專利名稱：數控設備的制作方法
數控設備
背景技術：
現有的數控設備，一種是工作臺運動。如申請?zhí)枮?01010284237. 9的發(fā)明專利中，公開了一種數控龍門立式復合機床，包括底座、工作臺、立柱，立柱通過立柱導軌活動連接或者通過緊固件固定連接有復合橫梁，復合橫梁通過橫梁導軌活動連接或者通過緊固件固定連接有2個以上的滑鞍，滑鞍通過滑枕導軌活動連接有主軸裝置；底座、立柱、復合橫梁、主軸裝置上設有絲桿驅動裝置，絲桿驅動裝置都連接電氣數控裝置。一種是龍門架運動。這種結構的數控設備，一種方式是驅動龍門架來回運動的驅動機構需包括二根X向絲桿或X向同步帶等和二個動力源，需兩個同步運動的電機驅動龍門架，因兩個同步運動的電機很難實現完全同步運動、或其中一個電機出現速度變慢或變快造成X向滑座運動不平衡產生扭力、使X向滑座偏移X方向運動、導致X向滑座運動時穩(wěn)定性不好、定位不準、運動不暢的問題。一種方式是X向絲桿或X向同步帶位于龍門架的一偵牝驅動力完全偏向一邊，造成龍門架運動不平衡產生扭力使龍門架偏移Y方向運動、導致Y向滑座運動時穩(wěn)定性不好、定位不準、運動不暢、運動不能太快，不能適應X向前導軌、X向后導軌大間距的大機床。上述現有技術主軸的運動需要底座運動或龍門架運動來實現，需要運動的裝夾工件的底座和工件的重量或龍門架的重量比主軸裝置及其承載裝置的重量重很多，因此大大浪費加工工件時的能源，增加設備運動件的慣性，降低設備的進給精度和工件加工精度，降低了 Y向的移動速度和加工效率，增加了設備運動件和導軌之間的磨損。由于底座導軌或龍門架導軌安裝在裝夾工件裝置的下方，這樣從工件上加工下來的鐵屑等容易進入到導軌內。申請?zhí)枮?01010155118. 3的發(fā)明專利中，公開了一種數控加工中心，包括用于裝卡工件的工作臺，工作臺上設置有橫向立柱，橫向立柱上安裝有十字滑座，十字滑座的上端連接有Y軸絲桿，十字滑座的下端連接有X軸絲桿，Y軸絲桿的上部設有可延垂直滑枕上下運動的縱向立柱，縱向立柱上連接有Z軸絲桿，垂直滑枕下端連接帶有刀具的主軸。該發(fā)明的動柱型數控加工中心，由于安裝主軸的縱向立柱僅一邊被支撐，導致主軸運動時穩(wěn)定性不好、定位不準、運動不暢、運動不能太快
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種主加工頭上下運動時穩(wěn)定性好、不易產生不平衡扭力的數控設備。數控設備，包括主體框架、裝夾工件裝置，主體框架包括底座、與底座固定或一體成型的主支撐部、置于主支撐部的頂部與主支撐部固定或一體成型的主支撐架；主支撐架為開口朝向豎直方向的閉環(huán)結構；還包括X向滑座，在主支撐架和X向滑座間設有相互配合的X向前導軌、X向后導軌；還包括驅動X向滑座來回運動的第一驅動裝置，驅動Y向滑座來回運動的第二驅動裝置；還設有安裝在Y向滑座上的Z向導向裝置，Z向導向裝置包括可上下運動的Z向導桿、驅動Z向導桿上下運動的第三驅動裝置；在Z向導桿下端設有主加工頭；z向導桿為圓導桿，Z向導桿僅可上下運動地與Y向滑座安裝在一起；還設有防止Z向導桿沿導桿軸線水平方向轉動地止轉結構；止轉結構包括第三止轉塊、第三彈簧，在Z向導桿側面上設有盲孔，在與Z向導桿配合的導向孔內設有與第三止轉塊配合的止轉槽；第三彈簧安裝在盲孔的底面與第三止轉塊之間；第三止轉塊遠離彈簧的一側凸出Z向導桿的外周與止轉槽配合。