CN102729099A - 一种直线电机数控雕铣机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直线电机数控雕铣机床，包括床身(1)、立柱(2)、横梁(3)、X轴滑板(4)、Z轴滑板(5)、工作台(6)、主轴电机(7)、X轴直线电机(8)、Y轴直线电机(9)、Z轴直线电机(10)。本发明采用由直线电机来拖动X、Y、Z轴滑板进行三维寻的雕铣切削加工的技术方案，利用直线电机拖动速度快、加速度高、定位精度高、无磨损衰减、无行程长度限制的特性，使数控雕铣机床避免了旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，达到了提高寻的加工效率、减缓定位精度衰减、行程长度不受限的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控雕铣机床，具体是指由电脑数控，由直线伺服电机驱动进行三维寻的雕铣切削加工的一种直线电机数控雕铣机床。
背景技术
现有技术数控雕铣机床采用旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动X、Y、Z滑板运动实现三维寻的雕铣切削加工，由于旋转伺服电机需通过滚珠丝杠副将旋转运动转换为拖动滑板的直线往复运动，拖动速度慢，拖动速度小于等于100米/分钟；拖动加速度低，最大加速度为1.5g，导致机床三维寻的速度慢，加工效率低；滚珠丝杠副易因工作磨损而产生间隙，使得机床三维寻的定位精度衰减快；此外，由于材料弹性的限制滚珠丝杠副不宜过长，限制了设计制造加长数控雕铣机床的工作行程长度；因此，现有技术存在寻的效率低、定位精度衰减快、工作行程局限的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由直线电机来拖动X、Y、Z轴滑板进行三维寻的雕铣切削加工的技术方案，利用直线电机拖动速度快、加速度高、定位精度高无磨损衰减、无行程长度限制的特性，提供一种直线电机数控雕铣机床，旨在使数控雕铣机床避免旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，达到提高寻的加工效率、减缓定位精度衰减、行程长度不受限的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种直线电机数控雕铣机床，包括床身、立柱、横梁、X轴滑板、Z轴滑板、工作台、主轴电机、X轴直线电机、Y轴直线电机、Z轴直线电机，其中：所述的床身为中空大理石质矩形的平台构件，床身的上面，对称于与左右方向的中轴线固定设有二条相互平行的、向上凸出的铸铁质滑轨称为Y轴滑轨；
所述的横梁为实心大理石质矩形构件，横梁下面的前后二边分别固定正交连接有垂直向下的实心大理石质矩形的立柱，所述立柱的下面固定正交连接在床身上面左边的前后二边，由床身、立柱、横梁的固定连接构成大理石质龙门固定式机身；横梁的上面固定设有与前后方向长边平行的向上凸出的水平铸铁质滑轨称为X轴上滑轨，横梁的右侧面固定设有与所述X轴上滑轨平行的向右凸出的水平铸铁质滑轨称为X轴侧滑轨；
所述的X轴滑板为由横板和竖板构成的横截面呈
形的铸铁质构件，X轴滑板的所述横板的下面设有与横梁的所述X轴上滑轨对应滑动配合的滑槽称为X上滑槽，X轴滑板的所述竖板的左侧面设有与横梁的所述X轴侧滑轨对应滑动配合的滑槽称为X侧滑槽；X轴滑板的所述竖板的右侧面对称于上下方向的中轴线设有二条相互平行的、与所述X侧滑槽影交正投的凸出的竖直滑轨称为Z轴滑轨；
所述的Z轴滑板为矩形块状的铸铁质构件，Z轴滑板的左侧面设有与X轴滑板的所述Z轴滑轨对应滑动配合的滑槽称为Z滑槽；
所述的工作台为矩形块状的铸铁质构件，工作台的上面设有用于固定工件用途的倒T字形的T形槽；工作台的下面设有与床身的所述Y轴滑轨对应滑动配合的滑槽称为Y轴滑槽，因此工作台亦称为Y轴滑板；
所述的主轴电机为变频调速驱动刃具作旋转运动的旋转式电机，主轴电机的输出端设有夹持雕铣刃具的夹头；
