CN108058030A - 机床车头移动结构及机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械结构技术领域，旨在解决现有技术中的机床相对运动磨损严重、运动稳定性差、精度低的问题，提出一种机床车头移动结构，其包括X轴车头、Y轴车头和Z轴车头。Y轴车头具备底面和朝上倾斜的第一配合面，第一配合面上设置有X轴滑轨；X轴车头具备第二配合面和第四配合面，第二配合面上设置有与X轴滑轨滑动配合的X轴滑槽体；Z轴车头具备第三配合面，第三配合面上设置有Z轴滑轨。第四配合面上设置有与Z轴滑轨配合的Z轴滑槽体，还包括三个方向的动力装置。本发明还公开了一种具有该机床车头移动机构的机床。本发明的有益效果是，相对运动磨损小、机床运动稳定性好、精度高。

Description

机床车头移动结构及机床

技术领域

本发明涉及机械结构技术领域，具体而言，涉及一种机床车头移动结构及机床。

背景技术

在现有的机床当中，车头在移动的过程当中，由于作用在滑轨上的车头自身重力增大了滑槽体与滑轨之间的相互摩擦，使得磨损增大，在影响车头运动稳定性的同时还降低了机床的精度，并且使得车头的使用寿命受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机床车头移动结构，其能够提高机床车头使用结构的稳定性和精度，并能够延长机床车头使用结构的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种具有前述机床车头移动结构的机床。

本发明的实施例是这样实现的：

一种机床车头移动结构，该机床车头移动结构包括用于在X轴上移动的X轴车头、用于在Y轴上移动的Y轴车头、用于在Z轴方向移动的Z轴车头。Y轴车头具备底面和朝上倾斜的第一配合面，第一配合面上设置有在X轴方向上延伸的X轴滑轨；X轴车头具备第二配合面和第四配合面，第二配合面上设置有与X轴滑轨滑动配合的X轴滑槽体；Z轴车头具备第三配合面，第三配合面上设置有在Z轴方向上延伸的Z轴滑轨，Z轴车头上设有安装机床主轴的主轴安装孔；第四配合面上设置有与Z轴滑轨配合的Z轴滑槽体。机床车头移动结构还包括用于带动X轴车头沿X轴方向运动的X轴动力装置和用于带动Z轴车头沿Z轴方向运动的Z轴动力装置。

通过X轴动力装置带动X轴车头在第一配合面的X轴滑轨上沿X轴方向运动，在运动的过程中，由于安装X轴滑轨的第一配合面为一向上倾斜的斜面，所述X轴滑轨在承受X轴车头的重力时，会将重力分解，分解后的重力一部分会垂直于第一配合面，另一部分会与第一配合面平行。通过将X轴的车头的重力分解，会减少X轴车头的重力与X轴滑轨配合面之间的磨损，降低对X轴滑轨的产生的影响，提高机床车头移动结构的稳定性，并延长机床车头移动结构的使用寿命。通过Z轴动力装置带动Z轴车头沿X轴方向运动，可实现机床的Z向运动。

进一步地：

机床车头移动结构还包括重力平衡机构，重力平衡机构与Z轴车头连接并用于抵消Z轴车头的重力。

进一步地：

重力平衡机构包括机架和支撑缸体，机架包括伸出端和固定端，固定端固定在X轴车头上，支撑缸体安装在伸出端上；支撑缸体为液压缸或气压缸，支撑缸体的活塞杆与Z轴车头连接。

进一步地：

伸出端沿位于Z轴车头的正上方，活塞杆与重力方向平行。

进一步地：

X轴动力装置和Z轴动力装置均为直线电机。

进一步地：

第二配合面上设置有安装槽，X轴滑槽体嵌入安装槽中。

进一步地：

X轴滑槽体与第二配合面之间设有第一调整垫，Z轴滑槽体与第四配合面之间设有第二调整垫。

进一步地：

X轴车头、Y轴车头和Z轴车头分别设有吊钩。

进一步地：

Y轴车头还具备朝上的倾斜表面，Y轴车头具备由第一配合面、倾斜表面和底面共同形成的三角形截面轮廓。

一种机床，该机床包括基座、Y轴滑轨以及前述的机床车头移动结构。Y轴车头的底面上设置有在Y轴方向上延伸的Y轴滑槽体，Y轴滑轨固定设置于基座上并在Y轴方向上延伸，Y轴滑槽体与Y轴滑轨滑动配合。机床还包括用于带动Y轴车头沿Y轴方向运动的Y轴动力装置。

