上。
由此，在用众所周知的装置方便地构成导轨装置的同时，轨道部件及嵌合部件在第一滑鞍上的游动被限制的状态下与第二滑鞍相对滑动。
另外，如权利要求4中记述的那样，在左右方向上引导第二滑鞍的导轨装置由轨道部件和在嵌合于该轨道部件上的状态下滑动变位的嵌合部件组成。在第一滑鞍前面的上下部位固定导轨，使被固定在第二滑鞍的多个嵌合部件嵌合于该导轨上，并且在第一滑鞍的背面下部固定导轨，而使被第二滑鞍所固定的一个或多个嵌合部件嵌合于该导轨上。
由此，可不使整体构成大型化地实现简单的结构并且可有效地提高第二滑鞍的位置稳定性。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施例的机床的侧面图。
图2是该机床的正面图。
图3是该机床的平面图。
图4是表示前述机床重要部分的立体图。
图5是表示该机床重要部分，即图2的X-X部分的侧视截面图。
图6表示前述机床的导轨装置，图6A为立体图，图6B是X1-X1部分的截面图。
图7是表示将前述机床的主轴头移动到相对于第二滑鞍的可移动范围的最前方的状态的动作说明图。
具体实施方式
为更详细地叙述本发明，按照附图进行说明。
作为本实施例的机床，具有设在最下部的机座1；固定在该机座1上面的立柱2；第一滑鞍4，该第一滑鞍4通过设在该立柱2的前面的上下方向的一对导轨装置3A、3B在上下方向f1可以自由滑动变位地被引导；第二滑鞍6，该第二滑鞍6通过设在该第一滑鞍4前面的上下部位和背面的下部的三处的左右方向的一对导轨装置5A、5B和5C在左右方向f2可以自由滑动变位地被引导；主轴头8，该主轴头通过设在该第二滑鞍6上的前后方向的一对导轨装置7A、7B在前后方向f3可以自由滑动变位地被引导。
以下对上述各部分的构造进行说明。
即，机座1用钢板作成箱形，在比立柱2更前侧的上面固定地安装用于固定未图示的工作台的支撑部件9、9。
立柱2具有左右一对的纵向部分2a、2a和上下一对的横向部分2b、2c，以在中心部分形成比较大的前后方向的四角孔a的四角框体为主体的同时，在上侧的横向部分2b的左右端部设有电动机台2d、2d。
然后，在上述的电动机台2d、2d上固定用于将第一滑鞍4上下驱动的伺服电机10、10，在这些电机10、10的近旁处及左右一对的纵向部分2a、2a左右前面处固定轴承部件12a、12b，该轴承部件支撑着与前述伺服电机10、10的输出轴相结合的纵向丝杠轴11，11，使其可自由转动。
第一滑鞍4如图1、图2及图4等所示，具有左右一对组成的截面四角形的横向部分4a、4b和上下一对组成的截面四角形的纵向部分4c、4c，以铸钢制的四角框体为主体，该四角框体在中心部分形成比较大的前后方向的四角孔b，将正面看的大小作成可以放在立柱2前面的程度，在背面的上下部位设置如图1所示那样的向后方的突出部分4d、4d，在上侧的突出部分4d的左右端部上固定被拧入前述纵向丝杠轴11、11的螺母13、13。
然后，在上侧的横向部分4a的前面右端部上固定用于将第二滑鞍6上下驱动的伺服电机14的同时，在该电机14的近旁处及横向部分4a的前面左端部固定轴承部件16a、16b，该轴承部件16a、16b支撑着与前述伺服电机14的输出轴相结合的丝杠轴15，使其可自由转动。
第二滑鞍6如图4及图5等所示，具有左右一对组成的断面四角形的横向部分6a、6b和上下一对组成的断面四角形的纵向部分6c、6c，以铸钢制的四角框体为主体，该四角框体在中心部分形成可插入主轴头8程度的前后方向的四角孔c，将正面看的大小作成可以放在第一滑鞍4前面的程度，在背面的下部如图2所示那样将具有左右侧面部分17a、17a及水平面部分17b的主轴头支撑部分17一体构成。在主轴头支撑部分17的后端面上固定向后延伸出的电机台18，在上侧的横向部分6a的上面固定被拧入前述横向丝杠轴15的螺母19。
