CN205394034U - 箱中箱型五轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种箱中箱型五轴数控机床。该箱中箱型五轴数控机床包括X轴滑座、主轴箱和Z轴直线电机。其中，主轴箱沿竖直方向滑设于X轴滑座内；Z轴直线电机包括两第一电机线圈和两第一磁板，两第一电机线圈对称设置于主轴箱的外表面，两第一磁板对称设置于X轴滑座内，两第一电机线圈滑设于两第一磁板。该箱中箱型五轴数控机床中主轴箱位于X轴滑座内，减轻了移动部件的质量，提高了加工速度；两第一磁板、两第一电机线圈均对称设置，使得主轴箱的驱动力与其重心位于同一平面内，提高了主轴箱的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，提高了该箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

Description

箱中箱型五轴数控机床

技术领域

本实用新型涉及一种五轴数控机床，特别涉及一种箱中箱型五轴数控机床。

背景技术

机床结构配置的基本要求是实现承载工件和刀具的部件(如立柱、工作台、横梁等)在3个移动坐标轴上的运动。传统的五轴数控机床结构配置是将每一坐标轴的移动部件叠加起来，其缺点是移动质量较大、重心距离或受力点距驱动力中心较远，形成偏转力矩，从而使得五轴数控机床的加工速度较低、稳定性较差。另外，传统的驱动方式中，由于驱动部件结构上的不对称性，受到热变形的影响较大，也进一步影响了五轴数控机床的稳定性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术移动质量大、加工速度较大、稳定性较差的缺陷，提供一种箱中箱型五轴数控机床。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种箱中箱型五轴数控机床，其特点在于，其包括：

一X轴滑座；

一主轴箱，沿竖直方向滑设于所述X轴滑座内；

一Z轴直线电机，包括两第一电机线圈和两第一磁板，两所述第一电机线圈对称设置于所述主轴箱的外表面，两所述第一磁板对称设置于所述X轴滑座内，两所述第一电机线圈滑设于两所述第一磁板。

所述主轴箱滑设于所述X轴滑座内，减轻了所述箱中箱型五轴数控机床中所述主轴箱和所述X轴滑座的质量，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的加工速度；两所述第一电机线圈、两所述第一磁板均对称设置，所述主轴箱的驱动力与其重心位于同一平面，提高了所述主轴箱的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

较佳地，所述X轴滑座的外表面设有一上滑动部和一下滑动部，所述下滑动部与所述上滑动部相对设置，其中，

所述上滑动部设于所述X轴滑座的上端部，且所述上滑动部包括对称设置于所述X轴滑座两侧的两上连接件，每一所述上连接件的底部设有若干个上滑块；

所述下滑动部设有所述X轴滑座的下端部，且所述下滑动部包括对称设置于所述X轴滑座两侧的两下连接件，每一所述下连接件的顶部设有若干个下滑块。

所述X轴滑座的结构简单且稳定。

较佳地，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

一Y轴滑座，所述上滑动部、所述下滑动部均沿水平方向滑设于所述Y轴滑座内；

一X轴直线电机，包括两第二电机线圈和两第二磁板，其中一所述第二电机线圈设于所述X轴滑座一侧的所述上连接件和所述下连接件之间，另一所述第二电机线圈设于X轴滑座另一侧的所述上连接件和所述下连接件之间，两所述第二磁板对称设置于所述Y轴滑座内，两所述第二电机线圈滑设于两所述第二磁板。

所述X轴滑座通过所述上滑动部、所述下滑动部滑设于所述Y轴滑座内，所述X轴滑座的运动更加可靠、稳定。

所述X轴滑座的驱动X轴直线电机中的两所述第二电机线圈、两所述第二磁板也为对称设置，所述X轴滑座的驱动力与其重心位于同一平面，提高了所述X轴滑座的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，进一步提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

较佳地，所述Y轴滑座具有两侧壁，两所述侧壁的顶部对称设置有两X轴上导轨、底部对称设置有两X轴下导轨；

两所述上连接件沿所述水平方向滑设于两所述X轴上导轨、两所述下连接件沿所述水平方向滑设于两所述X轴下导轨；

每一所述第二磁板包括首尾连接的两子磁板，两所述子磁板设于所述侧壁的内侧。

相当于所述Y轴滑座卡设于所述上滑动部和所述下滑动部之间，使得所述X轴滑座能够可靠地滑设于所述Y轴滑座，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的稳定性。