作為方案一的改進，第一驅動裝置包括一個第一驅動電機，驅動X向滑座來回運動、與X向前導軌、X向后導軌平行的一根與第一驅動電機的電機軸連接的X向絲桿，與X向絲桿配合的第一絲母；x向絲桿位于X向前導軌、X向后導軌之間；第一驅動電機安裝在主支撐架的外側面上，第一絲母固定在X向滑座上；第二驅動裝置包括一個第二驅動電機，驅動Y向滑座來回運動的Y向絲桿，與Y向絲桿配合的第二絲母；Y向絲桿位于Y向左導軌、Y向右導軌之間；第二驅動電機安裝在X向滑座的外側面上，第二絲母固定在Y向滑座上；第三驅動裝置包括一個第三驅動電機，驅動Z向導桿上下運動、與第三驅動電機的電機軸連接的一根Z向絲桿，與Z向絲桿配合的第三絲母；第三絲母與Z向導桿安裝在一起且與Z 向導桿的軸線位置固定。X向滑座、Y向滑座、Z向導桿均采用絲桿驅動，結構簡單，位移精度高。第三驅動電機安裝在第三驅動裝置安裝座的頂部，與第三驅動電機的電機軸連接的Z向絲桿穿過第三驅動裝置安裝座與第三絲母配合，結構簡單，便于實現Z向導桿上下運動或轉動或驅動安裝在Z向導桿內的轉軸轉動。作為方案二的改進，滑座包括滑座底板，從滑座底板垂直向上凸設的圓管狀的上導套和從滑座底板垂直向下凸設的圓管狀的下導套，滑座底板從四個方向凸出上導套、下導套；在上導套、滑座底板、下導套內設有與Z向導桿配合地貫通的導向圓通孔，Z向導桿可上下運動地安裝在導向圓通孔內；在上導套的頂部固定有電機支撐板；驅動裝置包括一個驅動電機，驅動Z向導桿上下運動、與驅動電機的電機軸連接的一根Z向絲桿，與Z向絲桿配合的絲母；絲母與Z向導桿安裝在一起且與Z向導桿的軸線位置固定；驅動電機固定在電機支撐板上，Z向絲桿遠離驅動電機的一端穿過電機支撐板、絲母伸入Z向導桿內與Z向導桿避空。作為方案二的改進，X向滑座包括開口朝向豎直方向的方框，在方框的前后側面上分別凸設有X向導軌滑座固定塊，在方框的左右兩側的底面上均設有下凸塊；X向前導軌、X向后導軌包括安裝在主支撐架上的設有滾珠的X向直線滑動軌道，固定在X向導軌滑座固定塊底面與X向直線滑動軌道配合的X向導軌滑座。主加工頭設置在Z向導桿下方，Z向導桿的軸線與Z向絲桿位置固定，主加工頭位于Z向絲桿的正下方，主軸裝置結構簡單，設備制造成本低；傳動環(huán)節(jié)少，裝配簡單，加工精度高；主加工頭的重心與絲桿的軸線基本在同一直線上,主軸上下運動時運動平衡,基本不會產生扭力使主軸偏移絲桿軸線方向運動，主軸運動時穩(wěn)定性好、定位準、運動暢、運運動件不易磨損，從而進一步提高設備加工精度。通過止轉槽和止轉件配合來防止Z向導桿轉動，結構簡單。作為方案二的改進，主支撐架還包括安裝在靠近主支撐架的左右兩側的X向絲桿安裝座，第一驅動電機安裝在一個X向絲桿安裝座的外側面上，X向絲桿遠離第一驅動電機的一端穿過安裝第一驅動電機的X向絲桿安裝座、第一絲母安裝在遠離第一驅動電機的X向絲桿安裝座上。X向絲桿安裝座容易保證與X向絲桿配合的安裝孔同軸心，不管支撐X向絲桿的兩端安裝座距離非常遠或非常近，都一樣，尤其X向絲桿安裝座為萬向自定心安裝座時，可以進一步保證X向絲桿非常順暢地轉動。作為方案一至六的共同改進，在Z向導桿內設有僅可相對Z向導桿轉動地轉軸或主軸；第三絲母與Z向導桿固定，在轉軸或主軸的外周安裝有驅動轉軸或主軸旋轉的第一轉子，在Z向導桿內安裝有與第一轉子配合的第一定子，轉軸或主軸僅可相對Z向導桿轉動。