通过Y轴滑轨和Y轴滑槽体可将机床车头移动结构安装在机床基座上，通过该机床车头移动结构可以在机床长时间的运行当中保证机床的精度，并提高机床的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实施例中的机床的结构示意图。

图2为图1的爆炸视图。

图3是图1中的机床车头移动结构的结构示意图。

图4是图3中的Y轴车头的结构示意图。

图5是图3中的X轴车头的结构示意图。

图6为X轴车头的立体结构图。

图7是图3中的Z轴车头的结构示意图。

图8是图3中的重力平衡机构的结构示意图；

图9是本发明的重力平衡机构的另一种设置方式的结构示意图。

图标：100-机床；101-基座；110-主滑轨；111-第三滑轨；112-第四滑轨；120-副滑轨；121-第一滑轨；122-第二滑轨；200-机床车头移动结构；210-Y轴车头；211-底面；212-第一配合面；213-倾斜表面；214-X轴滑轨；215-第一滑槽体；216-第二滑槽体；217-第三滑槽体；218-第四滑槽体；219-Y轴动力装置；220-X轴车头；221-第二配合面；222-第四配合面；223-安装槽；224-X轴滑槽体；225-调整垫；226-Z轴滑槽体；227-X轴动力装置；230-Z轴车头；231-第三配合面；232-Z轴滑轨；233-主轴安装孔；234-Z轴动力装置；240-重力平衡机构；241-机架；242-支撑缸体；243-固定端；244-伸出端；301-直线电机轨道；302-直线电机；303-标尺光栅；304-吊钩；305-限位块；306-减重孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，本发明采用相互垂直的X轴、Y轴和Z轴构成的直角坐标系，其中Z轴竖直，X轴和Y轴水平。

实施例：

图1是本实施例中的机床100的结构示意图。请参照图1，本实施例中的机床100包括基座101，设置于基座101之上的主滑轨110和副滑轨120，以及机床车头移动结构200。

图2为图1的爆炸视图。请参照图1、图2，副滑轨120包括相互间隔设置的第一滑轨121和第二滑轨122，主滑轨110包括相互间隔设置的第三滑轨111和第四滑轨112。第三滑轨111和第四滑轨112均位于第一滑轨121和第二滑轨122之间。

图3是图1中的机床车头移动结构200的结构示意图。请参照图3，机床车头移动结构200包括Y轴车头210、X轴车头220、Z轴车头230以及重力平衡机构240。请结合参照图1和图3，Y轴车头210沿Y轴方向滑动配合于基座101，X轴车头220沿X轴方向滑动配合于Y轴车头210，Z轴车头230沿Z轴方向滑动配合于X轴车头220。主轴安装于Z轴车头230，因而可在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向三个方向移动。

图4是图3中的Y轴车头210的结构示意图。请参照图4，Y轴车头210包括底面211、朝上倾斜的第一配合面212以及倾斜表面213，该三个面共同围成的Y轴车头210的三角形截面轮廓。第一配合面212上设有X轴滑轨214。通过三角形结构可以增加Y轴车头210的强度，提供更好的稳定性。在本发明的其他实施例中，Y轴车头210也可以为方体的结构，在方体满足强度的使用要求后，通过在方体上设置向上倾斜的第一配合面212同样可以达到使用的要求。

请参见图2、图4，Y轴车头210的底面211上靠近X轴车头220的一端的两侧分别设有第一滑槽体215和第二滑槽体216，Y轴车头210的底面211上远离X轴车头220的一端的两侧分别设有第三滑槽体217和第四滑槽体218。第一滑槽体215、第二滑槽体216、第三滑槽体217、第四滑槽体218分别滑动配合于第一滑轨121、第二滑轨122、第三滑轨111、第四滑轨112。并且，在第一滑轨121和第二滑轨122之间设置固定于基座101上的直线电机轨道301，在Y轴车头210的底面211固定配合于电机轨道的直线电机302作为Y轴动力装置219，以驱动Y轴车头210沿Y轴方向移动。

Y轴车头210的重力通过位于Y轴车头210的底面211的四角处的第一滑槽体215、第二滑槽体216、第三滑槽体217、第四滑槽体218传递至基座101，这样直接作用在主滑轨110上的压力较小，保证主滑轨110的使用寿命。另一方面，由于直线电机302设置在第一滑轨121和第二滑轨122之间，直接带动Y轴车头210移动，从而避免了在第一滑轨121和第二滑轨122上分别设置动力装置，两动力装置不同步而产生的误差。此机床车头移动结构200稳定性好，加工误差小。

