專利名稱：微小型雙主軸義齒修復(fù)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，尤其是一種牙科設(shè)備，具體地說是ー種放置在牙醫(yī)辦公桌上能現(xiàn)場為患者制作義齒的微小型雙主軸義齒修復(fù)機。
背景技術(shù)：
目前，我國口腔醫(yī)學(xué)修復(fù)體的制作方式絕大部分是延續(xù)了傳統(tǒng)手工制造エ藝方法，此制造法效率低，精度不高，増加了治療的周期，不能滿足患者快速恢復(fù)牙齒功能的要求。近年來隨著CAD/CAM技術(shù)的不斷深入及其在口腔修復(fù)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，義齒修復(fù)進入數(shù)字化階段，修復(fù)體制作質(zhì)量和效率大幅度提升。義齒數(shù)控加工設(shè)備是口腔CAD/CAM 技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，直接關(guān)系到義齒加工性能的優(yōu)劣。目前，國內(nèi)口腔CAD/CAM技術(shù)仍停留在試驗階段，通常采用通用數(shù)控機床進行義齒數(shù)字化加工，且針對口腔義齒修復(fù)專用機床的研究較少，研究成果更是寥寥無幾?，F(xiàn)有的義齒加工設(shè)備存在以下幾點問題1.采用通用三軸數(shù)控機床進行義齒加 エ，機床體積龐大，無法滿足口腔醫(yī)生室內(nèi)操作的需求。2.三軸數(shù)控機床的義齒加工時間長，患者等待時間久。3.通用機床操作復(fù)雜，未經(jīng)專業(yè)訓(xùn)練的人員無法操作機床，限制了義齒修復(fù)數(shù)字化的進程。4.已有的雙主軸義齒加工機床機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)開發(fā)難度大，加工精度不高。為解決上述義齒修復(fù)設(shè)備存在的諸多缺陷，本發(fā)明的任務(wù)在于設(shè)計制造一種義齒加工設(shè)備，其具有雙主軸系統(tǒng)，兩主軸同步加工，加工效率高；機床各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，體積小巧，適宜口腔醫(yī)院臨床操作；機床具有獨特的刀庫系統(tǒng)以及エ件裝夾裝置，自動化程度高，操作簡便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的義齒加工設(shè)備存在的體積大，制作周期長，操作不方便的問題，設(shè)計ー種加工效率高、體積小巧、操作方便的放置在牙醫(yī)辦公桌上能現(xiàn)場為患者制作義齒的微小型雙主軸義齒修復(fù)機。本發(fā)明的技術(shù)方案是
ー種微小型雙主軸義齒修復(fù)機，它包括底座40和安裝在底座40上的第一電主軸系統(tǒng) 20、第二電主軸系統(tǒng)90、電氣箱10和エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)70，其特征是所述的第一主軸系統(tǒng)20和第二主軸系統(tǒng)90呈同軸線布置，第一電主軸系統(tǒng)20和第二電主軸系統(tǒng)90上安裝的刀具及エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)70上安裝的エ件均伸入加工空間60中且呈水平面垂直安裝；所述的第一電主軸系統(tǒng)20和第二電主軸系統(tǒng)90均安裝在各自的X軸向進給機構(gòu)30上；所述的エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30安裝在Y軸進給機構(gòu)100上，Y軸進給機構(gòu)100安裝在Z軸進給機構(gòu)120上， Z軸進給機構(gòu)120安裝在底座40上；在所述Y軸進給機構(gòu)100上還安裝有刀庫系統(tǒng)50。