较佳地，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

一底座，所述Y轴滑座沿垂直方向滑设于所述底座；

一Y轴直线电机，包括两第三电机线圈和两第三磁板，两所述第三电机线圈对称设置于所述Y轴滑座的外表面，两所述第三磁板对称设置于所述底座，两所述第三电机线圈滑设于两所述第三磁板。

所述Y轴滑座的驱动Y轴直线电机中的两所述第三电机线圈、两所述第三磁板也为对称设置，所述Y轴滑座的驱动力与其重心位于同一平面，提高了所述Y轴滑座的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，进一步提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

较佳地，所述底座具有相对设置的两支撑平台，每一所述支撑平台上设有一平台导轨和其中一所述第三磁板；

所述Y轴滑座的外表面设有一左滑动部和一右滑动部，所述左滑动部和所述右滑动部对称设置于所述Y轴滑座的两端；

所述左滑动部包括一左连接件，所述左连接件的底部设有若干个左滑块，所述左连接件滑设于其中一所述支撑平台的所述平台导轨；

所述右滑动部包括一右连接件，所述右连接件的底部设有若干个右滑块，所述右连接件滑设于另一所述支撑平台的所述平台导轨。

所述Y轴滑座的结构简单且稳定。

较佳地，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

两X轴光栅尺，每一所述X轴光栅尺的尺身固设于所述Y轴滑座的侧壁、读数头设于所述下连接件；

两Y轴光栅尺，每一所述Y轴光栅尺的尺身固设于所述支撑平台，其中一所述Y轴光栅尺的读数头设于所述左连接件，另一所述Y轴光栅尺的读数头设于所述右连接件；

一Z轴光栅尺，尺身固设于所述X轴滑座的内壁、读数头设于所述主轴箱。

所述X轴光栅尺、所述Y轴光栅尺和所述Z轴光栅尺分别对所述X轴滑座、所述Y轴滑座和所述主轴箱进行位移检测，实现全闭环控制，能够提高加工速度和加工精度。

较佳地，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

四个X轴限位元件，设于两所述侧壁的顶部，每一所述X轴上导轨的两端设有两个所述X轴限位元件，且其中一个所述X轴限位元件位于所述X轴上导轨的内侧，另一个所述X轴限位元件位于所述X轴上导轨的外侧；

四个Y轴限位元件，设于两所述支撑平台，每一所述平台导轨的两端设有两个所述Y轴限位元件，且其中一个所述Y轴限位元件位于所述平台导轨的内侧，另一个所述Y轴限位元件位于所述平台导轨的外侧。

所述X轴限位元件、所述Y轴限位元件主要用于限制所述X轴滑座、所述Y轴滑座由于突发情况而冲出相应的工作区域，主要起保护作用。

所述X轴限位元件、所述Y轴限位元件的数量可以根据实际需要进行变化，所述主轴箱也可以根据需要设置相应的限位元件。

较佳地，每一所述X轴限位元件包括一X轴限位块和连接于所述X轴限位块的一X轴缓冲部，所述X轴限位块设于所述侧壁的顶部；

每一所述Y轴限位元件包括一Y轴限位块和连接于所述Y轴限位块的一Y轴缓冲部，所述Y轴限位块设于所述支撑平台；

所述X轴缓冲部和所述Y轴缓冲部的材质为硅胶。

硅胶为常用的缓冲材料，取材简单、成本低，且缓冲效果较好。

较佳地，所述箱中箱型五轴数控机床还包括一平衡组件，所述平衡组件包括：

一支架，设于所述X轴滑座的顶部；

一气缸，设于所述支架，所述气缸的气缸杆通过一气浮接头连接于所述主轴箱的一端。

所述气缸为具有自锁功能的锁紧气缸，一方面所述气缸能够平衡所述主轴箱的自重，提高了所述主轴箱的加速度；另一方面所述气缸能够在突然断电断气的情况下自锁。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型中的箱中箱型五轴数控机床中所述主轴箱位于所述X轴滑座内，减轻了移动部件的质量，提高了加工速度；两所述第一磁板、两所述第一电机线圈均对称设置，使得所述主轴箱的驱动力与其重心位于同一平面内，提高了所述主轴箱的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的箱中箱型五轴数控机床的结构示意图。

