CN205394017U - 五轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种五轴数控机床。该五轴数控机床包括底座和Y轴运动模块，Y轴运动模块沿水平方向滑设于底座，Y轴运动模块包括Y轴滑座、中间滑座和Y轴直线电机。其中，Y轴滑座沿水平方向滑设于底座；中间滑座连接于Y轴滑座的右端面的中部，中间滑座沿水平方向滑设于底座；Y轴直线电机包括相对设置的第一电机线圈和第一磁板，且第一电机线圈和第一磁板之间具有间隙，第一磁板设于底座的顶部，第一电机线圈设于中间滑座的底部。该五轴数控机床的Y轴运动模块采用Y轴直线电机在Y轴滑座的单侧进行驱动，提高了该五轴数控机床的加工速度和加工精度。

Description

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T型龙门五轴直线电机数控机床。

背景技术

在龙门五轴数控机床领域，通常采用滚珠丝杆进行驱动，且驱动方式为在横梁两端进行双驱动的方式。其中，采用滚珠丝杆进行驱动，驱动速度较低，使得龙门五轴数控机床的加工速度较低；且当行程较大时，丝杆的中心也易下垂，进而影响龙门五轴数控机床的稳定性。采用双驱动方式进行驱动，同步性不易控制；当同步性出现差异时，横梁可能会发生严重扭曲，影响龙门五轴数控机床的加工精度。

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加工速度和加工精度较低的缺陷，提供一种五轴数控机床。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种五轴数控机床，其特点在于，其包括一底座和一Y轴运动模块，所述Y轴运动模块沿水平方向滑设于所述底座，所述Y轴运动模块包括：

一Y轴滑座，沿所述水平方向滑设于所述底座；

一中间滑座，连接于所述Y轴滑座的右端面的中部，所述中间滑座沿所述水平方向滑设于所述底座；

一Y轴直线电机，包括相对设置的一第一电机线圈和一第一磁板，且所述第一电机线圈和所述第一磁板之间具有一间隙，所述第一磁板设于所述底座的顶部，所述第一电机线圈设于所述中间滑座的底部。

所述第一电机线圈通电，与所述第一磁板产生的磁场相互作用产生推力，采用所述Y轴直线电机进行驱动，提高了所述五轴数控机床的加工速度。采用所述Y轴直线电机对连接于所述Y轴滑座的所述中间滑座进行单侧驱动，不存在同步性问题，克服了因同步性差异而带来的加工精度低的缺陷。另外，驱动作用力方向与所述Y轴滑座的中心位于同一直线上，便于控制，同时提高了所述Y轴运动模块的稳定性。

较佳地，所述底座包括：

一平台，具有两相对设置的侧平台和连接于两所述侧平台之间的一中间平台，且所述中间平台从两所述侧平台的中部延伸至并伸出两所述侧平台的右端面；

两相对设置的侧平台导轨，分别设置于两所述侧平台上，用于使所述Y轴滑座沿所述水平方向滑设于两所述侧平台；

两相对设置的中间平台导轨，设置于所述中间平台上，用于使所述中间滑座沿所述水平方向滑设于所述中间平台；

所述中间平台的顶部具有一第一凹槽，所述第一凹槽位于两所述中间平台导轨之间，所述第一磁板位于所述第一凹槽内。

较佳地，所述五轴数控机床还包括一X轴运动模块，所述X轴运动模块沿垂直方向滑设于所述Y轴运动模块，所述X轴运动模块包括：

一X轴滑座，具有一滑动部和一连接部，所述滑动部沿所述垂直方向滑设于所述Y轴滑座，所述连接部的右端面连接于所述滑动部，且所述连接部的横截面垂直于所述滑动部的横截面；

一X轴直线电机，包括相对设置的一第二电机线圈和一第二磁板，且所述第二电机线圈和所述第二磁板之间具有一间隙，所述第二磁板设于所述Y轴滑座的顶部，所述第二电机线圈设于所述滑动部的底部。