所述的X軸向進給機構(gòu)30由X向絲桿32、X向絲杠螺母33、X向絲杠螺母支座34、X向?qū)к?5、X向進給步進電機36、X向同步輪37、X向同步帶38和X向滑塊39組成，所述的X 向?qū)к?5和X向進給步進電機36固定安裝在底座40上，X向進給步進電機36通過X向同步輪37和X向同步帶28帶動X向絲桿32轉(zhuǎn)動的同時帶動X向絲杠螺母33和X向絲杠螺母支座；34移動，從而帶動與X向絲杠螺母支座34相連的第一電主軸系統(tǒng)20或第二電主軸系統(tǒng)90在X向滑塊39的約束下X向?qū)к?5移動。所述的第一電主軸系統(tǒng)20和第二電主軸系統(tǒng)90的結(jié)構(gòu)相同，它們均包括電主軸 26、電主軸夾持器25和水套對，所述的電主軸沈安裝在電主軸夾持器25上，電主軸夾持器25安裝在拖板27上，拖板27安裝在X軸向進給機構(gòu)30的X向滑塊四和X向絲杠螺母支座34上，水套M安裝在電主軸沈的刀具夾持端上，在電主軸沈的端部安裝有水套端蓋 23，水套端蓋23上設(shè)有噴水孔22，噴水孔22的進水端與水套M的內(nèi)腔相連通，水套M的冷卻液進ロ 2 位于電主軸夾持器25上，在主軸夾持器25上還設(shè)有防止切削及冷卻液進入水套中的正壓密封氣體進ロ 25d，正壓密封氣體進ロ 25d通過管道與氣泵相連。所述的Z軸進給機構(gòu)120包括Z向進給電機121、Z向拖板122和Z向?qū)к?23，Z 向拖板122呈L形結(jié)構(gòu)，Z向拖板122通過Z向滑塊124安裝在Z向?qū)к?23上，Z向進給電機121通過同步帶帶動Z向絲杠轉(zhuǎn)動，Z向絲杠帶動Z向螺母125移動進而帶動Z向拖板122在Z向滑塊124的約束下沿導(dǎo)軌123移動。所述的Y軸進給機構(gòu)100包括Y向電機101、Y向?qū)к?02和Y向拖板103，Υ向電機101安裝在Z軸進給機構(gòu)120的Z向拖板122上，Y向拖板103通過滑塊104活動安裝在Y向?qū)к?02上的同時與Y向絲杠螺母相連，Y向絲杠螺母與Y向絲桿相連，Y向絲桿通過同步帶與Y向電機101上的同步輪相連，Y向電機101帶動同步輪轉(zhuǎn)動，同步輪帶動同步帶轉(zhuǎn)動，同步帶帶動Y向絲杠轉(zhuǎn)動，Y向絲杠帶動Y向螺母移動，Y向螺母帶動Y向拖板103 在Y向?qū)к?02上作上下移動。所述的エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)70安裝在Y向拖板103上，エ件71通過エ件安裝坐72安裝在エ件旋轉(zhuǎn)軸75上，エ件旋轉(zhuǎn)軸75的一端通過軸承支承在Y向拖板103上，另一端通過エ 件旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器73與エ件旋轉(zhuǎn)控制電機74相連，エ件旋轉(zhuǎn)控制電機74固定在與Y向拖板 103整體相連的支架76上。所述的エ件安裝坐72的端面設(shè)有與エ件71的エ件定位平面71c相配的安裝坐定位平面72b，在安裝坐定位平面72b的ー側(cè)設(shè)有エ件夾緊螺栓孔72a，エ件71上設(shè)有相應(yīng)的供螺栓插入定位的工作夾緊部位71a，安裝坐定位平面72b上設(shè)有與エ件周向定位槽71d相配的エ件周向定位凸臺72c。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的刀庫系統(tǒng)50安裝在Y向拖板103上，刀具21放置在卡刀塊M上，卡刀塊M安裝在刀架53上，刀架53穿過Y向拖板103上的導(dǎo)向孔與刀庫運動絲桿52相連，刀庫運動絲桿 52與刀庫控制電機51相連，刀庫控制電機51帶動刀庫運動絲桿52轉(zhuǎn)動，刀庫運動絲桿52 通過螺紋帶動刀架53在導(dǎo)向孔中移動從而帶動卡刀塊M移向或移離第一電主軸系統(tǒng)20 或第二電主軸系統(tǒng)90實現(xiàn)自動換刀。