所述的X轴直线电机为由X初级线圈和X次级线圈构成的，X初级线圈和X次级线圈作相对平行直线运动的伺服电机；
所述的Y轴直线电机为由Y初级线圈和Y次级线圈构成的，Y初级线圈和Y次级线圈作相对平行直线运动的伺服电机；
所述的Z轴直线电机为由Z初级线圈和Z次级线圈构成的，Z初级线圈和Z次级线圈作相对平行直线运动的伺服电机；
X轴滑板通过所述X上滑槽和X侧滑槽分别与横梁的所述X轴上滑轨和X轴侧滑轨的滑动扣合，水平横向滑动连接在横梁上；Z轴滑板通过所述Z滑槽与X轴滑板的所述Z轴滑轨的滑动扣合，竖直上下滑动连接在X轴滑板上；工作台通过所述Y轴滑槽与床身的所述Y轴滑轨的滑动扣合，水平纵向滑动连接在床身上；
主轴电机的所述夹头朝下，主轴电机固定连接在Z轴滑板的右侧面；X轴直线电机位于横梁的右侧面与X轴滑板的所述竖板的左侧面之间且与X轴滑板的滑动方向平行，X次级线圈固定连接在横梁的右侧面位于所述X轴侧滑轨的上方，X初级线圈对应于X次级线圈固定连接在X轴滑板的所述竖板的左侧面；Y轴直线电机位于床身的上面与工作台的下面之间且与工作台的滑动方向平行，Y次级线圈固定连接在床身的上面位于二条所述Y轴滑轨之间，Y初级线圈对应于Y次级线圈固定连接在工作台的下面；Z轴直线电机位于X轴滑板的所述竖板的右侧面与Z轴滑板的左侧面之间且与Z轴滑板的滑动方向平行，Z次级线圈固定连接在X轴滑板的所述竖板的右侧面位于二条所述Z轴滑轨之间，Z初级线圈对应于Z次级线圈固定连接在Z轴滑板的左侧面；
结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对所表述主体的面，后面为与所述前面相对的面。
工作原理及有益效果
工作时，在配套数控电脑的控制下，X轴直线电机、Y轴直线电机、Z轴直线电机分别拖动X轴滑板、工作台、Z轴滑板协同引导主轴电机驱动刃具进行三维寻的雕铣切削加工。
本装置利用直线电机拖动速度快，可达300米/分钟；加速度高，可达10g；定位精度高，可达0.1～0.01毫米；运行无磨损；无行程长度限制，设计制造加长数控雕铣机床时，只需将次级线圈分段连接铺设在加长的床身上，不论有多长，均不会对机床运行系统刚度产生影响的特性，使数控雕铣机床避免了旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，提高了寻的加工效率、减缓了定位精度的衰减降低、满足任何行程长度的需求。
上述，本发明采用由直线电机来拖动X、Y、Z轴滑板进行三维寻的雕铣切削加工的技术方案，利用直线电机拖动速度快、加速度高、定位精度高无磨损衰减、无行程长度限制的特性，所提供的一种直线电机数控雕铣机床，使数控雕铣机床避免了旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，达到了提高寻的加工效率、减缓定位精度衰减、行程长度不受限的目的。
附图说明
图1是本发明的一种直线电机数控雕铣机床的结构示意图。
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、Y轴滑轨11、立柱2、横梁3、X轴上滑轨31、X轴侧滑轨32、X轴滑板4、Z轴滑轨41、Z轴滑板5、工作台6、Y轴滑槽61、主轴电机7、X轴直线电机8、X初级线圈81、X次级线圈82、Y轴直线电机9、Y初级线圈91、Y次级线圈92、Z轴直线电机10、Z初级线圈101、Z次级线圈102。
具体实施方式
参阅图1，本发明的一种直线电机数控雕铣机床，包括床身1、立柱2、横梁3、X轴滑板4、Z轴滑板5、工作台6、主轴电机7、X轴直线电机8、Y轴直线电机9、Z轴直线电机10，其中：所述的床身1为中空大理石质矩形的平台构件，床身1的上面，对称于与左右方向的中轴线固定设有二条相互平行的、向上凸出的铸铁质滑轨称为Y轴滑轨11；