采用第一定子和第一轉子配合來驅動轉軸或主軸，結構簡單，安裝方便。作為方案一至六的共同改進,還設有與Z向導桿固定的第一擺座；在第一擺座內安裝有第二定子，安裝在第二定子內與第二定子配合的第二轉子，安裝在第二轉子內的水平方向的第一擺軸，主加工頭的主加工頭座固定在第一擺軸上或與第一擺軸一體成型。第一擺軸的驅動通過第二定子和第二轉子的配合來實現，結構簡單，安裝方便，減少安裝空間。作為方案一至六的共同改進，Z向導桿僅可上下運動地與Y向滑座安裝在一起，在Z向導桿內設有轉軸或主軸；在轉軸或主軸外周設有導電環(huán)，在轉軸或主軸內設有與導電 環(huán)連通的電線容置槽或電線容置孔，在電線容置槽或電線容置孔內容置有電線，電線的一端與導電環(huán)電連接，另一端與安裝在轉軸或主軸上的電機電連接；導電環(huán)與安裝在Z向導桿上、電連接外部電源的碳刷摩擦電連接。使用碳刷和導電環(huán)摩擦電連接，可防止與轉動的Z向導桿固定的電機電線纏繞，且結構簡單。本發(fā)明的有益效果是主支撐架為閉環(huán)結構，一方面可以將支撐X向滑座的支撐力較均勻的傳遞到底座上，因此對X向滑座有很好的承載作用，剛性好，非常有利于加工頭從上方朝下對工件進行加工，另一方面可以實現X向絲桿或X向同步帶位于X向前導軌、X向后導軌之間，從而可以實現只需一根X向絲桿或X向同步帶和一個動力源驅動X向滑座運動，還有導軌位的加工基準一致，保證了導軌的形位精度。驅動X向滑座來回運動只需一根X向絲桿或X向同步帶和一個動力源，可以克服在X向前導軌、X向后導軌的位置安裝兩個同步運動的電機驅動X向滑座、因兩個同步運動的電機很難實現完全同步運動、或其中一個電機出現速度變慢或變快造成X向滑座運動不平衡產生扭力、使X向滑座偏移X方向運動、導致X向滑座運動時穩(wěn)定性不好、定位不準、運動不暢的問題。X向絲桿或X向同步帶位于X向前導軌、X向后導軌之間，還可以克服僅在X向前導軌或X向后導軌的位置安裝一個驅動裝置驅動X向滑座、因驅動力完全偏向一邊造成X向滑座運動不平衡產生扭力使X向滑座偏移X方向運動、導致X向滑座運動時穩(wěn)定性不好、定位不準、運動不暢、運動不能太快，不能適應X向前導軌、X向后導軌大間距的大機床。由于主加工頭可以實現X向、Y向、Z向的運動，因此裝夾工件裝置如裝夾工件的工作臺可不再需要X向、Y向、Z向的運動，一方面由于主加工頭及其承載裝置X和Y滑座的重量相對于傳統的需要運動的裝夾工件的工作臺和工件的重量總和會輕很多，因此可以大大節(jié)省加工工件時的能源，減少設備運動件的慣性，從而可大大提高運動件的位移靈敏度和工件加工精度、提高X向、Y向的移動速度、提高加工效率、大大減少設備運動件和導軌之間的磨損；另一方面可實現多個裝夾工件的工作臺來回往復運動或回轉運動實現工件在不同位置之間傳送，實現流水線作業(yè)。由于X向前導軌、X向后導軌、Y向左導軌、Y向右導軌、Z向導桿均安裝在裝夾工件裝置的上方，這樣從工件上加工下來的鐵屑等基本上不需特別防護也不會進入到加工頭上方的導軌內，一方面簡化導軌結構，另一方面大大提高導軌壽命。通過止轉塊止轉，結構簡單，由于彈簧有緩沖作用，可很好的保證Z向導桿不會轉動地做順暢的Z向導桿上下運動。止轉結構安裝在Z向導桿側面上的盲孔內，結構簡單。