所述的卡刀塊M由U形卡槽Ma、定位鋼珠5 和彈簧54d組成，U形卡槽Ma的圓弧形底部尺寸與刀具21的刀桿上的卡刀部位尺寸相配，鋼珠5 安裝在U形卡槽5 的一側(cè)中并與彈簧^d的一端相抵，刀具21壓入U形卡槽5 吋，刀桿的圓周壓迫鋼珠5 進入安裝孔中，刀桿壓裝到位后，鋼珠5 在彈簧Md的作用下彈出壓在刀桿的圓周面上， 使刀桿定位在U形卡槽5 中。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的主軸系統(tǒng)采用高速電主軸作為刀具驅(qū)動主體，取代齒輪式主軸系統(tǒng)(電機通過連桿、齒輪驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn))。該主軸系統(tǒng)消除了傳動誤差，精簡了機構(gòu)的體積且速度控制方便、精確，保證了機床的加工精度。本發(fā)明的主軸系統(tǒng)為雙主軸相向結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ν涣慵瑫r雙面加工，加工效率提高一倍，且兩個主軸具有高度同心定位精度，保證雙面加工吋，交界面尺寸的吻合。本發(fā)明體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可實現(xiàn)義齒加工設(shè)備的桌面化，基本尺寸可控制在 65cm*60cm*30cm以內(nèi)，各項尺寸正負不超過10cm。本發(fā)明的各軸進給機構(gòu)(雙X軸、Y軸、Z軸進給機構(gòu))采用齒型皮帶傳動動力，傳動效率高，機床輕便；傳動比固定，傳動平穩(wěn)，無打滑現(xiàn)象。本發(fā)明采用雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。每個移動平臺擁有兩個相互平行的移動導(dǎo)軌，導(dǎo)軌分布在傳動絲杠的兩側(cè)，且對稱分布。本發(fā)明具有左右對稱式雙X軸進給機構(gòu)。雙X軸進給機構(gòu)橫向水平放置，左右兩 X軸進給機構(gòu)的移動平臺共面，導(dǎo)軌共線，并聯(lián)式運動。本發(fā)明采用雙主軸結(jié)構(gòu)。主軸依附于X軸進給機構(gòu)，隨X軸可以水平直線移動。其裝配結(jié)構(gòu)仍為左右對稱式，且兩主軸高度同心。主軸系統(tǒng)采用電主軸作為刀具驅(qū)動主體，電機與刀具間沒有傳動部件，傳動誤差小。本發(fā)明的主軸夾持器可以實現(xiàn)電主軸在X軸運動平臺上的固定，可以方便電主軸的裝卸，而且還負責電主軸的冷卻。夾持器使用螺栓緊固電主軸，拆卸自由。夾持器前表面設(shè)有通孔，為電主軸的冷卻液入口，夾持器端面設(shè)有多個較小通孔，為冷卻液的出口。夾持器另一面也有一通孔，通入正壓氣體，確保冷卻液在電主軸和夾持器間的密封不泄露。本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的冷卻液的流向由夾持器一孔流入，由水套端蓋流出，沖擊在刀具末端，冷卻液流速由無刷電機控制器單獨控制。本發(fā)明的冷卻液也可作為刀具的潤滑液使用。本發(fā)明的刀庫中的刀具類型及數(shù)量基本固定，刀具類型是定制的磨頭針狀刀具， 每個主軸配備兩把刀具，分別用于粗加工和精加工。本發(fā)明的刀夾與刀具采用間隙配合，刀夾ー側(cè)采用彈簧彈珠鎖緊。刀具最大直徑處與彈珠接觸，壓縮彈簧，刀具到達刀夾最底部吋，彈簧反彈將刀具鎖死固定。本發(fā)明的使用的刀具為定制的磨頭針狀球頭刀，刀具主要由三個部位組成刀具加工部位、刀夾夾持部位以及主軸裝夾部位，三個部位以兩個軸頸分隔開。刀具的軸頸部位用于刀具在主軸安裝時的定位。刀具主體選用硬質(zhì)合金材料，刀具的加工部位有一金剛石磨粒鍍層。義齒加工 エ藝包含粗加工和精加工兩部分，分別采用Φ2球頭刀具和Φ1球頭刀具。本發(fā)明的エ件裝夾機構(gòu)的端面有一圓柱形凸臺(北)，限制エ件旋轉(zhuǎn)自由度；圓柱表面有一螺栓孔，與エ件圓弧面成45°傾角，限制エ件的軸向移動。