本發(fā)明涉及一種高速Z軸加工裝置及包含其的機(jī)床。

背景技術(shù)：

目前現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)床中，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用的過程中，由于驅(qū)動(dòng)力和自身重力的作用下會(huì)產(chǎn)生慣性力矩，在高速運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生慣性導(dǎo)致抖動(dòng)，導(dǎo)致定位精度差，響應(yīng)性較差，影響加工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的定位精度差，響應(yīng)性較差等缺陷，提供一種高速Z軸加工裝置及包含其的機(jī)床。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一種高速Z軸加工裝置，其特點(diǎn)在于，其包括有一固定部分、一Z軸部分、一平衡氣缸，所述固定部分自上而下設(shè)有一穿孔，所述Z軸部分穿過所述穿孔，且所述Z軸部分滑設(shè)于所述固定部分，所述Z軸部分的兩側(cè)均與所述固定部分之間設(shè)有一Z軸直線電機(jī)，所述平衡氣缸的活動(dòng)端連接于所述Z軸部分的頂部。

在本方案中，Z軸部分的兩側(cè)分別設(shè)有Z軸直線電機(jī)進(jìn)行雙驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力更大，能產(chǎn)生雙倍的加速度和更大的移動(dòng)速度。

另外，驅(qū)動(dòng)力、重力和平衡氣缸的平衡力完全重合，實(shí)現(xiàn)重心驅(qū)動(dòng)效果，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，使得高速Z軸加工裝置在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生慣性力矩，實(shí)現(xiàn)定位精度高、響應(yīng)性好和高精度加工。

較佳地，所述固定部分包括有一底板、一左側(cè)板、一前側(cè)板、一右側(cè)板，所述底板的兩端分別連接于所述左側(cè)板和所述右側(cè)板，所述前側(cè)板的兩端分別連接于所述左側(cè)板和所述右側(cè)板，且所述底板、所述左側(cè)板、所述前側(cè)板、所述右側(cè)板之間形成所述穿孔。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，固定部分左右對(duì)稱設(shè)置，可以極大的平衡熱變形，減少熱變形產(chǎn)生的加工誤差。

較佳地，所述Z軸部分包括有一主軸箱、一主軸，所述主軸連接于所述主軸箱的底部；

所述主軸箱的形狀為四方體，所述穿孔的形狀為矩形腔體，所述主軸箱穿過所述穿孔，所述平衡氣缸的活動(dòng)端連接于所述主軸箱的頂面中部。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，使得高速Z軸加工裝置的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱設(shè)置，保證在高速運(yùn)動(dòng)下不會(huì)產(chǎn)生慣性導(dǎo)致的抖動(dòng)，且平衡熱變形，減少熱變形產(chǎn)生的加工誤差，實(shí)現(xiàn)高精度加工。

另外，主軸不僅銑削加工，還可以安裝車刀，使得高速Z軸加工裝置可以應(yīng)用于雕銑機(jī)、高光機(jī)、石墨加工機(jī)、磨具加工機(jī)等其他龍門結(jié)構(gòu)或者牛頭結(jié)構(gòu)中。

較佳地，所述主軸箱的兩側(cè)均設(shè)有導(dǎo)軌，所述左側(cè)板和所述右側(cè)板均設(shè)有滑塊，所述滑塊滑設(shè)于所述導(dǎo)軌。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，滑動(dòng)過程中穩(wěn)定性高且阻力小，能耗低。

較佳地，每一所述Z軸直線電機(jī)均包括有一Z軸線圈、一Z軸磁板，兩個(gè)所述Z軸磁板分別設(shè)置于所述主軸箱的兩側(cè)，兩個(gè)所述Z軸線圈分別設(shè)置于所述左側(cè)板和所述右側(cè)板。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，使得在Z軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)定位精度高，響應(yīng)快，可實(shí)現(xiàn)高速高加速運(yùn)動(dòng)。且采用非接觸式結(jié)構(gòu)，能使高速Z軸加工裝置長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，精度保持性好。