所述的横梁3为实心大理石质矩形构件，横梁3下面的前后二边分别固定正交连接有垂直向下的实心大理石质矩形的立柱2，所述立柱2的下面固定正交连接在床身1上面左边的前后二边，由床身1、立柱2、横梁3的固定连接构成大理石质龙门固定式机身；横梁3的上面固定设有与前后方向长边平行的向上凸出的水平铸铁质滑轨称为X轴上滑轨31，横梁3的右侧面固定设有与所述X轴上滑轨31平行的向右凸出的水平铸铁质滑轨称为X轴侧滑轨32；
所述的X轴滑板4为由横板和竖板构成的横截面呈
形的铸铁质构件，X轴滑板4的所述横板的下面设有与横梁3的所述X轴上滑轨31对应滑动配合的滑槽称为X上滑槽，X轴滑板4的所述竖板的左侧面设有与横梁3的所述X轴侧滑轨32对应滑动配合的滑槽称为X侧滑槽；X轴滑板4的所述竖板的右侧面对称于上下方向的中轴线设有二条相互平行的、与所述X侧滑槽影交正投的凸出的竖直滑轨称为Z轴滑轨41；
所述的Z轴滑板5为矩形块状的铸铁质构件，Z轴滑板5的左侧面设有与X轴滑板4的所述Z轴滑轨41对应滑动配合的滑槽称为Z滑槽；
所述的工作台6为矩形块状的铸铁质构件，工作台6的上面设有用于固定工件用途的倒T字形的T形槽；工作台6的下面设有与床身1的所述Y轴滑轨11对应滑动配合的滑槽称为Y轴滑槽61，因此工作台6亦称为Y轴滑板；
所述的主轴电机7为变频调速驱动刃具作旋转运动的旋转式电机，主轴电机7的输出端设有夹持雕铣刃具的夹头；
所述的X轴直线电机8为由X初级线圈81和X次级线圈82构成的，X初级线圈81和X次级线圈82作相对平行直线运动的伺服电机；
所述的Y轴直线电机9为由Y初级线圈91和Y次级线圈92构成的，Y初级线圈91和Y次级线圈92作相对平行直线运动的伺服电机；
所述的Z轴直线电机10为由Z初级线圈101和Z次级线圈102构成的，Z初级线圈101和Z次级线圈102作相对平行直线运动的伺服电机；
X轴滑板4通过所述X上滑槽和X侧滑槽分别与横梁3的所述X轴上滑轨31和X轴侧滑轨32的滑动扣合，水平横向滑动连接在横梁3上；Z轴滑板5通过所述Z滑槽与X轴滑板4的所述Z轴滑轨41的滑动扣合，竖直上下滑动连接在X轴滑板4上；工作台6通过所述Y轴滑槽61与床身1的所述Y轴滑轨11的滑动扣合，水平纵向滑动连接在床身1上；
主轴电机7的所述夹头朝下，主轴电机7固定连接在Z轴滑板5的右侧面；X轴直线电机8位于横梁3的右侧面与X轴滑板4的所述竖板的左侧面之间且与X轴滑板4的滑动方向平行，X次级线圈82固定连接在横梁3的右侧面位于所述X轴侧滑轨32的上方，X初级线圈81对应于X次级线圈82固定连接在X轴滑板4的所述竖板的左侧面；Y轴直线电机9位于床身1的上面与工作台6的下面之间且与工作台6的滑动方向平行，Y次级线圈92固定连接在床身1的上面位于二条所述Y轴滑轨11之间，Y初级线圈91对应于Y次级线圈92固定连接在工作台6的下面；Z轴直线电机10位于X轴滑板4的所述竖板的右侧面与Z轴滑板5的左侧面之间且与Z轴滑板5的滑动方向平行，Z次级线圈102固定连接在X轴滑板4的所述竖板的右侧面位于二条所述Z轴滑轨41之间，Z初级线圈101对应于Z次级线圈102固定连接在Z轴滑板5的左侧面；
结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对所表述主体的面，后面为与所述前面相对的面。
工作原理及有益效果
工作时，在配套数控电脑的控制下，X轴直线电机8、Y轴直线电机9、Z轴直线电机10分别拖动X轴滑板4、工作台6、Z轴滑板5协同引导主轴电机7驱动刃具进行三维寻的雕铣切削加工。
本装置利用直线电机拖动速度快，可达300米/分钟；加速度高，可达10g；定位精度高，可达0.1～0.01毫米；运行无磨损；无行程长度限制，设计制造加长数控雕铣机床时，只需将次级线圈分段连接铺设在加长的床身上，不论有多长，均不会对机床运行系统刚度产生影响的特性，使数控雕铣机床避免了旋转伺服电机加滚珠丝杠副拖动的弊端，提高了寻的加工效率、减缓了定位精度的衰减降低、满足任何行程长度的需求。
Claims (1)
1.一种直线电机数控雕铣机床，其特征在于：包括床身(1)、立柱(2)、横梁(3)、X轴滑板(4)、Z轴滑板(5)、工作台(6)、主轴电机(7)、X轴直线电机(8)、Y轴直线电机(9)、Z轴直线电机(10)，所述的床身(1)为中空大理石质矩形的平台构件，床身(1)的上面，对称于与左右方向的中轴线固定设有二条相互平行的、向上凸出的铸铁质滑轨称为Y轴滑轨(11)；
