專利名稱：橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及有色金屬及復(fù)合加工加工中心領(lǐng)域，尤其涉及一種大型橋式龍門有色金屬機復(fù)合材料加工中心。
背景技術(shù)：
眾所周知，未來的飛機結(jié)構(gòu)所采用的鈦合金和復(fù)合材料的比例將大幅度提升，鋁合金的需求會有所下降，鈦合金和復(fù)合材料的加工機床會逐漸受青睞。在航天領(lǐng)域，大型運載火箭的殼體有很大部分采用鋁合金制造，以往的工藝采用腐蝕的加工工藝方法，該方法雖然能夠滿足航天要求，但對于殼體的品質(zhì)控制存在不足。 目前該類材料制品尚無滿足上述加工要求的加工設(shè)備，已知的現(xiàn)有切削加工方式有3種I.激光雕刻目前國內(nèi)的激光雕銑機僅能完成平面作用，無法完成復(fù)雜的三維立體加工，而進口具有三維立體加工功能的激光雕銑機價格十分昂貴，不適合低成本制品的加工要求；2.利用金屬切屑機床切削、雕銑能完成復(fù)雜三維立體切削一般都要五軸聯(lián)動機床，而五軸聯(lián)動金屬切削機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴，致使有色金屬制品的切削、雕銑成本過聞;3.利用橋式龍門切削機床安裝五軸聯(lián)動主軸頭，能實現(xiàn)非金屬的切削需求，但大部分采用齒排或螺桿傳動，由于傳動中機械零件的磨耗以及配合間隙，具有較大的轉(zhuǎn)動慣量、彈性變形、反向間隙、運動滯后、摩擦、振動、噪聲及磨損，不利于長久性的高精度加工因此只能滿足加工精度不高的制品(參照圖I、圖2、圖3)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提出一種操作方便、加工體積大、加工成本低、加工效率高、加工精度較高、加工范圍廣，能夠滿足大型有色金屬及復(fù)合材料多面體加工的高精度五軸聯(lián)動橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心。本實用新型采用如下技術(shù)方案橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，包括工作臺、設(shè)置于工作臺上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機傳動機構(gòu)以及機頭，其特征在于所述龍門架包括兩分別固定于工作臺兩側(cè)互相平行的立柱組、兩分別固定于兩立柱組頂部的X軸基座、設(shè)置于兩組立柱組之間的橫梁、固定于所述橫梁兩端且可沿所述X軸基座滑動的X軸滑座以及設(shè)置于橫梁上可沿橫梁滑動的Y軸滑座，所述X軸基座、所述橫梁和所述機頭上分別設(shè)有X軸線軌、Y軸線軌和Z軸線軌，所述機頭活動地設(shè)置于所述Y軸滑座上，機頭上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動的主軸。進一步地，所述直線電機傳動機構(gòu)包括分別設(shè)置于所述X軸線軌兩側(cè)、所述Y軸線軌兩側(cè)和所述Y軸滑座上的磁板，若干分別固定于所述X軸滑座、所述Y軸滑座和所述機頭上與磁板相對應(yīng)的感應(yīng)線圈。進一步地，所述橫梁包括L形支承板、設(shè)置于該L形支承板上的斜板以及分別位于L形支承板頂部和底部一側(cè)的第一 Y軸線軌；所述Y軸滑座包括倒L形基板、設(shè)置于該倒L形基板上的連接板，以及分別位于該倒L形基板頂部下端面和底部一側(cè)且可分別沿所述第一 Y軸線軌、第二 Y軸線軌滑動的上、下滑塊，該倒L形基板與所述L形支承板關(guān)于所述斜板對稱設(shè)置。進一步地，所述斜板的上下兩端分別與所述L形支承板的上下兩端相連，且所述第一 Y軸線軌和第二 Y軸線軌分別位于所述斜板和所述L形支承板的相接處。進一步地，還包括設(shè)置于所述X軸滑座和所述Y軸滑座上的剎車裝置，該剎車裝置 包括分別跨設(shè)于所述X軸線軌、所述Y軸線軌和所述Z軸線軌上的門形殼體和分別設(shè)置于殼體內(nèi)且對稱地位于線軌兩側(cè)的剎車機構(gòu)。進一步地，所述剎車機構(gòu)包括制動塊，可相對殼體在鉗制線軌的位置和釋放線軌的位置之間移動；活塞機構(gòu)，設(shè)置于殼體內(nèi)且可在第一位置和第二位置之間移動，當(dāng)活塞機構(gòu)在第一位置，制動塊由活塞機構(gòu)驅(qū)動處于鉗制線軌的位置，當(dāng)活塞機構(gòu)在第二位置，制動塊由活塞機構(gòu)驅(qū)動處于釋放線軌的位置；彈性機構(gòu)，與活塞機構(gòu)相連，驅(qū)動活塞機構(gòu)向第一位置移動并保持該位置；氣動機構(gòu)，控制活塞機構(gòu)在第一位置和第二位置之間移動。