所述X轴运动模块采用所述X轴直线电机进行驱动，进一步提高了所述五轴数控机床的加工速度。

较佳地，所述Y轴滑座的顶部沿所述垂直方向具有一凸出部，所述凸出部位于所述第二磁板靠近所述中间滑座的一侧；

所述Y轴滑座上还设有两Y轴滑座导轨，其中一所述Y轴滑座导轨设于所述凸出部，另一所述Y轴滑座导轨设于所述Y轴滑座的左端面，用于使所述X轴滑座沿所述垂直方向滑设于所述Y轴滑座，且其中一所述Y轴滑座导轨的顶部与另一所述Y轴滑座导轨的顶部之间具有一间隙。

两所述Y轴滑座导轨的导轨面相互垂直，使得所述五轴数控机床的结构更加稳定、动态特性更好、固有频率更高。

较佳地，所述五轴数控机床还包括一Z轴运动模块，所述Z轴运动模块沿竖直方向滑设于所述连接部，所述Z轴运动模块包括：

一主轴箱，沿所述竖直方向滑设于所述连接部，所述主轴箱的顶部沿所述竖直方向具有一容置空间，一电主轴穿设于所述容置空间内，所述主轴箱的底部具有一第二凹槽；

一Z轴直线电机，包括相对设置的一第三电机线圈和一第三磁板，且所述第三电机线圈和所述第三磁板之间具有一间隙，所述第三磁板设于所述连接部的左端面，所述第三电机线圈位于所述第二凹槽内；

所述连接部的左端面具有一第三凹槽，所述第三磁板位于所述第三凹槽内；

所述连接部的左端面上还设有两相对设置的连接部导轨，所述第三磁板位于两所述连接部导轨之间，两所述连接部导轨用于使所述主轴箱沿所述竖直方向滑设于所述连接部。

所述Z轴运动模块采用所述Z轴直线电机进行驱动，进一步提高了所述五轴数控机床的加工速度。

较佳地，所述X轴运动模块还包括一平衡组件，所述平衡组件包括：

一支架，设于所述连接部的顶部；

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Z轴运动模块的自重，提高了所述Z轴运动模块的加速度；另一方面所述气缸能够在突然断电断气的情况下自锁。

较佳地，所述五轴数控机床还包括：

一X轴光栅尺，尺身固设于所述Y轴滑座的左端面且所述X轴光栅尺的尺身与另一所述Y轴滑座导轨之间具有一间隙、读数头设于所述连接部；

一Y轴光栅尺，尺身固设于所述中间平台、读数头设于所述中间滑座；

一Z轴光栅尺，尺身固设于所述连接部的侧壁、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轴运动模块、所述Y轴运动模块和所述Z轴运动模块进行位移检测，实现全闭环控制，能够提高加工速度和加工精度。

较佳地，所述第一电机线圈与所述第一磁板之间的间隙、所述第二电机线圈与所述第二磁板之间的间隙、所述第三电机线圈与所述第三磁板之间的间隙均为0.5～0.9mm。

以所述第一电机线圈与所述第一磁板之间的间隙为例，若所述间隙过大，随着所述间隙的增大，所述Y轴直线电机的推力减弱，从而使得所述五轴数控机床的切削力减小；若所述间隙过小，所述第一电机线圈与所述第一磁板之间的吸引力过大，会影响与所述第一电机线圈连接的所述中间滑座的刚度，使得所述五轴数控机床的刚性变弱，从而影响加工精度。

较佳地，所述五轴数控机床还包括：

四个Y轴限位元件，每一所述侧平台上设有两个所述Y轴限位元件，两个所述Y轴限位元件分别位于所述侧平台导轨的两端，且其中一个所述Y轴限位元件位于所述侧平台导轨的内侧，另一个所述Y轴限位元件位于所述侧平台导轨的外侧；