图2为主轴箱的结构示意图。

图3为X轴滑座的结构示意图。

图4为Y轴滑座的结构示意图。

图5为底座的结构示意图。

附图标记说明：

1：X轴滑座

11：第一磁板

12：上滑动部

121：上连接件

122：上滑块

13：下滑动部

131：下连接件

132：下滑块

14：第二电机线圈

2：主轴箱

21：第一电机线圈

3：Y轴滑座

31：第二磁板

311：子磁板

32：侧壁

321：X轴上导轨

322：X轴下导轨

323：X轴限位元件

324：X轴限位块

33：第三电机线圈

34：左滑动部

341：左连接件

342：左滑块

35：右滑动部

351：右连接件

352：右滑块

4：底座

41：第三磁板

42：支撑平台

421：平台导轨

422：Y轴限位元件

423：Y轴限位块

5：垂直方向

6：水平方向

7：竖直方向

8：X轴光栅尺

9：Y轴光栅尺

10：Z轴光栅尺

110：平衡组件

111：支架

112：气缸

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1所示，箱中箱型五轴数控机床包括X轴滑座1、主轴箱2、Y轴滑座3和底座4。其中，Y轴滑座3沿垂直方向5滑设于底座4，X轴滑座1沿水平方向6滑设于Y轴滑座3内，主轴箱2沿竖直方向7滑设于X轴滑座1内。

如图1-3所示，所述箱中箱型五轴数控机床还包括Z轴直线电机，所述Z轴直线电机包括两第一电机线圈21和两第一磁板11，两第一电机线圈21对称设置于主轴箱2的外表面，两第一磁板11对称设置于X轴滑座1内，两第一电机线圈21滑设于两第一磁板11。

主轴箱2滑设于X轴滑座1内，减轻了所述箱中箱型五轴数控机床中主轴箱2和X轴滑座1的质量，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的加工速度；两第一电机线圈21、两第一磁板11均对称设置，主轴箱2的驱动力与其重心位于同一平面，提高了主轴箱2的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

在本实施方式中，如图1和图3所示，X轴滑座1的外表面设有一上滑动部12和一下滑动部13，下滑动部13与上滑动部12相对设置，其中，

上滑动部12设于X轴滑座1的上端部，且上滑动部12包括对称设置于X轴滑座1两侧的两上连接件121，每一上连接件121的底部设有两个上滑块122；下滑动部13设有X轴滑座1的下端部，且下滑动部13包括对称设置于X轴滑座1两侧的两下连接件131，每一下连接件131的顶部设有两个下滑块132。

X轴滑座1通过上滑动部12、下滑动部13沿水平方向6滑设于Y轴滑座3内，X轴滑座1的运动更加可靠、稳定。

如图1、图3和图4所示，所述箱中箱型五轴数控机床还包括一X轴直线电机，所述X轴直线电机包括两第二电机线圈14和两第二磁板31，其中一第二电机线圈14设于X轴滑座1一侧的上连接件121和下连接件131之间，另一第二电机线圈14设于X轴滑座1另一侧的上连接件121和下连接件131之间，两第二磁板31对称设置于Y轴滑座3内，两第二电机线14圈滑设于两第二磁板31。

X轴滑座1的驱动所述X轴直线电机中的两第二电机线圈14、两第二磁板31也为对称设置，X轴滑座1的驱动力与其重心位于同一平面，提高了X轴滑座1的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，进一步提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

如图1和图4所示，Y轴滑座3具有两侧壁32，两侧壁32的顶部对称设置有两X轴上导轨321、底部对称设置有两X轴下导轨322；图3中的两上连接件121沿水平方向6滑设于两X轴上导轨321、两下连接件131沿水平方向6滑设于两X轴下导轨322；每一第二磁板31包括首尾连接的两子磁板311，两子磁板311设于侧壁32的内侧。

相当于Y轴滑座3卡设于X轴滑座1的上滑动部12和下滑动部13之间，使得X轴滑座1能够可靠地滑设于Y轴滑座3，提高了所述箱中箱型五轴数控机床的稳定性。

如图1、图4和图5所示，所述箱中箱型五轴数控机床还包括一Y轴直线电机，所述Y轴直线电机包括两第三电机线圈33和两第三磁板41，两第三电机线圈33对称设置于Y轴滑座3的外表面，两第三磁板41对称设置于底座4，两第三电机线圈33滑设于两第三磁板41。