然后，在电机台18的后端面上固定使主轴头8向前后方向f3变位的伺服电机20，另外前述水平面部分17b宽度方向的中央的前后方固定如图2所示的轴承部件21，该轴承部件21可自由转动地支撑着与前述伺服电机20的输出轴相结合的未图示出的主轴用前后向丝杠轴。
主轴头8具备可以自由转动地支撑前后方向的主轴22的主轴头架23，除了在该主轴头架23内设置了未图示的用于驱动主轴22的驱动电机外，在主轴头架23的宽度方向中央的前后方向长度的中间固定被拧入前述主轴头用的前后方向丝杠轴的未图示的螺母。
以下对各导轨装置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B进行说明。
各导轨装置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B都是被称为线性摆动轴承而为众所周知的，如图6所示，除了具有直的轨道部件24和在与该轨道部件24相嵌合的状态下滑动变位的嵌合部件25之外，具备在将这些轨道部件24和嵌合部件25分离的限制状态下可以平滑地相对滑动的配合装置26。
对各部分进行说明的话，轨道部件24是断面为四角形的轨道构件，在左右各侧面的靠上部和上面的左右端部设置断面为半圆形的直槽27a、27b、27c、27d。
嵌合部件25是由左右的侧面部分25a、25b和与这些侧面部分25a、25b相结合的中央部分25c组成的断面为コ型的比较短的部件，除在左右的侧面部分25a、25b的内面和中央部分25c的内面形成与前述直槽27a、27b、27c、27d按该顺序分别对应的直槽28a、28b、28c、28d之外，在各直槽28a、28b、28c、28d中设置用于使两端连通的部分扁平环状的断面为圆形的连通路28a’、28b’、28c’、28d’，各连通路28a’、28b’、28c’、28d’和与其相对应的直槽27a、27b、27c、27d及直槽28a、28b、28c、28d成为一体而组成闭锁扁平环形通路29a、29b、29c、29d。
配合装置26由多个球体30组成，在嵌合部件25嵌合在轨道部件24上的状态下，处于分别排成一列地紧密地嵌插在闭锁扁平环形通路29a、29b、29c、29d中的状态。
这时，在用于使第一滑鞍4在上下方向f1移动的导轨装置3A、3B中，关于3A，在立柱2的前面的左端部将第一轨道部件24按上下方向一条线状地固定，在第一滑鞍4的左端部的上下处分别固定与前述第一轨道部件24相嵌合的嵌合部件25；而关于3B，在立柱2的前面的右端部将第二轨道部件24按上下方向一条线状地固定，在第一滑鞍4的右端部的上下处分别固定与前述第二轨道部件24相嵌合的嵌合部件25。
另外，在用于使第二滑鞍6在左右方向f2移动的导轨装置5A、5B、5C中，关于5A，在第一滑鞍4的上侧的横向部分4a的前面将第三轨道部件24按左右方向一条线状地固定，在第二滑鞍6的上侧的横向部分6a的左右处分别固定与前述第三轨道部件24相嵌合的嵌合部件25，关于5B，在第一滑鞍4的下侧的横向部分4b的前面将第四轨道部件24按左右方向一条线状地固定，在第二滑鞍6的下侧的横向部分6b的左右处分别固定与前述第四轨道部件24相嵌合的嵌合部件25，而关于5C，在第一滑鞍4的下侧的横向部分4b的背面将第五轨道部件24按左右方向一条线状地固定，在设在第二滑鞍6的主轴头支撑部分17下面的突出部分17c上固定与前述第五轨道部件24相嵌合的单一嵌合部件25。
