CN102091810A - 一种悬臂式高速数控铣床结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种悬臂式高速数控铣床结构，包括床身(1)、工作台(2)、X轴运动机构(3)、Y轴运动机构(4)、Z轴运动机构(5)。本发明采用将工作台固定安置在床身的一侧，将X轴、Y轴、Z轴的运动机构集合设置于床身的上方，切削加工时，工作台承载着工件不移动，由设置于床身的上方的X轴、Y轴、Z轴的运动机构拖动电主轴和刃具进行寻的切削的技术方案，克服了现有技术存在成本居高、加工精度难以确保、难以进一步提高运行速度和加工效率的问题与不足，通过固定工作台及工件的方式，使数控铣床摆脱了因提高加工效率而加剧运动惯量负荷影响加工精度的问题，达到了确保加工精度、降低成本、提高运行速度和加工效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床的结构，具体是指用于高速切削加工金属工件的一种悬臂式高速数控铣床结构。
背景技术
现有技术数控铣床多为固定龙门式结构，即，龙门架横跨固定在床身上，横向设在龙门架横梁上的横向滑轨和滑板构成铣床的X轴，垂直设在X轴上的垂直滑轨和滑板构成数控铣床的Z轴，纵向设在床身上的纵向滑轨和滑板构成数控铣床的Y轴，装有刃具的电主轴装在数控铣床的Z轴上，由X轴与Z轴分别作横向和垂直向运动拖动电主轴和刃具寻的切削，工作台固定在数控铣床的Y轴上，由Y轴作纵向运动拖动装在工作台上的工件寻的被切削加工；由于工作台是装在Y轴上，工作时由Y轴拖动而移动，故工作台被称为活动工作台；由于活动工作台工作时需要承载着工件作纵向往复运动，物体的运动惯量等于物体的质量(重量)与物体速度的乘积，当活动工作台载着重量较大的工件运动，尤其在改变运动速度和运动方向时会产生很大的运动惯量，大运动惯量对驱动数控铣床Y轴滑板、工作台及工件运动的Y轴丝杠副和伺服电机会产生很大的负荷，导致数控铣床Y轴的寻的精度下降，致使数控铣床的切削加工精度下降。
此外，若要提高数控铣床的切削加工效率，就要提高数控铣床的运行速度，其中包括拖动活动工作台和工件寻的的移动速度；然而提高活动工作台和工件的移动速度必然要加剧运动惯量负荷，为了确保数控铣床的加工精度，现有技术的解决方案是增大成本，通过提高Y轴丝杠副和伺服电机承载的规格指标以适应运动惯量负荷的陡增，因此，现有技术存在成本居高、加工精度难以确保、难以进一步提高运行速度和加工效率的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用将工作台固定安置在床身的一侧，将X轴、Y轴、Z轴的运动机构集合设置于床身的上方，切削加工时，工作台承载着工件不移动，由设置于床身的上方的X轴、Y轴、Z轴的运动机构拖动电主轴和刃具进行寻的切削的技术方案，提供一种悬臂式高速数控铣床结构，旨在通过固定工作台及工件的方式，使数控铣床摆脱因提高加工效率而加剧运动惯量负荷，影响加工精度的问题，达到确保加工精度、降低成本、提高运行速度和加工效率的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种悬臂式高速数控铣床结构，包括床身、工作台、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构，其中：所述的床身为梯形的中空铸铁构件体；床身的短边侧面上窄下宽，床身的一侧长边侧面设有阶梯台阶，另一侧长边侧面为直面；床身的上面沿长边设有二道平行的上面滑轨，床身的所述台阶上还设有一道与所述上面滑轨平行的台阶滑轨，所述上面滑轨和台阶滑轨构成所述X轴运动机构的X轴滑轨；床身的中空内壁上设有加强筋；
所述的工作台为上面设有T形安装槽的平面，下面设有加强筋的矩形的铸铁平台；工作台的上面朝上，一侧面与所述床身设有台阶一侧的下边固定连接；