進一步地，所述氣動機構(gòu)包括形成于所述殼體內(nèi)的第一腔室、固定于第一腔室內(nèi)的導(dǎo)向塊以及與第一腔室連通驅(qū)動活塞機構(gòu)沿平行線軌方向運動的氣壓裝置；所述彈性機構(gòu)包括彈簧，所述殼體配設(shè)有容納該彈簧的第二腔室；所述活塞機構(gòu)包括設(shè)置于所述第一腔室和所述第二腔室之間的擋板和與該擋板連接的變徑活塞桿，所述制動塊和所述導(dǎo)向塊分別位于該活塞桿兩側(cè)且配合活塞桿形狀設(shè)置成楔形。進一步地，所述立柱組包括四個間隔設(shè)置的立柱。進一步地，所述X軸基座、所述橫梁和所述機頭上設(shè)有分別位于所述X軸線軌、所述Y軸線軌和所述Z軸線軌一側(cè)的光學(xué)尺。進一步地，所述Y軸滑座上還設(shè)有配重機構(gòu)。由上述對本實用新型的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果本實用新型基于工業(yè)機器人的運動原理與控制原理，采用直線電機驅(qū)動式橋式龍門機床結(jié)構(gòu)，無機械接觸、結(jié)構(gòu)簡單、零間隙、運動平穩(wěn)、噪聲小，運動部件摩擦小、磨損小、使用壽命長、安全可靠；橫梁截面和Y軸滑座截面大致為三角形結(jié)構(gòu)，可使受力點往兩側(cè)分離，有效提高了橫梁本體的受力分布，增強了鋼性，從而使機床達到最佳的運動精度及超強的切削穩(wěn)定性；剎車裝置利用氣壓裝置推動活塞機構(gòu)，達到驅(qū)動制動塊移動的作用。當(dāng)斷開氣壓源時，彈簧利用彈力推動活塞往第一位置移動，利用楔形制動塊的斜邊效果產(chǎn)生強大的保持力，實現(xiàn)機床斷電保護的剎車作用，有效提高了直線電機高速運行下的穩(wěn)定性以及定位、固定、防止振動等高效的箝制機能。本實用新型是一種面向鈦合金、鋁合金、復(fù)合材料、塑料、代木、玻璃纖維等有色及復(fù)合材料切削加工的高精度五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心，適用于塑料、泡沫、代木、玻璃纖維等制品及鋁等軟金屬制品的復(fù)雜切削、磨削加工，具有操作方便、加工體積大、加工成本低、加工效率高、加工精度較高等特點。

[0020]圖I為現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合金屬加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合金屬加工中心的X軸傳動機構(gòu)正視圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合金屬加工中心的X軸傳動機構(gòu)示意圖；圖4本實用新型有色金屬及復(fù)合材料加工中心結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實用新型有色金屬及復(fù)合材料加工中心X軸傳動機構(gòu)正視圖；圖6本實用新型有色金屬及復(fù)合材料加工中心X軸線軌上直線電機傳動機構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型橫梁和Y軸滑座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型剎車裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下通過具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。參照圖4、5、6，橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，包括通過機床地基固定于地面上的工作臺I、設(shè)置于工作臺I上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機傳動機構(gòu)以及機頭2，龍門架包括兩分別固定于工作臺I兩側(cè)互相平行的立柱組3、兩分別固定于兩立柱組3頂部的X軸基座4、設(shè)置于兩組立柱組3之間的橫梁5、固定于橫梁5兩端且可沿X軸基座4滑動的X軸滑座6以及設(shè)置于橫梁5上可沿橫梁5滑動的Y軸滑座7。X軸基座
4、橫梁5和機頭2上分別設(shè)有X軸線軌8、Y軸線軌9和Z軸線軌10，機頭2活動地設(shè)置于Y軸滑座7上。機頭2上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動的主軸11。直線電機傳動機構(gòu)包括分別設(shè)置于X軸線軌8兩側(cè)、Y軸線軌9兩側(cè)和Y軸滑座7上的磁板12，多個分別固定于X軸滑座6、Υ軸滑座7和機頭2上與磁板12相對應(yīng)的感應(yīng)線圈13。其中，X軸線軌上總共可布置8個最大推力4800Ν，最大電流90Α，推力常數(shù)為70N/Arms的直線電機。Y、Z軸線軌各設(shè)置2個最大推力800N，最大電流90A，推力常數(shù)70N/Arms的直線電機。A軸伺服電機為