圖I是本發(fā)明實施例I的立體示意圖。圖2是本發(fā)明實施例I的Y向滑座、Z向導向裝置、主加工頭的立體分解示意圖。
具體實施例方式實施例I如圖I、圖2所示，一種數控設備，包括一體成型的主體框架1，工作臺2。主體框架I包括方形的底座3，與底座3 —體成型設置在底座3四個轉角位置和分別設置在底座的左偵U、右側和后側的中間位置的主支撐柱4，連接主支撐柱4間的橫向連接柱5。與主支撐柱4 一體成型設置在主支撐柱4上的主支撐架6。主支撐架6為開口朝向豎直方向的方形閉 環(huán)結構。還包括X向滑座7。在主支撐架6和X向滑座7間設有相互配合的X向前導軌、X向后導軌。X向滑座7可沿X向前導軌、X向后導軌來回滑動。X向滑座7包括開口朝向豎直方向的方框，在方框的前后側面上分別凸設有X向導軌滑座固定塊13，在方框的底面上設有下凸塊部14。X向前導軌、X向后導軌包括安裝在主支撐架6上的設有滾珠的X向直線滑動軌道15，固定在X向導軌滑座固定塊13底面與X向直線滑動軌道15配合的X向導軌滑座16。還包括驅動X向滑座7來回運動的第一驅動裝置；第一驅動裝置包括一個第一驅動電機10,驅動X向滑座7來回運動、與X向直線滑動軌道15平行的一根與第一驅動電機10的電機軸連接的X向絲桿11，與X向絲桿11配合的第一絲母(未示出)，第一絲母(未示出)固定在下凸塊部14與X向滑座7結合的位置。還包括安裝在靠近主支撐架6的左右兩側的X向絲桿安裝座17，第一驅動電機10安裝在X向絲桿安裝座17的外側面上，X向絲桿11遠離第一驅動電機10的一端穿過X向絲桿安裝座17、第一絲母(未示出)安裝在遠離第一驅動電機10的X向絲桿安裝座17上；X向絲桿11位于兩根X向直線滑動軌道15之間。還包括Y向滑座18，在X向滑座7和Y向滑座18間設有相互配合的Y向左導軌、Y向右導軌。還包括驅動Y向滑座18來回運動的第二驅動裝置；第二驅動裝置包括一個第二驅動電機21，驅動Y向滑座18來回運動、與Y向左導軌、Y向右導軌平行的一根與第二驅動電機21的電機軸連接的Y向絲桿22，與Y向絲桿22配合的第二絲母24。Y向滑座18包括Y向滑座底板73，從Y向滑座底板73垂直向上凸設的上導套25，從Y向滑座底板73垂直向下凸設的下導套26。在Y向滑座底板73四周均凸出上導套25、下導套26。第二絲母24固定在下導套26與Y向滑座底板73結合的位置。Y向滑座18包括滑座底板73，從Y向滑座底板73垂直向上凸設的上導套25，從Y向滑座底板73垂直向下凸設的下導套26。Y向左導軌、Y向右導軌為滑軌；包括直接固定在X向滑座7上的設有滾珠的Y向直線滑動軌道27，固定在Y向滑座底板73的底面與Y向直線滑動軌道27配合的Y向導軌滑座29。還包括安裝在靠近X向滑座7的前后兩側的Y向絲桿安裝座28，第二驅動電機21安裝在Y向絲桿安裝座28的外側面上，Y向絲桿22遠離第二驅動電機21的一端穿過Y向絲桿安裝座28、第二絲母24安裝在遠離第二驅動電機21的Y向絲桿安裝座28上。Y向絲桿22位于兩根Y向直線滑動軌道27之間。還設有安裝在Y向滑座18上的Z向導向裝置。Z向導向裝置包括可上下運動的圓形Z向導桿30，蓋板31，安裝在Z向導桿30內僅可相對Z向導桿30轉動的轉軸32，驅動轉軸32旋轉的第一轉子33和第一定子34，軸承35，驅動Z向導桿30上下運動的第三驅動裝置、防止Z向導桿30沿導桿軸線水平方向轉動地止轉結構。