CN110449609B - 一种箱式三轴联动主轴箱架及其数控加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种箱式三轴联动主轴箱架及其数控加工设备。本发明采用多个内嵌箱体式的结构:主轴箱架嵌套在Y轴平移箱内,并能够在Y轴平移箱内升降;Y轴平移箱嵌套在X轴平移箱内,并能够在X轴平移箱内沿Y轴平移;X轴平移箱嵌套在X轴轨道箱内,并能够在X轴轨道箱内沿X轴平移。主轴箱架位于各个箱体中心,而X轴方向和Y轴方向均呈对称。该结构方式下,首先,轨道不可能因为热胀冷缩导致轨道上拱和下凹的问题,由此保证竖直方面的精度不受热胀冷缩的影响,其次,由于X轴方向和Y轴方向均呈对称,主轴箱架位于中心,热胀冷缩时,位于中心的主轴箱架X轴方向和Y轴方向的误差最小。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工设备,特别涉及主轴箱控制机构。
背景技术
加工精度是数控加工设备的重要指标。影响数控加工设备的因素很多,比如伺服电机、传动机构方面的因素、有软件控制方面的因素、机械结构整体设计方面的因素,甚至还有环境方面的因素。比如环境温度能够使得金属热胀冷缩,由此导致机械臂伸缩从而产生误差。特别是对于大型的数控加工设备,由于尺寸较大,因为热胀冷缩效应引发的误差尤为明显。
本发明所涉的箱式三轴联动主轴箱架用于大型数控加工设备中,由于物理强度的原因,无法使用悬臂式的支撑机构,需要采用横梁式的支撑机构。而传统横梁式的支撑机构中,横梁两端通常架设在支撑架的顶面上的滑轨上。由于热胀冷缩引发的误差不可避免,因为横梁两端在横梁方向上被固定,环境温度较高时,横梁由于热胀冷缩只能向上拱或向下凹,横梁的上拱或下凹直接影响竖直方面的精度。
发明内容
本发明所要解决的问题:大型数控加工设备中,主轴箱架采用横梁式支撑机构进行支撑时,横梁由于热胀冷缩所导致精度的问题。
为解决上述问题,本发明采用的方案如下:
根据本发明的一种箱式三轴联动主轴箱架,包括X轴轨道机构、Y轴轨道箱、Y轴平移箱和主轴箱架;所述X轴轨道机构包括两块相互平行的X轴轨道板架 ;X轴轨道板架的内侧安装有X轴平移轨道、X轴平移丝杆;X轴平移轨道和X轴平移丝杆水平设置;X轴平移丝杆连接X轴平移电机;X轴平移电机安装在X轴轨道板架上;所述Y轴轨道箱包括两块相互平行的Y轴轨道板架;Y轴轨道板架的两端通过滑块架设在X轴平移轨道上,使得所述Y轴轨道箱整体架设在两块X轴轨道板架之间;所述Y轴轨道箱连接X轴平移丝杆,使得所述Y轴轨道箱能够在X轴平移电机、X轴平移丝杆的驱动下沿着X轴进行平移;Y轴轨道板架的内侧安装有Y轴平移轨道、Y轴平移丝杆;Y轴平移轨道和Y轴平移丝杆水平设置;Y轴平移丝杆连接Y轴平移电机;Y轴平移电机安装在Y轴轨道板架上;Y轴平移箱为框体结构,通过滑块架设在Y轴平移轨道上,使得Y轴平移箱卡在两块Y轴轨道板架之间;Y轴平移箱连接Y轴平移丝杆,使得Y轴平移箱能够在Y轴平移电机和Y轴平移丝杆的驱动下沿着Y轴进行平移;主轴箱架为竖直设置的方柱体,侧面设置有Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆;主轴箱架通过Z轴升降滑轨架设在Y轴平移箱框体内部的滑块上;Z轴升降丝杆连接Z轴升降电机;Z轴升降电机安装在主轴箱架上;Z轴升降丝杆连接Y轴平移箱,使得主轴箱架能够在Z轴升降电机和Z轴升降丝杆的驱动下升降;主轴箱架的底部设置有用于安装主轴箱的安装座。
进一步,根据本发明的箱式三轴联动主轴箱架,所述Y轴轨道箱还包括两块相互平行的连接板;两块连接板分别设置于Y轴轨道板架的两端,并与两块Y轴轨道板架相固定,使得两块连接板和两块Y轴轨道板架组成长方形的箱体结构。
进一步,根据本发明的箱式三轴联动主轴箱架, Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆有两套;两套Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆分别安装在朝向X轴轨道板架 的侧面上;两套Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆对应两个Z轴升降电机。