所述的横梁(3)为实心大理石质矩形构件，横梁(3)下面的前后二边分别固定正交连接有垂直向下的实心大理石质矩形的立柱(2)，所述立柱(2)的下面固定正交连接在床身(1)上面左边的前后二边，由床身(1)、立柱(2)、横梁(3)的固定连接构成大理石质龙门固定式机身；横梁(3)的上面固定设有与前后方向长边平行的向上凸出的水平铸铁质滑轨称为X轴上滑轨(31)，横梁(3)的右侧面固定设有与所述X轴上滑轨(31)平行的向右凸出的水平铸铁质滑轨称为X轴侧滑轨(32)；
所述的X轴滑板(4)为由横板和竖板构成的横截面呈
形的铸铁质构件，X轴滑板(4)的所述横板的下面设有与横梁(3)的所述X轴上滑轨(31)对应滑动配合的滑槽称为X上滑槽，X轴滑板(4)的所述竖板的左侧面设有与横梁(3)的所述X轴侧滑轨(32)对应滑动配合的滑槽称为X侧滑槽；X轴滑板(4)的所述竖板的右侧面对称于上下方向的中轴线设有二条相互平行的、与所述X侧滑槽影交正投的凸出的竖直滑轨称为Z轴滑轨(41)；
所述的Z轴滑板(5)为矩形块状的铸铁质构件，Z轴滑板(5)的左侧面设有与X轴滑板(4)的所述Z轴滑轨(41)对应滑动配合的滑槽称为Z滑槽；
所述的工作台(6)为矩形块状的铸铁质构件，工作台(6)的上面设有用于固定工件用途的倒T字形的T形槽；工作台(6)的下面设有与床身(1)的所述Y轴滑轨(11)对应滑动配合的滑槽称为Y轴滑槽(61)，因此工作台(6)亦称为Y轴滑板；
所述的主轴电机(7)为变频调速驱动刃具作旋转运动的旋转式电机，主轴电机(7)的输出端设有夹持雕铣刃具的夹头；
所述的X轴直线电机(8)为由X初级线圈(81)和X次级线圈(82)构成的，X初级线圈(81)和X次级线圈(82)作相对平行直线运动的伺服电机；
所述的Y轴直线电机(9)为由Y初级线圈(91)和Y次级线圈(92)构成的，Y初级线圈(91)和Y次级线圈(92)作相对平行直线运动的伺服电机；
所述的Z轴直线电机(10)为由Z初级线圈(101)和Z次级线圈(102)构成的，Z初级线圈(101)和Z次级线圈(102)作相对平行直线运动的伺服电机；
X轴滑板(4)通过所述X上滑槽和X侧滑槽分别与横梁(3)的所述X轴上滑轨(31)和X轴侧滑轨(32)的滑动扣合，水平横向滑动连接在横梁(3)上；Z轴滑板(5)通过所述Z滑槽与X轴滑板(4)的所述Z轴滑轨(41)的滑动扣合，竖直上下滑动连接在X轴滑板(4)上；工作台(6)通过所述Y轴滑槽(61)与床身(1)的所述Y轴滑轨(11)的滑动扣合，水平纵向滑动连接在床身(1)上；
主轴电机(7)的所述夹头朝下，主轴电机(7)固定连接在Z轴滑板(5)的右侧面；X轴直线电机(8)位于横梁(3)的右侧面与X轴滑板(4)的所述竖板的左侧面之间且与X轴滑板(4)的滑动方向平行，X次级线圈(82)固定连接在横梁(3)的右侧面位于所述X轴侧滑轨(32)的上方，X初级线圈(81)对应于X次级线圈(82)固定连接在X轴滑板(4)的所述竖板的左侧面；Y轴直线电机(9)位于床身(1)的上面与工作台(6)的下面之间且与工作台(6)的滑动方向平行，Y次级线圈(92)固定连接在床身(1)的上面位于二条所述Y轴滑轨(11)之间，Y初级线圈(91)对应于Y次级线圈(92)固定连接在工作台(6)的下面；Z轴直线电机(10)位于X轴滑板(4)的所述竖板的右侧面与Z轴滑板(5)的左侧面之间且与Z轴滑板(5)的滑动方向平行，Z次级线圈(102)固定连接在X轴滑板(4)的所述竖板的右侧面位于二条所述Z轴滑轨(41)之间，Z初级线圈(101)对应于Z次级线圈(102)固定连接在Z轴滑板(5)的左侧面；
结构表述的方向面分为上、下、左、右、前、后面，其中，前面为面对所表述主体的面，后面为与所述前面相对的面。
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