另外，在用于使主轴头8向前后方向f3移动的导轨装置7A、7B中，关于7A，在主轴头架23下面的左端部分将第六轨道部件24按前后方向一条线状地固定，在主轴头支撑部分17上面的左端部分的前后端分别固定与前述第六轨道部件24相嵌合的嵌合部件25，关于7B，在主轴头架23下面的右端部分将第七轨道部件24按前后方向一条线状地固定，在主轴头支撑部分17上面的右端部分的前后端分别固定与前述第七轨道部件24相嵌合的嵌合部件25。
为作成以上述构成为基础的加工中心，还要附加以下未被图示的构成，即，除了设置装有多个刀具的刀具库和取出刀具库里的刀具后将其嵌插到主轴22的前端，或是与此相反从主轴22前端拔取刀具后将其放回刀具库的自动刀具交换装置外，根据需要设置覆盖机座1上部的构造物整体的围壁。
下面对按上述那样构成的本发明的机床的动作进行说明。通过伺服电机10、10的转动，第一滑鞍4可在上下方向f1驱动变位；另外通过伺服电机14的转动，第二滑鞍6可向左右方向f2驱动变位；另外通过伺服电机20的转动，主轴头8可在前后方向f3驱动变位；由此主轴22可以向三轴方向的任意位置移动。
通过这样的主轴22的变位和嵌装在主轴22前端上的刀具t的驱动电机的转动，可以加工固定在未图示的工作台上的工件。
第一滑鞍4由导轨装置3A、3B的第1及第2轨道部件24、24和被嵌合于这些轨道部件24、24上的上下两个嵌合部件25、25所引导而上下移动。这时，由于第一滑鞍4的上下左右的尺寸比较大，所以可在由导轨装置3A、3B的部件游动而引起的倾斜变位少的状态下稳定地移动。
另外第二滑鞍6由第一滑鞍4前面的导轨装置5A、5B的第三及第四轨道部件24、24和被嵌合于这些轨道部件24、24上的左右两个嵌合部件25、25所引导的同时，由第一滑鞍4背面的导轨装置5C的第五轨道部件24和被嵌合于这些轨道部件24上的单一嵌合部件25所引导而左右移动。这时，由于第二滑鞍6由适当地分开的3个导轨装置5A、5B、5C在三处被引导，所以可有效地抑制由于导轨装置5A、5B、5C的部件游动而引起的所有方向的倾斜变位从而稳定地移动。
另外主轴头8由导轨装置7A、7B的第六及第七轨道部件24、24和被嵌合于这些轨道部件24、24上的前后两个嵌合部件25、25所引导而前后移动。这时，主轴头8可从所述引导状态，在通过自重等而不易因导轨装置7A、7B的部件游动而引起倾斜变位的状态下稳定地移动。
另外根据工件的加工状况，主轴头8相对于第二滑鞍6会如图7所示大大向前方送出，在这种情况下，第二滑鞍6在主轴头8的前后移动过程中，会受到力的作用方向正反变化、不同大小变化的转矩。
在这种情况下引导第二滑鞍6，三个导轨装置5A、5B、5C将起到有效地抑制由转矩引起的倾斜变位的作用，即，在第二滑鞍6要向前后侧的某一方倾斜时两个导轨装置5B、5C中的任一方可以接近嵌合部件25和轨道部件24，配合装置26极其有效地对抗这样的变位。
这样地抑制第二滑鞍的倾斜变位，可以有效地阻止主轴头8的振动，实现高精度的加工。
上述实施例可进行如下变形。
即，代替在主轴头的支撑部分17下面的突出部分17c的宽度方向的中央设置单一的嵌合部件25，也可以在前述突出部分17c的左右端部分别设置被嵌合于第七轨道部件24上的嵌合部件25、25。由此，比起在前述突出部分17c的宽度方向的中央设置单一的嵌合部件25的情况来，可以更加有效地抑制由于部件游动而引起的第二滑鞍6的倾斜变位。
代替仅在第一滑鞍7的背面的下方设置导轨装置5C，也可在第一滑鞍7背面上下部位分别设置导轨装置。由此，比起仅在第一滑鞍4的背面设置导轨装置5C的情况来，可以更加有效地抑制由于部件游动而引起的第二滑鞍6的倾斜变位。
也可将导轨装置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B的球体30改成滚轮，在这种情况下需要将闭锁扁平环形通路29a、29b、29c、29d变形以适应滚轮。这样也可以得到与依靠球体30时几乎相同的效果。