Y轴滑座3的驱动所述Y轴直线电机中的两第三电机线圈33、两第三磁板41也为对称设置，Y轴滑座3的驱动力与其重心位于同一平面，提高了Y轴滑座3的响应速度；对称设置的热变形基本相同，驱动部件受到热变形的影响很小，进一步提高了所述箱中箱型五轴数控机床的结构稳定性和刚性。

在本实施方式中，如图1和图5所示，底座4具有相对设置的两支撑平台42，每一支撑平台42上设有一平台导轨421和其中一第三磁板41；如图1和图4所示，Y轴滑座3的外表面设有一左滑动部34和一右滑动部35，左滑动部34和右滑动部35对称设置于Y轴滑座3的两端。

在本实施方式中，如图1和4所示，左滑动部34包括一左连接件341，左连接件341的底部设有两个左滑块342，左连接件341滑设于图5中其中一支撑平台42的平台导轨421；右滑动部35包括一右连接件351，右连接件351的底部设有两个右滑块352，右连接件351滑设于图5中另一支撑平台42的平台导轨421。

在本实施方式中，如图1-5所示，所述箱中箱型五轴数控机床还包括两个X轴光栅尺8、两个Y轴光栅尺9和一个Z轴光栅尺10。其中，每一X轴光栅尺8的尺身固设于Y轴滑座3的侧壁32、读数头设于下连接件131；每一Y轴光栅尺9的尺身固设于支撑平台42，其中一个Y轴光栅尺9的读数头设于左连接件341，另一个Y轴光栅尺9的读数头设于右连接件351；Z轴光栅尺10的尺身固设于X轴滑座1的内壁、读数头设于主轴箱2。

X轴光栅尺8、Y轴光栅尺9和Z轴光栅尺10分别对X轴滑座1、Y轴滑座3和主轴箱2进行位移检测，实现全闭环控制，能够提高加工速度和加工精度。

在本实施方式中，如图1、图4和图5所示，所述箱中箱型五轴数控机床还包括四个X轴限位元件323和四个Y轴限位元件422。其中，四个X轴限位元件323设于两侧壁32的顶部，每一X轴上导轨321的两端设有两个X轴限位元件323，且其中一个X轴限位元件323位于X轴上导轨321的内侧，另一个X轴限位元件323位于X轴上导轨321的外侧；四个Y轴限位元件422设于两支撑平台42，每一平台导轨421的两端设有两个Y轴限位元件422，且其中一个Y轴限位元件422位于平台导轨421的内侧，另一个Y轴限位元422件位于平台导轨421的外侧。

X轴限位元件323、Y轴限位元件422主要用于限制X轴滑座1、Y轴滑座3由于突发情况而冲出相应的工作区域，主要起保护作用。

X轴限位元件323、Y轴限位元件422的数量可以根据实际需要进行变化，主轴箱2也可以根据需要设置相应的限位元件。

在本实施方式中，如图1、图4和图5所示，每一X轴限位元件323包括X轴限位块324和连接于X轴限位块324的一X轴缓冲部(未示出)，X轴限位块324设于侧壁32的顶部；每一Y轴限位元件422包括一Y轴限位块423和连接于Y轴限位块423的一Y轴缓冲部(未示出)，Y轴限位块423设于支撑平台42。所述X轴缓冲部和所述Y轴缓冲部的材质为硅胶。硅胶为常用的缓冲材料，取材简单、成本低，且缓冲效果较好。

在本实施方式中，如图1所示，所述箱中箱型五轴数控机床还包括一平衡组件110，平衡组件110包括一支架111和一气缸112。其中，支架111设于X轴滑座1的顶部；气缸112设于支架111，气缸112的气缸杆通过一气浮接头(未示出)连接于主轴箱2的一端。

气缸112为具有自锁功能的锁紧气缸，一方面气缸112能够平衡主轴箱2的自重，提高了主轴箱2的加速度；另一方面气缸112能够在突然断电断气的情况下自锁。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，其包括：

一X轴滑座；

一主轴箱，沿竖直方向滑设于所述X轴滑座内；

一Z轴直线电机，包括两第一电机线圈和两第一磁板，两所述第一电机线圈对称设置于所述主轴箱的外表面，两所述第一磁板对称设置于所述X轴滑座内，两所述第一电机线圈滑设于两所述第一磁板。