較佳地，所述Z軸線圈與所述Z軸磁板的間距為0.5mm～1mm。

較佳地，所述平衡氣缸包括有一缸桿、一缸體、一氣缸支架，所述氣缸支架連接于所述缸體，所述缸桿的一端連接于所述主軸箱的頂部，所述缸桿的另一端容伸于所述缸體。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝維護(hù)。

較佳地，所述高速Z軸加工裝置還包括有一拖鏈，所述拖鏈的一端連接于所述氣缸支架，所述拖鏈的另一端連接于主軸箱，所述主軸的線纜穿過所述拖鏈內(nèi)。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，對(duì)線纜起到保護(hù)作用，防止線纜被拉扯和刮傷。

較佳地，所述高速Z軸加工裝置包括有一光柵尺、一讀數(shù)頭，所述光柵尺連接于所述Z軸部分，所述讀數(shù)頭連接于所述固定部分。

在本方案中，使用所述光柵尺做反饋控制，與Z軸線圈和Z軸磁板配合使用，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，使得高速Z軸加工裝置的定位精度高響應(yīng)速度快。

一種機(jī)床，其特點(diǎn)在于，其包括有如上所述的高速Z軸加工裝置。

在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

本發(fā)明的高速Z軸加工裝置及包含其的機(jī)床，采用雙直線電機(jī)進(jìn)行雙驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力更大，且直線電機(jī)的非接觸式結(jié)構(gòu)，不會(huì)產(chǎn)生摩擦，結(jié)構(gòu)無磨損，壽命長(zhǎng)精度保持性好，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)，平衡氣缸的作用力、Z軸的重力、電機(jī)驅(qū)動(dòng)力、外部阻力的作用力都完全重合，實(shí)現(xiàn)重心驅(qū)動(dòng)效果，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，使得高速Z軸加工裝置在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生慣性力矩，實(shí)現(xiàn)定位精度高、響應(yīng)性好和高精度加工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的高速Z軸加工裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的高速Z軸加工裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的高速Z軸加工裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

固定部分1，底板11，左側(cè)板12，前側(cè)板13，右側(cè)板14

Z軸部分2，主軸箱21，主軸22，Z軸磁板23，Z軸線圈24

導(dǎo)軌25，滑塊26

平衡氣缸3，缸桿31，氣缸支架32，缸體33

拖鏈4

光柵尺5

讀數(shù)頭6

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例的方式并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

本發(fā)明的機(jī)床，其包括有一高速Z軸加工裝置，如圖1、圖2和圖3所示，該高速Z軸加工裝置，包括有固定部分1、Z軸部分2、平衡氣缸3，固定部分1固定連接在機(jī)床上，固定部分1自上而下設(shè)有穿孔，Z軸部分2穿過該穿孔，且Z軸部分2滑設(shè)于固定部分1，Z軸部分2上下可以滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Z軸方向的移動(dòng)。Z軸部分2的兩側(cè)均與固定部分1之間設(shè)有Z軸直線電機(jī)，通過Z軸部分2的兩側(cè)分別設(shè)有Z軸直線電機(jī)進(jìn)行雙驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力更大，能產(chǎn)生雙倍的加速度和更大的移動(dòng)速度。同時(shí)，直線電機(jī)的非接觸式結(jié)構(gòu)，讓Z軸部分2和固定部分1非接觸，和其他驅(qū)動(dòng)方式比起來，不會(huì)產(chǎn)生摩擦，結(jié)構(gòu)無磨損，壽命長(zhǎng)精度保持性好，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定。

平衡氣缸3的活動(dòng)端連接于Z軸部分2的頂部。Z軸直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力、Z軸部分2自身的重力、外部阻力的作用力和平衡氣缸3提供的平衡力完全重合，實(shí)現(xiàn)重心驅(qū)動(dòng)效果，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，使得高速Z軸加工裝置在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生慣性力矩，實(shí)現(xiàn)定位精度高、響應(yīng)性好和高精度加工。