還設有貫穿上導套25、Y向滑座底板73、下導套26且與Z向導桿30配合的Z向導向通孔49。 止轉結構包括第三止轉塊51、第三彈簧53，在Z向導桿30側面上設有盲孔50，在與Z向導桿30配合的導向孔49內設有與第三止轉塊51配合的止轉槽54 ;第三彈簧53安裝在盲孔50的底面與第三止轉塊51之間；第三止轉塊51遠離彈簧53的一側凸出Z向導桿30的外周與止轉槽54配合。第三絲母57固定在Z向導桿30上。第三驅動電機58安裝在電機固定板59上，Z向絲桿60的一端通過軸聯接器61與第三驅動電機58連接，Z向絲桿60的另一端穿過電機固定板59、蓋板31與第三絲母62配合，并伸入轉軸32內與轉軸32避空。轉軸32的下端穿過Z向導桿30，在轉軸32上固定有第一擺座63 ;主加工頭64安裝在第一擺座63上。在第一擺座63內安裝有第二定子64，在第二定子64內安裝與第二定子64配合的第二轉子67，在第二轉子67內安裝有水平方向的第一擺軸68，主加工頭64的主加工頭座69固定在第一擺軸68上。在轉軸32外周設有導電環(huán)70，在轉軸32內設有與導電環(huán)70連通的電線容置孔71，在電線容置孔71內容置有電線72，電線72的一端與導電環(huán)70電連接，另一端與安裝在轉軸32上的主軸電機和定子電連接；導電環(huán)70與安裝在Z向導桿30的安裝孔上、電連接外部電源的碳刷摩擦電連接。
權利要求
1.數控設備，包括主體框架、裝夾工件裝置，其特征在于主體框架包括底座、與底座固定或一體成型的主支撐部、置于主支撐部的頂部與主支撐部固定或一體成型的主支撐架；所述的主支撐架為開口朝向豎直方向的閉環(huán)結構；還包括X向滑座，在主支撐架和X向滑座間設有相互配合的X向前導軌、X向后導軌；還包括驅動X向滑座來回運動的第一驅動裝置，驅動Y向滑座來回運動的第二驅動裝置；還設有安裝在Y向滑座上的Z向導向裝置，Z向導向裝置包括可上下運動的Z向導桿、驅動Z向導桿上下運動的第三驅動裝置；在Z向導桿下端設有主加工頭；z向導桿為圓導桿，Z向導桿僅可上下運動地與Y向滑座安裝在一起；還設有防止Z向導桿沿導桿軸線水平方向轉動地止轉結構；止轉結構包括第三止轉塊、第三彈簧，在Z向導桿側面上設有盲孔，在與Z向導桿配合的導向孔內設有與第三止轉塊配合的止轉槽；第三彈簧安裝在盲孔的底面與第三止轉塊之間；第三止轉塊遠離彈簧的一側凸出Z向導桿的外周與止轉槽配合。
2.如權利要求I所述的數控設備，其特征在于第一驅動裝置包括一個第一驅動電機，驅動X向滑座來回運動、與X向前導軌、X向后導軌平行的一根與第一驅動電機的電機鈾連接的X向絲桿，與X向絲桿配合的第一絲母；x向絲桿位于X向前導軌、X向后導軌之間；第一驅動電機安裝在主支撐架的外側面上，第一絲母固定在X向滑座上；第二驅動裝置包括一個第二驅動電機，驅動Y向滑座來回運動的Y向絲桿，與Y向絲桿配合的第二絲母；γ向絲桿位于Y向左導軌、Y向右導軌之間；第二驅動電機安裝在X向滑座的外側面上，第二絲母固定在Y向滑座上；第三驅動裝置包括一個第三驅動電機，驅動Z向導桿上下運動、與第三驅動電機的電機鈾連接的一根Z向絲桿，與Z向絲桿配合的第三絲母；第三絲母與Z向導桿安裝在一起且與Z向導桿的軸線位置固定。