為配合該裝夾定位要求，エ件末端設(shè)有ー裝夾部位(由扁平凸臺和細長圓柱組成)，凸臺上有一矩形槽，用于圓周定位；圓柱上有一圓弧槽，用于軸向定位，以螺栓鎖死。本發(fā)明與數(shù)控掃描設(shè)備相連，可實現(xiàn)即時加工義齒。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)較為簡單，成本低，使用方便，無需專業(yè)人員操作。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的后視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的X軸向進給機構(gòu)原理示意圖。圖4是圖1中的反映本發(fā)明主軸系統(tǒng)的A部局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的主軸冷卻液系統(tǒng)和氣密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的刀庫系統(tǒng)和工作旋轉(zhuǎn)機構(gòu)示意圖。圖7是圖6的エ件裝機構(gòu)局部放大圖C。圖8是圖6的刀具裝夾機構(gòu)局部放大圖B。圖中10為電氣箱，20為主軸系統(tǒng)，30為X向進給機構(gòu)，40為底座，50為刀庫系統(tǒng)， 60為加工空間，70為エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，100為Y軸進給機構(gòu)，120為Z軸進給系統(tǒng)，130為氣泵， 140為水泵，31為絲杠軸承，32為X向絲杠，33為X向絲杠螺母，34為絲杠螺母支座，35為 X向?qū)к墸?6為X向進給控制步進電機，38為X向同步輪，39為X向滑塊，21為刀具，22為噴水頭，23為水套端蓋，24為水套，25為主軸夾持器，25a為冷卻液進ロ，25b為主軸夾持器定位夾緊孔，25c為主軸夾緊螺栓孔，25d為正壓密封氣體進ロ，沈為電主軸，2 冷卻液出水ロ，24b為冷卻液通道，24c為水套內(nèi)腔，24d為冷卻液密封槽，51為刀庫控制電機，52為刀庫運動絲杠，53為刀架，54為卡刀塊，55刀架外蓋，71為エ件，72為エ件安裝座，73為エ件旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器，74為エ件旋轉(zhuǎn)控制電機，71a為エ件夾緊部位，71b為エ件定位圓柱面，71c為工作定位平面，71d為エ件周向定位槽，72a為エ件夾緊螺栓孔，72b為安裝坐定位平面，72c 為エ件周向定位凸臺，5 為U型卡槽，54c鋼珠，54d為彈簧，21a為刀具卡刀部位，21b刀具軸頸1 (卡刀前后固定面l)，21c為刀具卡刀部位，21d為刀具軸頸2 (卡刀前后固定面2)， 21e為刀具磨削部位。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步的說明。如圖1-8所示。ー種微小型雙主軸義齒修復(fù)機，它包括底座40和安裝在底座40上的第一電主軸系統(tǒng)20、第二電主軸系統(tǒng)90、電氣箱10和エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)70以及氣泵、油泵、冷卻液系統(tǒng)等， 所述的第一主軸系統(tǒng)20和第二主軸系統(tǒng)90呈同軸線布置，第一電主軸系統(tǒng)20和第二電主軸系統(tǒng)90上安裝的刀具及エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)70上安裝的エ件均伸入加工空間60中且呈水平面垂直安裝；所述的第一電主軸系統(tǒng)20和第二電主軸系統(tǒng)90均安裝在各自的X軸向進給機構(gòu)30上；所述的エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30安裝在Y軸進給機構(gòu)100上，Y軸進給機構(gòu)100安裝在 Z軸進給機構(gòu)120上，Z軸進給機構(gòu)120安裝在底座40上；在所述Y軸進給機構(gòu)100上還安裝有刀庫系統(tǒng)50。如圖1、2所示。其中