两个X轴限位元件，分别设于所述Y轴滑座的两端。

较佳地，每一所述Y轴限位元件包括一Y轴限位支架和连接于所述Y轴限位支架的一Y轴缓冲部，所述Y轴限位支架设于所述侧平台；

每一所述X轴限位元件包括一X轴限位支架和一X轴缓冲部，所述X轴限位支架具有一第一支架和一第二支架，所述第二支架连接于所述第一支架和所述X轴缓冲部之间，所述第二支架贴设于所述Y轴滑座，所述第一支架设于所述侧平台；

所述Y轴缓冲部和所述X轴缓冲部的材质为硅胶。

所述Y轴限位元件、所述X轴限位元件主要用于限制所述Y轴运动模块、所述X轴运动模块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Y轴限位元件、所述X轴限位元件的数量可以根据实际需要进行变化；所述Z轴运动模块也可以根据需要设置相应的限位元件。

所述Y轴缓冲部和所述X轴缓冲部也可以根据需要选用其它的材质，而不仅仅局限于硅胶。

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：

本实用新型中的五轴数控机床的Y轴运动模块采用Y轴直线电机在Y轴滑座的单侧进行驱动，提高了该五轴数控机床的加工速度和加工精度。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的五轴数控机床的结构示意图。

图2为图1中Y轴运动模块的结构示意图。

图3为图1中底座的结构示意图。

图4为图1中X轴运动模块的结构示意图。

图5为图1中Z轴运动模块的结构示意图。

附图标记说明：

1：底座

11：侧平台

12：中间平台

121：第一凹槽

13：侧平台导轨

14：中间平台导轨

2：Y轴运动模块

21：Y轴滑座

211：凸出部

212：Y轴滑座导轨

22：中间滑座

23：第一电机线圈

24：第一磁板

25：Y轴光栅尺

3：X轴运动模块

31：X轴滑座

311：滑动部

312：连接部

313：第三凹槽

314：连接部导轨

32：第二电机线圈

33：第二磁板

34：平衡组件

341：支架

342：气缸

343：气缸杆

344：气浮接头

35：X轴光栅尺

4：Z轴运动模块

41：主轴箱

411：电主轴

412：第二凹槽

42：第三电机线圈

43：第三磁板

44：Z轴光栅尺

5：水平方向

6：垂直方向

7：竖直方向

8：Y轴限位元件

81：Y轴限位支架

82：Y轴缓冲部

9：X轴限位元件

91：X轴缓冲部

92：第一支架

93：第二支架

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，一种五轴数控机床包括底座1、Y轴运动模块2、X轴运动模块3和Z轴运动模块4。其中，Y轴运动模块2沿水平方向5滑设于底座1，X轴运动模块3沿垂直方向6滑设于Y轴运动模块2，Z轴运动模块4沿竖直方向7滑设于X轴运动模块3。

在本实施方式中，如图1和图2所示，Y轴运动模块2包括Y轴滑座21、中间滑座22和Y轴直线电机。其中，Y轴滑座21沿水平方向5滑设于底座1；中间滑座22连接于Y轴滑座21的右端面的中部，中间滑座22沿水平方向5滑设于底座1；所述Y轴直线电机包括相对设置的第一电机线圈23和第一磁板24，且第一电机线圈23和第一磁板24之间具有一间隙，第一磁板24设于底座1的顶部，第一电机线圈23设于中间滑座22的底部。

第一电机线圈23通电，与第一磁板24产生的磁场相互作用产生推力，采用所述Y轴直线电机进行驱动，提高了所述五轴数控机床的加工速度。采用所述Y轴直线电机对连接于Y轴滑座21的中间滑座22进行单侧驱动，不存在同步性问题，克服了因同步性差异而带来的加工精度低的缺陷。另外，驱动作用力方向与Y轴滑座21的中心位于同一直线上，便于控制，同时提高了Y轴运动模块2的稳定性。