所述的X轴运动机构包括X轴滑轨、X轴滑板、X轴丝杠副、X轴伺服电机，其中，X轴滑轨设置在所述床身的上面和一侧台阶上；X轴滑板为俯视呈矩形，整体呈马鞍形的中空铸铁构件；X轴滑板的上面沿长边设有二道平行的滑槽构成与所述Y轴运动机构的Y轴滑轨对应配合的第一滑槽；X轴滑板的下面设有与所述第一滑槽投影正交且与所述X轴滑轨对应配合的第二滑槽，X轴滑板骑跨在所述X轴滑轨上，X轴滑板的第二滑槽与所述X轴滑轨对应滑动连接；X轴滑板的中空内壁上设有加强筋；X轴丝杠副的丝杠设置在所述床身上面的二道平行的上面滑轨之间，且与X轴滑轨平行，X轴伺服电机设置在床身上，与X轴丝杠副的丝杠的一端连接；X轴丝杠副的螺母设置在X轴滑板的下面，与X轴丝杠副的丝杠对应啮合；
所述的Y轴运动机构包括Y轴滑轨、Y轴滑板、Y轴丝杠副、Y轴伺服电机，其中，Y轴滑板为由垂直体与水平体直角相交整体呈L形悬臂状的中空铸铁构件；所述垂直体为Y轴滑板的立柱，所述水平体为Y轴滑板的悬臂，所述立柱的外侧面垂直设有二道平行的与所述Z轴运动机构的Z轴滑轨对应配合的第三滑槽，所述悬臂的下面设有二道平行的滑轨构成Y轴滑轨；Y轴滑板位于所述X轴运动机构的X轴滑板的上方，所述Y轴滑轨与所述X轴运动机构的X轴滑板的第一滑槽对应滑动连接；Y轴滑板的中空内壁上设有加强筋；Y轴丝杠副的丝杠设置在所述X轴运动机构的X轴滑板上面的第一滑槽的二道平行滑槽之间且与第一滑槽平行；Y轴伺服电机设置在所述X轴运动机构的X轴滑板上与位于第一滑槽中的Y轴丝杠副的丝杠的一端连接；Y轴丝杠副的螺母设置在所述悬臂的下面与Y轴丝杠副的丝杠对应啮合；
所述的Z轴运动机构包括Z轴滑轨、Z轴滑板、Z轴丝杠副、Z轴伺服电机，其中，Z轴滑板为直立的长矩形的中空铸铁构件；Z轴滑板的中空内壁上设有加强筋；Z轴滑板的一侧面上设有上下方向的二道滑轨构成Z轴滑轨与所述Y轴滑板的第三滑槽对应滑动连接；Z轴丝杠副的丝杠设置在所述Y轴滑板的第三滑槽的二道平行垂直滑槽之间，且与第三滑槽平行；Z轴伺服电机设置在所述Y轴滑板的立柱的顶部与位于第三滑槽中的Z轴丝杠副的丝杠的上端连接；Z轴丝杠副的螺母设置在所述Z轴滑轨的二道滑轨之间，与Z轴丝杠副的丝杠对应啮合；电主轴装在Z轴滑板的下部。
工作原理
由于工作台固定安置，切削加工时，工作台承载着工件不移动，由设置于床身的上方的X轴、Y轴、Z轴的运动机构拖动电主轴和刃具进行寻的切削，从而机床避免了因拖动工作台和工件移动而加剧运动惯量负荷，导致加工精度下降的问题，因此可以大幅提高机床的运行速度和加工效率，且确保了加工精度，降低了制造成本。
上述，本发明采用将工作台固定安置在床身的一侧，将X轴、Y轴、Z轴的运动机构集合设置于床身的上方，切削加工时，工作台承载着工件不移动，由设置于床身的上方的X轴、Y轴、Z轴的运动机构拖动电主轴和刃具进行寻的切削的技术方案，克服了现有技术存在成本居高、加工精度难以确保、难以进一步提高运行速度和加工效率的问题与不足，所提供的一种悬臂式高速数控铣床结构，通过固定工作台及工件的方式，使数控铣床摆脱了因提高加工效率而加剧运动惯量负荷影响加工精度的问题，达到了确保加工精度、降低成本、提高运行速度和加工效率的目的。
附图说明
图1是本发明的一种悬臂式高速数控铣床结构的示意图。
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：床身1、工作台2、X轴运动机构3、X轴滑轨31、X轴滑板32、X轴丝杠副33、X轴伺服电机34、Y轴运动机构4、Y轴滑轨41、Y轴滑板42、Y轴丝杠副43、Y轴伺服电机44、Z轴运动机构5、Z轴滑轨51、Z轴滑板52、Z轴丝杠副53、Z轴伺服电机54。
具体实施方式