3.如權利要求2所述的數控設備，其特征在于滑座包括滑座底板，從滑座底板垂直向上凸設的圓管狀的上導套和從滑座底板垂直向下凸設的圓管狀的下導套，滑座底板從四個方向凸出上導套、下導套；在上導套、滑座底板、下導套內設有與Z向導桿配合地貫通的導向困通孔，Z向導桿可上下運動地安裝在導向圓通孔內；在上導套的頂部固定有電機支撐板；驅動裝置包括一個驅動電機，驅動Z向導桿上下運動、與驅動電機的電機軸連接的一根Z向絲桿，與Z向絲桿配合的絲母；絲母與Z向導桿安裝在一起且與Z向導桿的軸線位置固定；驅動電機固定在電機支撐板上，Z向絲桿遠離驅動電機的一端穿過電機支撐板、絲母伸入Z向導桿內與Z向導桿避空。
4.如權利要求2所述的數控設備，其特征在于Χ向滑座包括開口朝向豎直方向的方框，在方框的前后側面上分別凸設有X向導軌滑座固定塊，在方框的左右兩側的底面上均設有下凸塊；χ向前導軌、X向后導軌包括安裝在主支撐架上的設有滾珠的X向直線滑動軌道，固定在X向導軌滑座固定塊底面與X向直線滑動軌道配合的X向導軌滑座。
5.如權利要求2所述的數控設備，其特征在于主支撐架還包括安裝在靠近主支撐架的左右兩側的X向絲桿安裝座，第一驅動電機安裝在一個X向絲桿安裝座的外側面上，X向絲桿遠離第一驅動電機的一端穿過安裝第一驅動電機的X向絲桿安裝座、第一絲母安裝在遠離第一驅動電機的X向絲桿安裝座上。
6.如權利要求I至5任意一項所述的數控設備，其特征在于在Z向導桿內設有僅可相對Z向導桿轉動地轉軸或主軸；第三絲母與Z向導桿固定，在轉軸或主軸的外周安裝有驅動轉軸或主軸旋轉的第一轉子，在Z向導桿內安裝有與第一轉子配合的第一定子，轉軸或主軸僅可相對Z向導桿轉動。
7.如權利要求I至5任意一項所述的數控設備，其特征在于還設有與Z向導桿固定的第一擺座；在第一擺座內安裝有第二定子，安裝在第二定子內與第二定子配合的第二轉子，安裝在第二轉子內的水平方向的第一擺軸，所述的主加工頭的主加工頭座固定在第一擺軸上或與第一擺軸一體成型。
8.如權利要求I至5任意一項所述的數控設備，其特征在于Z向導桿僅可上下運動地與Y向滑座安裝在一起，在Z向導桿內設有轉軸或主軸；在轉軸或主軸外周設有導電環(huán)，在轉軸或主軸內設有與導電環(huán)連通的電線容置槽或電線容置孔，在電線容置槽或電線容置孔內容置有電線，電線的一端與導電環(huán)電連接，另一端與安裝在轉軸或主軸上的電機電連接；導電環(huán)與安裝在Z向導桿上、電連接外部電源的碳刷摩擦電連接。
全文摘要
數控設備，主支撐架為開口朝向豎直方向的閉環(huán)結構；在主支撐架和X向滑座間設有相互配合的X向前導軌、X向后導軌；Z向導桿為圓導桿，Z向導桿僅可上下運動地與Y向滑座安裝在一起；還設有防止Z向導桿沿導桿軸線水平方向轉動地止轉結構；止轉結構包括第三止轉塊、第三彈簧，在Z向導桿側面上設有盲孔，在與Z向導桿配合的導向孔內設有與第三止轉塊配合的止轉槽；第三彈簧安裝在盲孔的底面與第三止轉塊之間；第三止轉塊遠離彈簧的一側凸出Z向導桿的外周與止轉槽配合；優(yōu)點是主加工頭上下運動時穩(wěn)定性好、不易產生不平衡扭力的數控設備。
文檔編號B23Q37/00GK102962730SQ20121043972
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者楊東佐 申請人:楊東佐