X軸向進給機構(gòu)30由X向絲桿32、X向絲杠螺母33、X向絲杠螺母支座34、X向?qū)к?35,X向進給步進電機36、X向同步輪37、X向同步帶38和X向滑塊39組成，所述的X向?qū)к?5和X向進給步進電機36固定安裝在底座40上，X向進給步進電機36通過X向同步輪37和X向同步帶28帶動X向絲桿32轉(zhuǎn)動的同時帶動X向絲杠螺母33和X向絲杠螺母支座34移動，從而帶動與X向絲杠螺母支座34相連的第一電主軸系統(tǒng)20或第二電主軸系統(tǒng)90在X向滑塊39的約束下X向?qū)к?5移動，如圖3所示。 第一電主軸系統(tǒng)20和第二電主軸系統(tǒng)90的結(jié)構(gòu)相同，它們均包括電主軸26、電主軸夾持器25和水套對，所述的電主軸沈安裝在電主軸夾持器25上，電主軸夾持器25安裝在拖板27上，拖板27安裝在X軸向進給機構(gòu)30的X向滑塊四和X向絲杠螺母支座34 上，水套M安裝在電主軸26的刀具夾持端上，在電主軸沈的端部安裝有水套端蓋23，水套端蓋23上設(shè)有噴水孔22，噴水孔22的進水端與水套M的內(nèi)腔相連通，水套M的冷卻液進 ロ 2 位于電主軸夾持器25上，在主軸夾持器25上還設(shè)有防止切削及冷卻液進入水套中的正壓密封氣體進ロ 25d，正壓密封氣體進ロ 25d通過管道與氣泵相連，如圖4、5所示。Z軸進給機構(gòu)120包括Z向進給電機121、Z向拖板122和Z向?qū)к?23，Z向拖板 122呈L形結(jié)構(gòu)，Z向拖板122通過Z向滑塊124安裝在Z向?qū)к?23上，Z向進給電機121 通過同步帶帶動Z向絲杠轉(zhuǎn)動，Z向絲杠帶動Z向螺母125移動進而帶動Z向拖板122在Z 向滑塊124的約束下沿導(dǎo)軌123移動，如圖2所示。Y軸進給機構(gòu)100包括Y向電機101、Y向?qū)к?02和Y向拖板103，Y向電機101 安裝在ζ軸進給機構(gòu)120的Z向拖板122上，Y向拖板103通過滑塊104活動安裝在Y向?qū)к?02上的同時與Y向絲杠螺母相連，Y向絲杠螺母與Y向絲桿相連，Y向絲桿通過同步帶與Y向電機101上的同步輪相連，Y向電機101帶動同步輪轉(zhuǎn)動，同步輪帶動同步帶轉(zhuǎn)動， 同步帶帶動Y向絲杠轉(zhuǎn)動，Y向絲杠帶動Y向螺母移動，Y向螺母帶動Y向拖板103在Y向?qū)к?02上作上下移動，如圖1所示。エ件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)70安裝在Y向拖板103上，エ件71通過エ件安裝坐72安裝在エ件旋轉(zhuǎn)軸75上，エ件旋轉(zhuǎn)軸75的一端通過軸承支承在Y向拖板103上，另一端通過エ件旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器73與エ件旋轉(zhuǎn)控制電機74相連，エ件旋轉(zhuǎn)控制電機74固定在與Y向拖板103整體相連的支架76上，如圖6所示，所述的エ件安裝坐72的端面設(shè)有與エ件71的エ件定位平面 71c相配的安裝坐定位平面72b，在安裝坐定位平面72b的ー側(cè)設(shè)有エ件夾緊螺栓孔72a， エ件71上設(shè)有相應(yīng)的供螺栓插入定位的工作夾緊部位71a，安裝坐定位平面72b上設(shè)有與 エ件周向定位槽71d相配的エ件周向定位凸臺72c。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的刀庫系統(tǒng)50安裝在Y向拖板103上，刀具21放置在卡刀塊 54上，卡刀塊M安裝在刀架53上，刀架53穿過Y向拖板103上的導(dǎo)向孔與刀庫運動絲桿 52相連，刀庫運動絲桿52與刀庫控制電機51相連，刀庫控制電機51帶動刀庫運動絲桿52 轉(zhuǎn)動，刀庫運動絲桿52通過螺紋帶動刀架53在導(dǎo)向孔中移動從而帶動卡刀塊M移向或移離第一電主軸系統(tǒng)20或第二電主軸系統(tǒng)90實現(xiàn)自動換刀，如圖7所示?？