图5是图3中的X轴车头220的结构示意图。请参照图5、图3，X轴车头220具备第二配合面221和第四配合面222。第二配合面221配合于Y轴车头210的第一配合面212，第四配合面222配合Z轴车头230，其配合位置关系可参见图3。第二配合面221上设有安装槽223，安装槽223中嵌入设置X轴滑槽体224。X轴滑槽体224与安装槽223的底面211之间还设有调整垫225。图6为X轴车头220的立体结构，X轴车头220的立体结构亦请参见图6，X轴车头220的第四配合面222上设置有与Z轴滑轨232配合的Z轴滑槽体226。

请参照图3、图4、图5，X轴滑槽体224滑动配合于X轴滑轨214，且Y轴车头210的第一配合面212上连接有直线电机轨道301、X轴车头220的第二配合面221上连接有配合于该直线电机轨道301的直线电机302，作为X轴动力装置227，可驱动X轴车头220相对于Y轴车头210沿X轴方向移动。

在机床车头移动结构200使用的过程当中，X轴滑槽体224和X轴滑轨214之间相互摩擦，由于相互摩擦会使得X轴滑槽体224和X轴滑轨214的相互位置会发生一定的变化，而因为X轴滑槽体224相对于X轴滑轨214的位置的变化极有可能影响到机床车头移动结构200的移动精度，所以通过X轴滑槽体224和第二配合面221之间的调整垫225来调整，使得经过长时间的使用后机床车头移动结构200的移动精度还可以保持在正常的水平。

第一配合面212倾斜设置在Y轴车头210上，由于X轴滑轨214安装在第一配合面212上，所以X轴滑轨214相当于是一端倾斜的轨道，当X轴滑轨214与X轴滑槽体224配合的过程中，X轴滑轨214承担X轴车头220的重力，由于X轴滑轨214倾斜，所以在承受X轴车头220的重力时，会将X轴车头220的重力分解到垂直于第一配合面212和平行于第一配合面212的两个方向上，进而可以减少X轴滑轨214承担的平行于第一配合面212的X轴车头220的重力，由此减少X轴滑槽体224与X轴滑轨214在平行于第一配合面212方向上的摩擦，减少磨损。并且降低X轴滑轨214受力变弯的可能性，提高了系统的稳定性，保证了机床车头移动结构200在长时间使用时的精度。

图7是图3中的Z轴车头230的结构示意图。请参见图7，Z轴车头230具备第三配合面231，第三配合面231上设置有在Z轴方向上延伸的Z轴滑轨232，Z轴车头230上设有安装机床主轴的主轴安装孔233。Z轴滑槽体226滑动配合于Z轴滑轨232。并且，Z轴车头230的第三表面上还固定设有直线电机轨道301，X轴车头220的第四配合面222上设有配合于该直线电机轨道301的直线电机302作为Z轴动力装置234，可驱动Z轴车头230相对于X轴车头220沿Z轴方向移动。

图8是图3中的重力平衡机构240的结构示意图。请参照图3、图8，重力平衡机构240与Z轴车头230连接并用于抵消Z轴车头230的重力。重力平衡机构240包括机架241和支撑缸体242，机架241包括伸出端244和固定端243，固定端243固定在X轴车头220上，支撑缸体242安装在伸出端244上，支撑缸体242为液压缸或气压缸。在本实施例中，支撑缸体242为液压缸。支撑缸体242的活塞杆与Z轴车头230连接。伸出端244沿位于Z轴车头230的正上方，活塞杆与重力方向平行。当Z轴车头230在Z轴方向移动的过程当中，由于重力平衡机构240通过支撑缸体242已经抵消了Z轴车头230的自重，所以在Z轴车头230在Z轴方向移动时，Z轴动力装置234不需要负担Z轴车头230的重力，所以使得在运动的过程当中可以提高Z轴车头230的运动稳定性，并且还能提高运动的精度。

在本发明的其他实施例中，重力平衡机构240还可设置成其他形式。例如，请参照图9，重力平衡机构240包括对称设置在X轴车头220的两侧的支撑缸体242，支撑缸体242为液压缸或气压缸，支撑缸体242的下端固定连接在X轴车头220上，并且其活塞杆朝上固定连接于Z轴车头230，从而起到支撑和抵消Z轴车头230的重力的效果。另外，在使用过程中，该对称设置的重力平衡机构240还可与前述设置在X轴车头220上方的重力平衡机构240配合使用。