进一步,根据本发明的箱式三轴联动主轴箱架,Y轴平移电机安装在Y轴轨道板架的外侧,并通过齿带轮和同步带连接Y轴平移丝杆。
根据本发明的一种箱式数控加工设备,包括上述的箱式三轴联动主轴箱架、主轴箱和加工台;所述主轴箱通过安装座安装在所述箱式三轴联动主轴箱架的主轴箱架的底部;所述加工台设置于所述Y轴轨道箱的下方。
根据本发明的箱式数控加工设备,所述Y轴轨道箱还包括两块相互平行的连接板;两块连接板分别设置于Y轴轨道板架的两端,并与两块Y轴轨道板架相固定,使得两块连接板和两块Y轴轨道板架组成长方形的箱体结构。
进一步,根据本发明的箱式数控加工设备, Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆有两套;两套Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆分别安装在朝向X轴轨道板架 的侧面上;两套Z轴升降滑轨和Z轴升降丝杆对应两个Z轴升降电机。
进一步,根据本发明的箱式数控加工设备,Y轴平移电机安装在Y轴轨道板架的外侧,并通过齿带轮和同步带连接Y轴平移丝杆。
本发明的技术效果如下:本发明采用多个内嵌箱体式的结构,主轴箱架嵌套在各个箱体内,并位于各个箱体中心,而X轴方向和Y轴方向均呈对称。该结构方式下,首先,轨道不可能因为热胀冷缩导致轨道上拱和下凹的问题,由此保证竖直方面的精度不受热胀冷缩的影响,其次,由于X轴方向和Y轴方向均呈对称,主轴箱架位于中心,热胀冷缩时,位于中心的主轴箱架X轴方向和Y轴方向的误差最小。
附图说明
图1是本发明箱式三轴联动主轴箱架实施例的整体结构示意图。其中,隐藏了一块Y轴轨道板架和一块连接板。
图2是图1中Y轴轨道箱、Y轴平移箱和主轴箱架所组成的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1、图2是一种箱式三轴联动主轴箱架。该箱式三轴联动主轴箱架是箱式数控加工设备的一部分,该部分用于安装主轴箱。主轴箱则用于安装旋转刀具。该箱式三轴联动主轴箱架、主轴箱以及加工台共同组成箱式数控加工设备。该箱式三轴联动主轴箱架架设在加工台的上方,主轴箱则安装在该箱式三轴联动主轴箱架的底部并通过箱式三轴联动主轴箱架实现主轴箱的X、Y、Z三轴联动。此外,主轴箱也可以通过摆动机构安装在箱式三轴联动主轴箱架的底部,从而实现主轴箱的四轴联动。
如图1、图2所示,本实施例的箱式三轴联动主轴箱架,包括X轴轨道机构、Y轴轨道箱、Y轴平移箱3和主轴箱架4。X轴轨道机构包括两块相互平行X轴轨道板架 1。X轴轨道板架1的内侧安装有X轴平移轨道11、X轴平移丝杆12。X轴平移轨道11和X轴平移丝杆12水平设置。X轴平移丝杆12连接X轴平移电机13。X轴平移电机13安装在X轴轨道板架1上,并位于X轴轨道板架1的端部。两块X轴轨道板架 1组成的X轴轨道机构呈现箱式结构,因此,X轴轨道机构也称为X轴轨道箱。
Y轴轨道箱,也可以称为X轴平移箱,能够在X轴方向上平移,并为Y轴平移箱3提供Y轴方向平移的轨道。Y轴轨道箱包括两块相互平行的Y轴轨道板架28和两块两块相互平行的连接板29。两块连接板29分别设置于Y轴轨道板架28的两端,并与两块Y轴轨道板架28相固定,使得两块连接板29和两块Y轴轨道板架28组成长方形的箱体结构。Y轴轨道板架28的两端通过端部的第一滑块26架设在X轴平移轨道11上,使得Y轴轨道箱整体架设在两块X轴轨道板架 1之间。Y轴轨道箱通过丝套连接X轴平移丝杆12,使得Y轴轨道箱能够在X轴平移电机13、X轴平移丝杆12的驱动下沿着X轴进行平移。
Y轴轨道板架28的内侧安装有Y轴平移轨道21、Y轴平移丝杆22。Y轴平移轨道21和Y轴平移丝杆22水平设置。Y轴平移丝杆22连接Y轴平移电机23。Y轴平移电机23安装在Y轴轨道板架28上。本实施例中,Y轴平移电机23安装在Y轴轨道板架28的外侧,并位于轴轨道板架28的端部,Y轴平移电机23上安装有第一齿带轮24,Y轴平移丝杆22的端部安装有第二齿带轮25。第一齿带轮24和第二齿带轮25之间通过同步带相连。由此,Y轴平移电机23通过齿带轮和同步带连接Y轴平移丝杆22。