2.如权利要求1所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述X轴滑座的外表面设有一上滑动部和一下滑动部，所述下滑动部与所述上滑动部相对设置，其中，

所述上滑动部设于所述X轴滑座的上端部，且所述上滑动部包括对称设置于所述X轴滑座两侧的两上连接件，每一所述上连接件的底部设有若干个上滑块；

所述下滑动部设有所述X轴滑座的下端部，且所述下滑动部包括对称设置于所述X轴滑座两侧的两下连接件，每一所述下连接件的顶部设有若干个下滑块。

3.如权利要求2所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

一Y轴滑座，所述上滑动部、所述下滑动部均沿水平方向滑设于所述Y轴滑座内；

一X轴直线电机，包括两第二电机线圈和两第二磁板，其中一所述第二电机线圈设于所述X轴滑座一侧的所述上连接件和所述下连接件之间，另一所述第二电机线圈设于X轴滑座另一侧的所述上连接件和所述下连接件之间，两所述第二磁板对称设置于所述Y轴滑座内，两所述第二电机线圈滑设于两所述第二磁板。

4.如权利要求3所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述Y轴滑座具有两侧壁，两所述侧壁的顶部对称设置有两X轴上导轨、底部对称设置有两X轴下导轨；

两所述上连接件沿所述水平方向滑设于两所述X轴上导轨、两所述下连接件沿所述水平方向滑设于两所述X轴下导轨；

每一所述第二磁板包括首尾连接的两子磁板，两所述子磁板设于所述侧壁的内侧。

5.如权利要求4所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

一底座，所述Y轴滑座沿垂直方向滑设于所述底座；

一Y轴直线电机，包括两第三电机线圈和两第三磁板，两所述第三电机线圈对称设置于所述Y轴滑座的外表面，两所述第三磁板对称设置于所述底座，两所述第三电机线圈滑设于两所述第三磁板。

6.如权利要求5所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述底座具有相对设置的两支撑平台，每一所述支撑平台上设有一平台导轨和其中一所述第三磁板；

所述Y轴滑座的外表面设有一左滑动部和一右滑动部，所述左滑动部和所述右滑动部对称设置于所述Y轴滑座的两端；

所述左滑动部包括一左连接件，所述左连接件的底部设有若干个左滑块，所述左连接件滑设于其中一所述支撑平台的所述平台导轨；

所述右滑动部包括一右连接件，所述右连接件的底部设有若干个右滑块，所述右连接件滑设于另一所述支撑平台的所述平台导轨。

7.如权利要求6所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

两X轴光栅尺，每一所述X轴光栅尺的尺身固设于所述Y轴滑座的侧壁、读数头设于所述下连接件；

两Y轴光栅尺，每一所述Y轴光栅尺的尺身固设于所述支撑平台，其中一所述Y轴光栅尺的读数头设于所述左连接件，另一所述Y轴光栅尺的读数头设于所述右连接件；

一Z轴光栅尺，尺身固设于所述X轴滑座的内壁、读数头设于所述主轴箱。

8.如权利要求6所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述箱中箱型五轴数控机床还包括：

四个X轴限位元件，设于两所述侧壁的顶部，每一所述X轴上导轨的两端设有两个所述X轴限位元件，且其中一个所述X轴限位元件位于所述X轴上导轨的内侧，另一个所述X轴限位元件位于所述X轴上导轨的外侧；

四个Y轴限位元件，设于两所述支撑平台，每一所述平台导轨的两端设有两个所述Y轴限位元件，且其中一个所述Y轴限位元件位于所述平台导轨的内侧，另一个所述Y轴限位元件位于所述平台导轨的外侧。

9.如权利要求8所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，每一所述X轴限位元件包括一X轴限位块和连接于所述X轴限位块的一X轴缓冲部，所述X轴限位块设于所述侧壁的顶部；

每一所述Y轴限位元件包括一Y轴限位块和连接于所述Y轴限位块的一Y轴缓冲部，所述Y轴限位块设于所述支撑平台；

所述X轴缓冲部和所述Y轴缓冲部的材质为硅胶。

10.如权利要求1-9任意一项所述的箱中箱型五轴数控机床，其特征在于，所述箱中箱型五轴数控机床还包括一平衡组件，所述平衡组件包括：

一支架，设于所述X轴滑座的顶部；

一气缸，设于所述支架，所述气缸的气缸杆通过一气浮接头连接于所述主轴箱的一端。