O.4KW, C軸伺服電機為O. 75KW。另外，每個立柱組包括4個間隔設(shè)置的立柱，以保證各部件的穩(wěn)定運行。X軸滑座6和Y軸滑座7上設(shè)有與對應(yīng)線軌配合的滑塊20。參照圖4、圖7橫梁5包括L形支承板14、設(shè)置于該L形支承板14上的斜板15以及分別位于L形支承板14頂部和底部一側(cè)的第一 Y軸線軌、第二 Y軸線軌，該第一 Y軸線軌和第二 Y軸線軌分別與Y軸平行；Y軸滑座7包括倒L形基板16、設(shè)置于該倒L形基板16上的連接板17，以及分別位于該倒L形基板17頂部下端面和底部一側(cè)且可分別沿第一Y軸線軌、第二 Y軸線軌滑動的上、下滑塊20a、20b，該倒L形基板17與L形支承板14關(guān)于斜板15對稱設(shè)置。斜板15的上下兩端分別與L形支承板14的上下兩端相連，且第一 Y軸線軌和第二 Y軸線軌分別位于斜板15和L形支承板14的相接處。本實用新型還包括設(shè)置于X軸滑座6和Y軸滑座7的滑塊20上的剎車裝置，參照圖6、圖8，以X軸滑座8為例，該剎車裝置包括跨設(shè)于X軸線軌8上且固定于X軸滑座滑塊
20一側(cè)的門形殼體21和分別設(shè)置于殼體21內(nèi)且對稱地位于X軸線軌8兩側(cè)的剎車機構(gòu)。每個剎車機構(gòu)包括制動塊22，可相對殼體21在鉗制X軸線軌8的位置和釋放X軸線軌8的位置之間移動；活塞機構(gòu)，設(shè)置于殼體21內(nèi)且可在第一位置和第二位置間移動，當(dāng)活塞機構(gòu)在第一位置(參照圖8)，制動塊22由活塞機構(gòu)驅(qū)動處于鉗制X軸線軌8的位置，當(dāng)活塞機構(gòu)在第二位置，制動塊22由活塞機構(gòu)驅(qū)動處于釋放X軸線軌8的位置；彈性機構(gòu)，與活塞機構(gòu)相連，驅(qū)動活塞機構(gòu)向第一位置移動并保持該位置；氣動機構(gòu)，控制活塞機構(gòu)在第一位置和第二位置之間移動。氣動機構(gòu)包括形成于殼體21內(nèi)的第一腔室24、固定于第一腔室24內(nèi)的導(dǎo)向塊25以及與第一腔室24連通驅(qū)動活塞機構(gòu)沿平行X軸線軌8方向運動的氣壓裝置28 ;彈性機構(gòu)包括彈簧23，殼體21配設(shè)有容納該彈簧23的第二腔室26 ;活塞機構(gòu)包括設(shè)置于第一腔室24和第二腔室26之間的擋板31和與該擋板31連接的變徑活塞桿32，制動塊22和導(dǎo)向塊25分別位于該活塞桿32兩側(cè)且配合活塞桿32形狀設(shè)置成楔形，且制動塊22靠近X軸線軌8 一側(cè)設(shè)有緩沖片29，殼體21上配合制動塊22設(shè)有導(dǎo)向槽。本實用新型的X軸基座6、橫梁斜板15和機頭2上設(shè)有分別位于X軸線軌8、Y軸線軌和Z軸線軌10 —側(cè)的光學(xué)尺40，用于進行軸向傳動距離的測量，確保定位的準確性。為了平衡Z軸線軌傳動機構(gòu)本體重量及重力向下的作用力，Y軸滑座上還設(shè)有配重機構(gòu)50，從而降低電機的功率并增強對Z軸傳動機構(gòu)的控制能力，配置機構(gòu)包括固定于Y滑座上的配重缸，利用蓄壓器機液壓控制系統(tǒng)提供能源，在活塞桿與機頭2做上下運動時，提供平衡力。上述僅為本實用新型的一個具體實施方式
，但本實用新型的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本實用新型進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本實用新型保護范圍的行為。
權(quán)利要求1.橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，包括工作臺、設(shè)置于工作臺上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機傳動機構(gòu)以及機頭，其特征在于所述龍門架包括兩分別固定于工作臺兩側(cè)互相平行的立柱組、兩分別固定于兩立柱組頂部的X軸基座、設(shè)置于兩組立柱組之間的橫梁、固定于所述橫梁兩端且可沿所述X軸基座滑動的X軸滑座以及設(shè)置于橫梁上可沿橫梁滑動的Y軸滑座，所述X軸基座、所述橫梁和所述機頭上分別設(shè)有X軸線軌、Y軸線軌和Z軸線軌，所述機頭活動地設(shè)置于所述Y軸滑座上，機頭上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動的主軸。
2.如權(quán)利要求I所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述直線電機傳動機構(gòu)包括分別設(shè)置于所述X軸線軌兩側(cè)、所述Y軸線軌兩側(cè)和所述Y軸滑座上的磁板，若干分別固定于所述X軸滑座、所述Y軸滑座和所述機頭上與磁板相對應(yīng)的感應(yīng)線圈。