在本实施方式，如图1和图3所示，底座1包括平台，所述平台具有两相对设置的侧平台11和连接于两侧平台11之间的一中间平台12，且中间平台12从两侧平台11的中部延伸至并伸出两侧平台11的右端面；底座还包括两相对设置的侧平台导轨13和两相对设置的中间平台导轨14，两相对设置的侧平台导轨13分别设置于两相对设置的侧平台11上，用于使Y轴滑座21沿水平方向5滑设于两相对设置的侧平台11，两相对设置的中间平台导轨14设置于中间平台12上，用于使中间滑座22沿水平方向5滑设于中间平台12；中间平台12的顶部具有第一凹槽121，第一凹槽121位于两中间平台导轨14之间，第一磁板24位于第一凹槽121内。

在本实施方式，如图1和图4所示，X轴运动模块3包括X轴滑座31和X轴直线电机。其中，X轴滑座具有滑动部311和连接部312，滑动部311沿垂直方向6滑设于Y轴滑座21，连接部312的右端面连接于滑动部311，且连接部312的横截面垂直于滑动部311的横截面；所述X轴直线电机包括相对设置的第二电机线圈32和第二磁板33，且第二电机线圈32和第二磁板33之间具有一间隙，第二磁板33设于Y轴滑座21的顶部，第二电机线圈32设于滑动部311的底部。

X轴运动模块3采用所述X轴直线电机进行驱动，进一步提高了所述五轴数控机床的加工速度。

在本实施方式中，如图1和图2所示，Y轴滑座21的顶部沿垂直方向6具有凸出部211，凸出部211位于第二磁板33靠近中间滑座22的一侧；Y轴滑座21上还设有两Y轴滑座导轨212，其中一Y轴滑座导轨212设于凸出部211，另一Y轴滑座导轨212设于Y轴滑座21的左端面，用于使X轴滑座31沿垂直方向6滑设于Y轴滑座21，且其中一Y轴滑座导轨212的顶部与另一Y轴滑座导轨212的顶部之间具有一间隙。

两Y轴滑座导轨212的导轨面相互垂直，使得所述五轴数控机床的结构更加稳定、动态特性更好、固有频率更高。

在本实施方式中，如图1和图5所示，Z轴运动模块4沿竖直方向7滑设于连接部312，Z轴运动模块4包括主轴箱41和Z轴直线电机。其中，主轴箱41沿竖直方向7滑设于连接部312，主轴箱41的顶部沿竖直方向7具有容置空间，电主轴411穿设于所述容置空间内，主轴箱41的底部具有第二凹槽412；所述Z轴直线电机包括相对设置的第三电机线圈42和第三磁板43，且第三电机线圈42和第三磁板43之间具有一间隙，第三磁板43设于连接部312的左端面，第三电机线圈42位于第二凹槽412内；连接部312的左端面具有第三凹槽313，第三磁板43位于第三凹槽313内；连接部312的左端面上还设有两相对设置的连接部导轨314，第三磁板43位于两连接部导轨314之间，两连接部导轨314用于使主轴箱41沿竖直方向7滑设于连接部312。

Z轴运动模块4采用所述Z轴直线电机进行驱动，进一步提高了所述五轴数控机床的加工速度。

在本实施方式，如图1和图4所示，X轴运动模块3还包括平衡组件34，平衡组件34包括支架341和气缸342。其中，支架341设于连接部312的顶部；气缸342设于支架341，342气缸的气缸杆343通过气浮接头344连接于图5中主轴箱41的一端。

气缸342为具有自锁功能的锁紧气缸，一方面气缸342能够平衡Z轴运动模块4的自重，提高了Z轴运动模块4的加速度；另一方面气缸342能够在突然断电断气的情况下自锁。

在本实施方式中，如图1所示，所述五轴数控机床还包括X轴光栅尺35、Y轴光栅尺25和Z轴光栅尺44。其中，X轴光栅尺35的尺身固设于Y轴滑座21的左端面且X轴光栅尺35的尺身与另一Y轴滑座导轨212之间具有一间隙、读数头设于连接部312；Y轴光栅尺25的尺身固设于中间平台12、读数头设于中间滑座22；Z轴光栅尺44的尺身固设于连接部312的侧壁、读数头设于主轴箱41。

X轴光栅尺35、Y轴光栅尺25和Z轴光栅尺44分别对X轴运动模块3、Y轴运动模块2和Z轴运动模块4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。