请再次参见图1，本实施例中的机床100还可通过设置X、Y、Z三个方向的标尺光栅303来获取各个主轴的X、Y、Z三个方向的位置。通过在基座101、X轴车头220、Y轴车头210、Z轴车头230上分别设置吊钩304，便于起吊和安装。通过设置在X、Y、Z三个方向两侧行程终点的限位块305，来限定三个方向的行程。为减轻机床100的重量，可在基座101、Y轴车头210、X轴车头220上分别设置若干减重孔306。

本实施例中的机床100的工作原理是：机床车头移动结构200可安装主轴部件，通过机床车头移动结构200可以带动主轴在工作台上方进行移动，并通过机床车头移动结构200带动主轴的移动，变换主轴刀具相对于加工工件的位置，并进而加工出工件。

本发明实施例的有益效果是，机床车头移动的稳定性和精度高，并能够延长机床车头使用结构的使用寿命。

Claims (10)

1.一种机床车头移动结构，其特征在于：

所述机床车头移动结构包括用于在X轴上移动的X轴车头、用于在Y轴上移动的Y轴车头、用于在Z轴方向移动的Z轴车头；

所述Y轴车头具备底面和朝上倾斜的第一配合面，所述第一配合面上设置有在X轴方向上延伸的X轴滑轨；所述X轴车头具备第二配合面和第四配合面，所述第二配合面上设置有与所述X轴滑轨滑动配合的X轴滑槽体；所述Z轴车头具备第三配合面，所述第三配合面上设置有在Z轴方向上延伸的Z轴滑轨，所述Z轴车头上设有安装机床主轴的主轴安装孔；所述第四配合面上设置有与所述Z轴滑轨配合的Z轴滑槽体；

所述机床车头移动结构还包括用于带动所述X轴车头沿X轴方向运动的X轴动力装置和用于带动所述Z轴车头沿Z轴方向运动的Z轴动力装置。

2.根据权利要求1所述的机床车头移动结构，其特征在于：

所述机床车头移动结构还包括重力平衡机构，所述重力平衡机构与Z轴车头连接并用于抵消Z轴车头的重力。

3.根据权利要求2所述的机床车头移动结构，其特征在于：

所述重力平衡机构包括机架和支撑缸体，所述机架包括伸出端和固定端，所述固定端固定在所述X轴车头上，所述支撑缸体安装在所述伸出端上；所述支撑缸体为液压缸或气压缸，所述支撑缸体的活塞杆与所述Z轴车头连接。

4.根据权利要求3所述的机床车头移动结构，其特征在于：

所述伸出端沿位于所述Z轴车头的正上方，所述活塞杆与重力方向平行。

5.根据权利要求1所述的机床车头移动结构，其特征在于：

所述X轴动力装置和所述Z轴动力装置均为直线电机。

6.根据权利要求1所述的机床车头移动结构，其特征在于：

所述第二配合面上设置有安装槽，所述X轴滑槽体嵌入所述安装槽中。

7.根据权利要求1所述的机床车头移动结构，其特征在于：所述X轴滑槽体与所述第二配合面之间设有第一调整垫。

8.根据权利要求1所述的机床车头移动结构，其特征在于：

所述X轴车头、所Y轴车头和所述Z轴车头分别设有吊钩。

9.根据权利要求1至8任一项所述的机床车头移动结构，其特征在于：所述Y轴车头还具备朝上的倾斜表面，所述Y轴车头具备由第一配合面、倾斜表面和底面共同形成的三角形截面轮廓。

10.一种机床，其特征在于：

所述机床包括基座，设置于所述基座之上的主滑轨和副滑轨，以及权利要求1至9任一项所述的机床车头移动结构；

所述副滑轨包括相互间隔设置的第一滑轨和第二滑轨，所述主滑轨包括相互间隔设置的第三滑轨和第四滑轨；

所述第三滑轨和所述第四滑轨均位于所述第一滑轨和所述第二滑轨之间；

所述Y轴车头的所述底面上靠近所述X轴车头的一端的两侧分别设有第一滑槽体和第二滑槽体，所述Y轴车头的所述底面上远离所述X轴车头的一端的两侧分别设有第三滑槽体和第四滑槽体；

所述第一滑槽体、所述第二滑槽体、所述第三滑槽体、所述第四滑槽体分别滑动配合于所述第一滑轨、所述第二滑轨、所述第三滑轨、所述第四滑轨；

所述机床还包括用于带动所述Y轴车头沿Y轴方向运动的Y轴动力装置。