导轨装置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B的轨道部件24和嵌合部件25不用球体30和滚轮等的配合装置26也可得到所需的作用，即，例如将嵌合部分25的断面形状作成例如C字形的内部扩张形状，在该内部空间里紧密地插入轨道部件24。这样通过采用适当的润滑手段可以得到所需的引导作用。
根据如上构成的本发明，可以得到以下的效果。
即，根据权利要求1所述，第一滑鞍至少通过三个导轨装置引导第二滑鞍，而且，由于其中在前后方向上相对的两个导轨装置被位于这两个导轨装置之间的第二滑鞍部分严格地限制了前后方向的游动，所以可以确保第二滑鞍在左右移动范围的任意位置上的位置稳定性，限制主轴头的振动，而可进行高精度的加工。
根据权利要求2所述，将第二滑鞍的下部作为主轴头的支撑部分加强的情况下，该主轴头的支撑部分可兼用作在第一滑鞍的下部的前后方向上相对的两个导轨装置5B、5C的部件支撑构件而降低制造成本，另外主轴头的支撑部分还可有效地将由两个导轨装置产生的游动限制力传达给第二滑鞍的整体。
根据权利要求3所述，可使用众所周知的装置而简单地构成导轨装置，同时，通过轨道部件和嵌合部件可以使第二滑鞍在第一滑鞍上在游动被抑制的状态下相对滑动。
根据权利要求4所述，不用使机床整体的构成大型化就可以简单而且有效地提高第二滑鞍的位置稳定性。

Claims (4)

1.一种机床，在机座(1)上固定立柱(2)，在该立柱(2)上引导第一滑鞍(4)，使其可沿上下方向(f1)移动，在第一滑鞍(4)上引导第二滑鞍(6)使其可沿左右方向(f2)移动，在第二滑鞍(6)上引导主轴头(8)使其可沿前后方向(f3)移动，其特征在于，除了将作为向左右方向(f2)引导第二滑鞍(6)的导轨装置(5A、5B、5C)设置在第一滑鞍(4)的前面上下部位外，还设置在第一滑鞍(4)的背面上下部位或第一滑鞍(4)的背面上下的任一部位。
2.一种机床，在机座(1)上固定立柱(2)，在该立柱(2)上引导第一滑鞍(4)使其可沿上下方向(f1)移动，在第一滑鞍(4)上引导第二滑鞍(6)使其可沿左右方向(f6)移动，在第二滑鞍(6)上引导主轴头(8)使其可沿前后方向(f3)移动，其特征在于，除了将作为向左右方向(f2)引导第二滑鞍(6)的导轨装置(5A、5B、5C)设置在第一滑鞍(4)的前面上下部位，还设置在第一滑鞍(4)的背面下部。
3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，向左右方向(f2)引导第二滑鞍(6)的导轨装置(5A、5B、5C)由固定于第一滑鞍(4)或第二滑鞍(6)中任一个上的轨道部件(24)，和在嵌合于该轨道部件(24)上的状态下滑动变位的嵌合部件(25)组成，当所述轨道部件(24)被固定于第一滑鞍(4)上时，该嵌合部件(25)被固定于第二滑鞍(6)上，而当所述轨道部件(24)被固定于第二滑鞍(6)上时，则该嵌合部件(25)被固定于第一滑鞍(4)上。
4.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，向左右方向(f2)引导第二滑鞍(6)的导轨装置(5A、5B、5C)由轨道部件(24)和在嵌合于该轨道部件(24)上的状态下滑动变位的嵌合部件(25)组成。在第一滑鞍(4)的前面上下部位分别固定导轨(24)，使被固定在第二滑鞍(6)上的多个嵌合部件(25)嵌合于该导轨(24)上，并且在第一滑鞍(4)的背面下部固定导轨(24)，而被固定在第二滑鞍(6)上的一个或多个嵌合部件(25)嵌合于该导轨(24)上。
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