在本实施中，第一电机线圈23与第一磁板24之间的间隙、第二电机线圈32与第二磁板33之间的间隙、第三电机线圈42与第三磁板43之间的间隙均为0.5～0.9mm。

以第一电机线圈23与第一磁板24之间的间隙为例，若所述间隙过大，随着所述间隙的增大，所述Y轴直线电机的推力减弱，从而使得所述五轴数控机床的切削力减小；若所述间隙过小，第一电机线圈23与第一磁板24之间的吸引力过大，会影响与第一电机线圈23连接的中间滑座22的刚度，使得所述五轴数控机床的刚性变弱，从而影响加工精度。

在本实施方式中，如图1-3所示，所述五轴数控机床还包括四个Y轴限位元件8和两个X轴限位元件9。其中，每一侧平台11上设有两个Y轴限位元件8，两个Y轴限位元件8分别位于侧平台导轨13的两端，且其中一个Y轴限位元件8位于侧平台导轨13的内侧，另一个Y轴限位元件8位于侧平台导轨13的外侧；两个X轴限位元件9分别设于Y轴滑座21的两端。

在本实施方式中，如图1-3所示，每一Y轴限位元件8包括Y轴限位支架81和连接于Y轴限位支架81的Y轴缓冲部82，Y轴限位支架81设于侧平台11；每一X轴限位元件9包括X轴限位支架和X轴缓冲部91，所述X轴限位支架具有第一支架92和第二支架93，第二支架93连接于第一支架92和X轴缓冲部91之间，第二支架93贴设于Y轴滑座21，第一支架92设于侧平台11。

在本实施方式中，Y轴缓冲部82和X轴缓冲部91的材质为硅胶。

Y轴限位元件8、X轴限位元件9主要用于限制Y轴运动模块2、X轴运动模块3由于突发情况而冲出相应的工作区域，主要起保护作用。

Y轴限位元件8、X轴限位元件9的数量可以根据实际需要进行变化；Z轴运动模块4也可以根据需要设置相应的限位元件。

Y轴缓冲部82和X轴缓冲部91也可以根据需要选用其它的材质，而不仅仅局限于硅胶。

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)

1.一种五轴数控机床，其特征在于，其包括一底座和一Y轴运动模块，所述Y轴运动模块沿水平方向滑设于所述底座，所述Y轴运动模块包括：

一Y轴滑座，沿所述水平方向滑设于所述底座；

一中间滑座，连接于所述Y轴滑座的右端面的中部，所述中间滑座沿所述水平方向滑设于所述底座；

一Y轴直线电机，包括相对设置的一第一电机线圈和一第一磁板，且所述第一电机线圈和所述第一磁板之间具有一间隙，所述第一磁板设于所述底座的顶部，所述第一电机线圈设于所述中间滑座的底部。

2.如权利要求1所述的五轴数控机床，其特征在于，所述底座包括：

一平台，具有两相对设置的侧平台和连接于两所述侧平台之间的一中间平台，且所述中间平台从两所述侧平台的中部延伸至并伸出两所述侧平台的右端面；

两相对设置的侧平台导轨，分别设置于两所述侧平台上，用于使所述Y轴滑座沿所述水平方向滑设于两所述侧平台；

两相对设置的中间平台导轨，设置于所述中间平台上，用于使所述中间滑座沿所述水平方向滑设于所述中间平台；

所述中间平台的顶部具有一第一凹槽，所述第一凹槽位于两所述中间平台导轨之间，所述第一磁板位于所述第一凹槽内。

3.如权利要求2所述的五轴数控机床，其特征在于，所述五轴数控机床还包括一X轴运动模块，所述X轴运动模块沿垂直方向滑设于所述Y轴运动模块，所述X轴运动模块包括：

一X轴滑座，具有一滑动部和一连接部，所述滑动部沿所述垂直方向滑设于所述Y轴滑座，所述连接部的右端面连接于所述滑动部，且所述连接部的横截面垂直于所述滑动部的横截面；