3.如權(quán)利要求I或2所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述橫梁包括L形支承板、設(shè)置于該L形支承板上的斜板以及分別位于L形支承板頂部和底部一側(cè)的第一 Y軸線軌、第二 Y軸線軌；所述Y軸滑座包括倒L形基板、設(shè)置于該倒L形基板上的連接板，以及分別位于該倒L形基板頂部下端面和底部一側(cè)且可分別沿所述第一 Y軸線軌、第二 Y軸線軌滑動的上、下滑塊，該倒L形基板與所述L形支承板關(guān)于所述斜板對稱設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述斜板的上下兩端分別與所述L形支承板的上下兩端相連，且所述第一 Y軸線軌和第二 Y軸線軌分別位于所述斜板和所述L形支承板的相接處。
5.如權(quán)利要求I或4所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于還包括設(shè)置于所述X軸滑座和所述Y軸滑座上的剎車裝置，該剎車裝置包括分別跨設(shè)于所述X軸線軌、所述Y軸線軌和所述Z軸線軌上的門形殼體和分別設(shè)置于殼體內(nèi)且對稱地位于線軌兩側(cè)的剎車機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述剎車機構(gòu)包括制動塊，可相對殼體在鉗制線軌的位置和釋放線軌的位置之間移動；活塞機構(gòu)，設(shè)置于殼體內(nèi)且可在第一位置和第二位置之間移動，當(dāng)活塞機構(gòu)在第一位置，制動塊由活塞機構(gòu)驅(qū)動處于鉗制線軌的位置，當(dāng)活塞機構(gòu)在第二位置，制動塊由活塞機構(gòu)驅(qū)動處于釋放線軌的位置；彈性機構(gòu)，與活塞機構(gòu)相連，驅(qū)動活塞機構(gòu)向第一位置移動并保持該位置；氣動機構(gòu)，控制活塞機構(gòu)在第一位置和第二位置之間移動。
7.如權(quán)利要求6所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述氣動機構(gòu)包括形成于所述殼體內(nèi)的第一腔室、固定于第一腔室內(nèi)的導(dǎo)向塊以及與第一腔室連通驅(qū)動活塞機構(gòu)沿平行線軌方向運動的氣壓裝置；所述彈性機構(gòu)包括彈簧，所述殼體配設(shè)有容納該彈簧的第二腔室；所述活塞機構(gòu)包括設(shè)置于所述第一腔室和所述第二腔室之間的擋板和與該擋板連接的變徑活塞桿，所述制動塊和所述導(dǎo)向塊分別位于該活塞桿兩側(cè)且配合活塞桿形狀設(shè)置成楔形。
8.如權(quán)利要求I或2或4或7所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述立柱組包括四個間隔設(shè)置的立柱。
9.如權(quán)利要求8所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述X軸基座、所述橫梁和所述機頭上設(shè)有分別位于所述X軸線軌、所述Y軸線軌和所述Z軸線軌一側(cè)的光學(xué)尺。
10.如權(quán)利要求8所述的橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，其特征在于所述Y軸滑座上還設(shè)有配重機構(gòu)。
專利摘要橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，包括工作臺、位于工作臺上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機傳動機構(gòu)以及機頭，所述龍門架包括兩分別固定于工作臺兩側(cè)相平行的立柱組、兩分別固定于兩立柱組頂部的X軸基座、設(shè)置于兩立柱組之間的橫梁、固定于所述橫梁兩端且可沿所述X軸基座滑動的X軸滑座以及設(shè)置于橫梁上可沿橫梁滑動的Y軸滑座，所述X軸基座、所述橫梁和所述機頭上分別設(shè)有X軸線軌、Y軸線軌和Z軸線軌，所述機頭活動地設(shè)置于所述Y軸滑座上，機頭上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動的主軸。本實用新型是一種面向有色及復(fù)合材料切削加工的高精度五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心，具有操作方便、加工體積大、加工成本低、加工效率和加工精度較高等特點。
文檔編號B23Q1/01GK202591978SQ20122021819
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者何軫炎 申請人:福建泉州洛江振豐模配制造有限公司