固定部分1可以包括有底板11、左側(cè)板12、前側(cè)板13、右側(cè)板14，底板11的兩端分別連接于左側(cè)板12和右側(cè)板14，前側(cè)板13的兩端分別連接于左側(cè)板12和右側(cè)板14，且底板11、左側(cè)板12、前側(cè)板13、右側(cè)板14之間形成上述的穿孔。其中，底板11有兩排螺絲孔，用于安裝在機(jī)床上。固定部分1成為一個(gè)左右對(duì)稱的形狀，可以極大的平衡熱變形，減少熱變形產(chǎn)生的加工誤差。且安裝連接方便。

Z軸部分2可以包括有主軸箱21、主軸22，主軸箱21的形狀為四方體，穿孔的形狀為矩形腔體，主軸箱21穿過該矩形腔體，平衡氣缸3的活動(dòng)端連接于主軸箱21的頂面中部。使得高速Z軸加工裝置的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱設(shè)置，易實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力、重力和平衡力之間是完全重合，保證在高速運(yùn)動(dòng)下不會(huì)產(chǎn)生慣性導(dǎo)致的抖動(dòng)，且平衡熱變形，減少熱變形產(chǎn)生的加工誤差。實(shí)現(xiàn)高精度加工。

主軸22連接于主軸箱21的底部。主軸22不僅可以銑削加工，還可以安裝車刀，使得高速Z軸加工裝置可以應(yīng)用于雕銑機(jī)、高光機(jī)、石墨加工機(jī)、磨具加工機(jī)等其他龍門結(jié)構(gòu)或者牛頭結(jié)構(gòu)的機(jī)床中。

如圖2所示，主軸箱21的兩側(cè)均可以設(shè)有導(dǎo)軌25，左側(cè)板12和右側(cè)板14均可以設(shè)有滑塊26，滑塊26滑設(shè)于導(dǎo)軌25，從而實(shí)現(xiàn)Z軸部分2滑設(shè)于固定部分1。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，滑動(dòng)過程中穩(wěn)定性高且阻力小，能耗低。

兩個(gè)Z軸直線電機(jī)均可以包括有Z軸線圈24、Z軸磁板23，Z軸磁板23分別設(shè)置于主軸箱21的兩側(cè)，兩個(gè)Z軸線圈24分別設(shè)置于左側(cè)板12和右側(cè)板14上。采用非接觸式結(jié)構(gòu)，能使高速Z軸加工裝置長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，精度保持性好。優(yōu)選地，Z軸線圈24和Z軸磁板23之間的間距為0.5-1mm，使得更好地驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

高速Z軸加工裝置可以包括有光柵尺5、讀數(shù)頭6，光柵尺5連接于Z軸部分2，讀數(shù)頭6連接于固定部分1。使用光柵尺5做反饋控制，與Z軸線圈24和Z軸磁板23配合使用，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，使得高速Z軸加工裝置的定位精度高響應(yīng)速度快。

如圖3所示，平衡氣缸3可以包括有缸桿31、缸體33、氣缸支架32，氣缸支架32的一端連接于缸體33，氣缸支架32的另一端連接在機(jī)床上，氣缸支架32相對(duì)于固定部分1也是固定不動(dòng)，缸桿31的一端連接于主軸箱21的頂部，缸桿31的另一端容伸于缸體33，缸桿31可以隨著Z軸部分2上下移動(dòng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝維護(hù)。

高速Z軸加工裝置還可以包括有拖鏈4，拖鏈4的一端連接于氣缸支架32，拖鏈4的另一端連接于主軸箱21，主軸22的線纜穿過拖鏈4內(nèi)。拖鏈4對(duì)線纜起到保護(hù)作用，防止線纜被拉扯和刮傷。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。