一X轴直线电机，包括相对设置的一第二电机线圈和一第二磁板，且所述第二电机线圈和所述第二磁板之间具有一间隙，所述第二磁板设于所述Y轴滑座的顶部，所述第二电机线圈设于所述滑动部的底部。

4.如权利要求3所述的五轴数控机床，其特征在于，所述Y轴滑座的顶部沿所述垂直方向具有一凸出部，所述凸出部位于所述第二磁板靠近所述中间滑座的一侧；

所述Y轴滑座上还设有两Y轴滑座导轨，其中一所述Y轴滑座导轨设于所述凸出部，另一所述Y轴滑座导轨设于所述Y轴滑座的左端面，用于使所述X轴滑座沿所述垂直方向滑设于所述Y轴滑座，且其中一所述Y轴滑座导轨的顶部与另一所述Y轴滑座导轨的顶部之间具有一间隙。

5.如权利要求4所述的五轴数控机床，其特征在于，所述五轴数控机床还包括一Z轴运动模块，所述Z轴运动模块沿竖直方向滑设于所述连接部，所述Z轴运动模块包括：

一主轴箱，沿所述竖直方向滑设于所述连接部，所述主轴箱的顶部沿所述竖直方向具有一容置空间，一电主轴穿设于所述容置空间内，所述主轴箱的底部具有一第二凹槽；

一Z轴直线电机，包括相对设置的一第三电机线圈和一第三磁板，且所述第三电机线圈和所述第三磁板之间具有一间隙，所述第三磁板设于所述连接部的左端面，所述第三电机线圈位于所述第二凹槽内；

所述连接部的左端面具有一第三凹槽，所述第三磁板位于所述第三凹槽内；

所述连接部的左端面上还设有两相对设置的连接部导轨，所述第三磁板位于两所述连接部导轨之间，两所述连接部导轨用于使所述主轴箱沿所述竖直方向滑设于所述连接部。

6.如权利要求5所述的五轴数控机床，其特征在于，所述X轴运动模块还包括一平衡组件，所述平衡组件包括：

一支架，设于所述连接部的顶部；

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。

7.如权利要求5所述的五轴数控机床，其特征在于，所述五轴数控机床还包括：

一X轴光栅尺，尺身固设于所述Y轴滑座的左端面且所述X轴光栅尺的尺身与另一所述Y轴滑座导轨之间具有一间隙、读数头设于所述连接部；

一Y轴光栅尺，尺身固设于所述中间平台、读数头设于所述中间滑座；

一Z轴光栅尺，尺身固设于所述连接部的侧壁、读数头设于所述主轴箱。

8.如权利要求5所述的五轴数控机床，其特征在于，所述第一电机线圈与所述第一磁板之间的间隙、所述第二电机线圈与所述第二磁板之间的间隙、所述第三电机线圈与所述第三磁板之间的间隙均为0.5～0.9mm。

9.如权利要求3所述的五轴数控机床，其特征在于，所述五轴数控机床还包括：

四个Y轴限位元件，每一所述侧平台上设有两个所述Y轴限位元件，两个所述Y轴限位元件分别位于所述侧平台导轨的两端，且其中一个所述Y轴限位元件位于所述侧平台导轨的内侧，另一个所述Y轴限位元件位于所述侧平台导轨的外侧；

两个X轴限位元件，分别设于所述Y轴滑座的两端。

10.如权利要求9所述的五轴数控机床，其特征在于，每一所述Y轴限位元件包括一Y轴限位支架和连接于所述Y轴限位支架的一Y轴缓冲部，所述Y轴限位支架设于所述侧平台；

每一所述X轴限位元件包括一X轴限位支架和一X轴缓冲部，所述X轴限位支架具有一第一支架和一第二支架，所述第二支架连接于所述第一支架和所述X轴缓冲部之间，所述第二支架贴设于所述Y轴滑座，所述第一支架设于所述侧平台；

所述Y轴缓冲部和所述X轴缓冲部的材质为硅胶。