参阅图1，本发明的一种悬臂式高速数控铣床结构，包括床身1、工作台2、X轴运动机构3、Y轴运动机构4、Z轴运动机构5，其中：所述的床身1为梯形的中空铸铁构件体；床身1的短边侧面上窄下宽，床身1的一侧长边侧面设有阶梯台阶，另一侧长边侧面为直面；床身1的上面沿长边设有二道平行的上面滑轨，床身1的所述台阶上还设有一道与所述上面滑轨平行的台阶滑轨，所述上面滑轨和台阶滑轨构成所述X轴运动机构3的X轴滑轨31；床身1的中空内壁上设有加强筋；
所述的工作台2为上面设有T形安装槽的平面，下面设有加强筋的矩形的铸铁平台；工作台2的上面朝上一侧面与所述床身1设有台阶一侧的下边固定连接；
所述的X轴运动机构3包括X轴滑轨31、X轴滑板32、X轴丝杠副33、X轴伺服电机34，其中，X轴滑轨31设置在所述床身1的上面和一侧台阶上；X轴滑板32为俯视呈矩形，整体呈马鞍形的中空铸铁构件；X轴滑板32的上面沿长边设有二道平行的滑槽构成与所述Y轴运动机构4的Y轴滑轨41对应配合的第一滑槽；X轴滑板32的下面设有与所述第一滑槽投影正交且与所述X轴滑轨31对应配合的第二滑槽，X轴滑板32骑跨在所述X轴滑轨31上，X轴滑板32的第二滑槽与所述X轴滑轨31对应滑动连接；X轴滑板32的中空内壁上设有加强筋；X轴丝杠副33的丝杠设置在所述床身1上面的二道平行的上面滑轨之间且与X轴滑轨31平行，X轴伺服电机34设置在床身1上，与X轴丝杠副33的丝杠的一端连接；X轴丝杠副33的螺母设置在X轴滑板32的下面与X轴丝杠副33的丝杠对应啮合；
所述的Y轴运动机构4包括Y轴滑轨41、Y轴滑板42、Y轴丝杠副43、Y轴伺服电机44，其中，Y轴滑板42为由垂直体与水平体直角相交整体呈L形悬臂状的中空铸铁构件；所述垂直体为Y轴滑板42的立柱，所述水平体为Y轴滑板42的悬臂，所述立柱的外侧面垂直设有二道平行的与所述Z轴运动机构5的Z轴滑轨51对应配合的第三滑槽，所述悬臂的下面设有二道平行的滑轨构成Y轴滑轨41；Y轴滑板42位于所述X轴运动机构3的X轴滑板32的上方，所述Y轴滑轨41与所述X轴运动机构3的X轴滑板32的第一滑槽对应滑动连接；Y轴滑板42的中空内壁上设有加强筋；Y轴丝杠副43的丝杠设置在所述X轴运动机构3的X轴滑板32上面的第一滑槽的二道平行滑槽之间，且与第一滑槽平行；Y轴伺服电机44设置在所述X轴运动机构3的X轴滑板32上与位于第一滑槽中的Y轴丝杠副43的丝杠的一端连接；Y轴丝杠副43的螺母设置在所述悬臂的下面，与Y轴丝杠副43的丝杠对应啮合；
所述的Z轴运动机构5包括Z轴滑轨51、Z轴滑板52、Z轴丝杠副53、Z轴伺服电机54，其中，Z轴滑板52为直立的长矩形的中空铸铁构件；Z轴滑板52的中空内壁上设有加强筋；Z轴滑板52的一侧面上设有上下方向的二道滑轨构成Z轴滑轨51与所述Y轴滑板42的第三滑槽对应滑动连接；Z轴丝杠副53的丝杠设置在所述Y轴滑板42的第三滑槽的二道平行垂直滑槽之间，且与第三滑槽平行；Z轴伺服电机54设置在所述Y轴滑板42的立柱的顶部与位于第三滑槽中的Z轴丝杠副53的丝杠的上端连接；Z轴丝杠副53的螺母设置在所述Z轴滑轨51的二道滑轨之间，与Z轴丝杠副53的丝杠对应啮合；电主轴装在Z轴滑板52的下部(图中未示出)。
Claims (2)
1.一种悬臂式高速数控铣床结构，包括床身(1)、工作台(2)、X轴运动机构(3)、Y轴运动机构(4)、Z轴运动机构(5)，其特征在于：所述的Y轴运动机构(4)的Y轴滑板(42)为由垂直体与水平体直角相交整体呈L形悬臂状的构件，所述垂直体为Y轴滑板(42)的立柱，所述水平体为Y轴滑板(42)的悬臂；所述的工作台(2)固定连接在所述床身(1)的一侧下边；所述的X轴运动机构(3)的X轴滑板(32)设置在床身(1)上方的X轴滑轨(31)上；所述的Y轴运动机构(4)的悬臂状的Y轴滑板(42)设置在X轴运动机构(3)的X轴滑板(32)上方的第一滑槽上且与所述X轴滑轨(31)投影正交；所述的Z轴运动机构(5)的Z轴滑板(52)垂直设置在Y轴运动机构(4)的悬臂状的Y轴滑板(42)的立柱外侧的垂直面上。