ǖ秹KMfiU形卡槽Ma、定位鋼珠5 和彈簧54d組成，U形卡槽5 的圓弧形底部尺寸與刀具21的刀桿上的卡刀部位尺寸相配，鋼珠5 安裝在U形卡槽5 的ー側(cè)中并與彈簧Md的一端相抵，刀具21壓入U形卡槽5 吋，刀桿的圓周壓迫鋼珠5 進入安裝孔中，刀桿壓裝到位后，鋼珠5 在彈簧Md的作用下彈出壓在刀桿的圓周面上，使刀桿定位在U形卡槽Ma中，如圖8所示。詳述如下一、 主軸安裝部件的設(shè)計
主軸安裝部件的主軸夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示。夾持器中間為圓柱形通孔，與電主軸外表面緊密配合，使用螺栓緊固電主軸，拆卸自由。夾持器下面為一平面，與X軸運動平臺面接觸，以螺栓鎖緊，固定牢靠，相對錯動變量小。裝夾器結(jié)構(gòu)簡単，空間體積小，拆卸方便，安裝可靠。ニ、冷卻系統(tǒng)及液體密封系統(tǒng)的設(shè)計
主軸的冷卻系統(tǒng)包括主軸夾持器、水套、水套端蓋、水泵(未顯示)等，如圖4所示。圖 4中，夾持器前表面設(shè)有通孔25a，為電主軸的冷卻液入ロ，夾持器端面設(shè)有多個較小通孔， 為冷卻液的出ロ 22。冷卻液經(jīng)過裝夾器流向水套，最終通過水套端蓋噴射出去，作為刀具冷卻潤劑，冷卻液通道如圖5所示。主軸液體密封系統(tǒng)設(shè)計方案如下，夾持器另一面設(shè)有一通孔(25d，圖4中)，孔內(nèi)通入正壓氣體，冷卻液開啟之前必須打開先通入正壓氣體，就可確保冷卻液在電主軸和夾持器間密封不外泄。三、刀庫系統(tǒng)的設(shè)計
機床的刀庫系統(tǒng)設(shè)計如圖6所示，其結(jié)構(gòu)包括刀架、刀夾(刀庫中用于刀具存放的部位稱為刀夾)、刀具、電機及傳動裝置。為體現(xiàn)專用機床的優(yōu)越性，刀庫只配備義齒加工所必須的刀具種類和數(shù)量。刀具類型是定制的磨頭針狀刀具(如圖8所示)，每個主軸配備兩把刀具，分別用于粗加工和精加工。刀庫設(shè)計的特點之一在于刀夾的設(shè)計，如圖7中的局部放大圖所示。刀夾與刀具采用圓柱面相接觸的定位方式，定位可靠；采用間隙配合，便于自動換刀刀具的取放；刀夾一側(cè)設(shè)有彈簧彈珠鎖緊機構(gòu)，保證刀具安放穩(wěn)定。彈簧彈珠鎖緊機構(gòu)的原理是當?shù)毒咦畲笾睆教幣c彈珠接觸吋，壓縮彈簧，刀具到達刀夾最底部吋，彈簧反彈將刀具鎖死固定。刀庫設(shè)計特點之ニ在于專用刀具的設(shè)計。本機床可根據(jù)加工對象的不同安裝相應(yīng)的刀具，圖8中的刀具為定制的磨頭針狀球頭刀。圖8中的刀具主要由三個部位組成刀具加工部位21e、刀夾夾持部位21c以及主軸裝夾部位21a，三個部位以兩個軸頸21b和21d 分隔開。刀具的軸頸部位21b用于刀具在主軸安裝時的定位；軸頸部位21d用于刀具在刀庫刀夾上放置時的定位。刀具主體選用硬質(zhì)合金材料，刀具的加工部位有一金剛石磨粒鍍層。義齒加工エ藝包含粗加工和精加工兩部分，分別采用Φ2球頭刀具和Φ1球頭刀具。四、エ件裝夾部件的設(shè)計
エ件裝夾機構(gòu)的設(shè)計如圖7所示。エ件裝夾機構(gòu)的端面有一圓柱形凸臺72b，限制エ 件旋轉(zhuǎn)自由度；圓柱表面有一螺栓孔72a，與エ件圓弧面成45°傾角，限制エ件的軸向移動。為配合該裝夾定位要求，エ件末端設(shè)有ー裝夾部位(由扁平凸臺71c和細長圓柱71b 組成)，凸臺上有一矩形槽71d，用于圓周定位；圓柱上有一圓弧槽71a用于軸向定位，以螺栓鎖死。為解決機床加工精度問題，本發(fā)明首先注重主軸選取以及定位安裝精度。一方面， 主軸選用高速電主軸。電主軸簡化了電機驅(qū)動刀具的傳動機構(gòu)，使得機床體積小，重量輕， 更重要的是消除了傳動誤差；另ー方面，安裝時主軸夾持器內(nèi)孔具有很高的同軸度，保證了兩主軸軸線高度同心。主軸高度同心確保了ェ件雙面加工時交界面的高度吻合，保證了加