Y轴平移箱3为框体结构,通过第二滑块31架设在Y轴平移轨道21上,使得Y轴平移箱3卡在两块Y轴轨道板架28之间。Y轴平移箱3通过丝套32连接Y轴平移丝杆22,使得Y轴平移箱3能够在Y轴平移电机23和Y轴平移丝杆22的驱动下沿着Y轴进行平移。
主轴箱架4为竖直设置的方柱体,侧面设置有Z轴升降滑轨41和Z轴升降丝杆42。主轴箱架4通过Z轴升降滑轨41架设在Y轴平移箱3框体内部的滑块上。Z轴升降丝杆42连接Z轴升降电机43。Z轴升降电机43安装在主轴箱架4上。Z轴升降丝杆42连接Y轴平移箱3,使得主轴箱架4能够在Z轴升降电机43和Z轴升降丝杆42的驱动下升降。主轴箱架4的底部设置有用于安装主轴箱的安装座44。本实施例中,Z轴升降滑轨41和Z轴升降丝杆42有两套,Z轴升降电机43有两个。两套Z轴升降滑轨41和Z轴升降丝杆42分别安装在朝向X轴轨道板架 1的侧面上。两个Z轴升降电机43分别各自连接一根Z轴升降丝杆42。
本实施例的箱式三轴联动主轴箱架安装在箱式数控加工设备上时,通过X轴轨道板架 1固定在设备底座上。Y轴轨道箱横跨在加工台的上方。加工台可以是固定式,也可以是可旋转的或可摆动的。加工台部分结构的具体细节不是本发明所讨论的范畴,为本领域技术人员所熟悉,本说明书不再赘述。
Claims (1)
1.一种箱式三轴联动主轴箱架,其特征在于,包括X轴轨道机构、Y轴轨道箱、Y轴平移箱(3)和主轴箱架(4);所述X轴轨道机构包括两块相互平行的X轴轨道板架 (1);X轴轨道板架(1)的内侧安装有X轴平移轨道(11)、X轴平移丝杆(12);X轴平移轨道(11)和X轴平移丝杆(12)水平设置;X轴平移丝杆(12)连接X轴平移电机(13);X轴平移电机(13)安装在X轴轨道板架(1)上;所述Y轴轨道箱包括两块相互平行的Y轴轨道板架(28);Y轴轨道板架(28)的两端通过滑块架设在X轴平移轨道(11)上,使得所述Y轴轨道箱整体架设在两块X轴轨道板架(1)之间;所述Y轴轨道箱连接X轴平移丝杆(12),使得所述Y轴轨道箱能够在X轴平移电机(13)、X轴平移丝杆(12)的驱动下沿着X轴进行平移;Y轴轨道板架(28)的内侧安装有Y轴平移轨道(21)、Y轴平移丝杆(22);Y轴平移轨道(21)和Y轴平移丝杆(22)水平设置;Y轴平移丝杆(22)连接Y轴平移电机(23);Y轴平移电机(23)安装在Y轴轨道板架(28)上;Y轴平移箱(3)为框体结构,通过滑块架设在Y轴平移轨道(21)上,使得Y轴平移箱(3)卡在两块Y轴轨道板架(28)之间;Y轴平移箱(3)连接Y轴平移丝杆(22),使得Y轴平移箱(3)能够在Y轴平移电机(23)和Y轴平移丝杆(22)的驱动下沿着Y轴进行平移;主轴箱架(4)为竖直设置的方柱体,侧面设置有Z轴升降滑轨(41)和Z轴升降丝杆(42);主轴箱架(4)通过Z轴升降滑轨(41)架设在Y轴平移箱(3)框体内部的滑块上;Z轴升降丝杆(42)连接Z轴升降电机(43);Z轴升降电机(43)安装在主轴箱架(4)上;Z轴升降丝杆(42)连接Y轴平移箱(3),使得主轴箱架(4)能够在Z轴升降电机(43)和Z轴升降丝杆(42)的驱动下升降;主轴箱架(4)的底部设置有用于安装主轴箱的安装座(44);所述Y轴轨道箱还包括两块相互平行的连接板(29);两块连接板(29)分别设置于Y轴轨道板架(28)的两端,并与两块Y轴轨道板架(28)相固定,使得两块连接板(29)和两块Y轴轨道板架(28)组成长方形的箱体结构;Z轴升降滑轨(41)和Z轴升降丝杆(42)有两套;两套Z轴升降滑轨(41)和Z轴升降丝杆(42)分别安装在朝向X轴轨道板架 (1)的侧面上;两套Z轴升降滑轨(41)和Z轴升降丝杆(42)对应两个Z轴升降电机(43);Y轴平移电机(23)安装在Y轴轨道板架(28)的外侧,并通过齿带轮和同步带连接Y轴平移丝杆(22)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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