2.根据权利要求1所述的一种悬臂式高速数控铣床结构，其特征在于：所述的床身(1)为梯形的中空铸铁构件体；床身(1)的短边侧面上窄下宽，床身(1)的一侧长边侧面设有阶梯台阶，另一侧长边侧面为直面；床身(1)的上面沿长边设有二道平行的上面滑轨，床身(1)的所述台阶上还设有一道与所述上面滑轨平行的台阶滑轨，所述上面滑轨和台阶滑轨构成所述X轴运动机构(3)的X轴滑轨(31)；床身(1)的中空内壁上设有加强筋；
所述的工作台(2)为上面设有T形安装槽的平面，下面设有加强筋的矩形的铸铁平台；工作台(2)的上面朝上一侧面与所述床身(1)设有台阶一侧的下边固定连接；
所述的X轴运动机构(3)包括X轴滑轨(31)、X轴滑板(32)、X轴丝杠副(33)、X轴伺服电机(34)，其中，X轴滑轨(31)设置在所述床身(1)的上面和一侧台阶上；X轴滑板(32)为俯视呈矩形，整体呈马鞍形的中空铸铁构件；X轴滑板(32)的上面沿长边设有二道平行的滑槽构成与所述Y轴运动机构(4)的Y轴滑轨41对应配合的第一滑槽；X轴滑板(32)的下面设有与所述第一滑槽投影正交且与所述X轴滑轨(31)对应配合的第二滑槽，X轴滑板(32)骑跨在所述X轴滑轨(31)上，X轴滑板(32)的第二滑槽与所述X轴滑轨(31)对应滑动连接；X轴滑板(32)的中空内壁上设有加强筋；X轴丝杠副(33)的丝杠设置在所述床身(1)上面的二道平行的上面滑轨之间且与X轴滑轨(31)平行，X轴伺服电机(34)设置在床身(1)上与X轴丝杠副(33)的丝杠的一端连接；X轴丝杠副(33)的螺母设置在X轴滑板(32)的下面与X轴丝杠副(33)的丝杠对应啮合；
所述的(Y)轴运动机构(4)包括Y轴滑轨(41)、Y轴滑板(42)、Y轴丝杠副(43)、Y轴伺服电机(44)，其中，Y轴滑板(42)为由垂直体与水平体直角相交整体呈L形悬臂状的中空铸铁构件；所述垂直体为Y轴滑板(42)的立柱，所述水平体为Y轴滑板(42)的悬臂，所述立柱的外侧面垂直设有二道平行的与所述Z轴运动机构(5)的Z轴滑轨(51)对应配合的第三滑槽，所述悬臂的下面设有二道平行的滑轨构成Y轴滑轨(41)；Y轴滑板(42)位于所述X轴运动机构(3)的X轴滑板(32)的上方，所述Y轴滑轨(41)与所述X轴运动机构(3)的X轴滑板(32)的第一滑槽对应滑动连接；Y轴滑板(42)的中空内壁上设有加强筋；Y轴丝杠副(43)的丝杠设置在所述X轴运动机构(3)的X轴滑板(32)上面的第一滑槽的二道平行滑槽之间且与第一滑槽平行；Y轴伺服电机(44)设置在所述X轴运动机构(3)的X轴滑板(32)上与位于第一滑槽中的Y轴丝杠副(43)的丝杠的一端连接；Y轴丝杠副(43)的螺母设置在所述悬臂的下面与Y轴丝杠副(43)的丝杠对应啮合；
所述的Z轴运动机构(5)包括Z轴滑轨(51)、Z轴滑板(52)、Z轴丝杠副(53)、Z轴伺服电机(54)，其中，Z轴滑板(52)为直立的长矩形的中空铸铁构件；Z轴滑板(52)的中空内壁上设有加强筋；Z轴滑板(52)的一侧面上设有上下方向的二道滑轨构成Z轴滑轨(51)与所述Y轴滑板(42)的第三滑槽对应滑动连接；Z轴丝杠副(53)的丝杠设置在所述Y轴滑板(42)的第三滑槽的二道平行垂直滑槽之间，且与第三滑槽平行；Z轴伺服电机(54)设置在所述Y轴滑板(42)的立柱的顶部与位于第三滑槽中的Z轴丝杠副(53)的丝杠的上端连接；Z轴丝杠副(53)的螺母设置在所述Z轴滑轨(51)的二道滑轨之间，与Z轴丝杠副(53)的丝杠对应啮合。
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