エノ貝里。
為解決機床加工精度問題的另ー舉措是對稱式結(jié)構(gòu)的設(shè)計。第一點，雙X軸的左右對稱式的分布結(jié)構(gòu)。如上文所述，X軸關(guān)于Z軸對稱式分布，該結(jié)構(gòu)能夠有效的降低加工時的機床振動，減少零件單面受力的彎曲變形，提高了加工精度。第二點，進給機構(gòu)運動平臺的對稱式刀軌。每個移動平臺擁有兩個相互平行的移動導(dǎo)軌，導(dǎo)軌分布在傳動絲杠的兩側(cè)，且對稱分布。這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)能夠保證加工時運動平臺兩側(cè)受力均勻，運動平穩(wěn)，機床振動小，保證加工精度。為了保證較高的加工精度，針對義齒修復(fù)材料硬脆特性，本發(fā)明的加工設(shè)備采用磨削式加工エ藝，所使用的刀具是金剛石磨粒鍍層的球頭針狀刀具，粗、精加工刀具分開， 分別為Φ2、Φ1的球頭刀。刀具磨削量小，轉(zhuǎn)速高，適合硬質(zhì)脆性材料的加工，加工表面質(zhì)量光滑，完全滿足口腔修復(fù)體的精度要求。機床加工精度的保證還在于傳動機構(gòu)的設(shè)計。機床各個運動機構(gòu)采用同步帶傳遞運動，其優(yōu)點在于電機安裝空間自由，機床重量輕便，傳動效率高，最重要的是高速旋轉(zhuǎn)時機床振動小，傳動平穩(wěn)性好，機床加工精度高。本發(fā)明另一主要任務(wù)是實現(xiàn)義齒修復(fù)設(shè)備的小型化、桌面化簡便操作。為實現(xiàn)這一要求，本發(fā)明主要針對主要単元結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，包括了雙主軸系統(tǒng)、進給機構(gòu)系統(tǒng)、 冷卻系統(tǒng)，刀庫系統(tǒng)エ件裝夾系統(tǒng)等。各個系統(tǒng)具體的機構(gòu)設(shè)計在上文已經(jīng)具體描述。機床的小型化、桌面化是每個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)巧妙設(shè)計，空間位置合理分布的綜合結(jié)果。本發(fā)明的操作方式如下。本發(fā)明選用義齒修復(fù)專用加工エ件(標準件，可直接從市場購置)，通過螺栓固定在エ件裝夾機構(gòu)(圖7所示)上。エ件裝夾機構(gòu)的端面有一圓柱形凸臺72b，限制エ件旋轉(zhuǎn)自由度；圓柱表面有一螺栓孔72a，與エ件圓弧面成45°傾角，限制エ件的軸向移動。為配合該裝夾定位要求，エ件末端設(shè)有ー裝夾部位(由扁平凸臺71c和細長圓柱71b組成)， 凸臺上有一矩形槽71d，用于圓周定位；圓柱上有一圓弧槽71a用于軸向定位，以螺栓鎖死。 該エ件裝夾機構(gòu)操作簡單，定位可靠，占用空間小。エ件加工之前需要先啟動機床冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，確保主軸能夠持久高效正常運轉(zhuǎn)。主軸的冷卻系統(tǒng)如圖4所示，其結(jié)構(gòu)包括了主軸夾持器、水套、水套端蓋、水泵(未顯示)等。圖4中，夾持器前表面設(shè)有通孔，為電主軸的冷卻液入口，夾持器端面設(shè)有多個較小通孔，為冷卻液的出口。冷卻液經(jīng)過裝夾器流向水套，最終通過水套端蓋噴射出去，作為刀具冷卻潤滑剤，冷卻液通道如圖5所示。該冷卻系統(tǒng)有效地利用了主軸夾持器內(nèi)部空間， 避免了冷卻通道空間的浪費，減輕機床重量，壓縮機床空間體積。由于主軸和夾持器之間的配合并不是完全密封的，冷卻液在這兩者之間流動可能會造成液體外泄或液體流入電主軸內(nèi)部的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會造成無法估計的機床事故或人員事故。為了方便解決這ー密封問題，本發(fā)明采用了正壓氣體密封系統(tǒng)，且該系統(tǒng)只是在裝夾器上開了一通孔25d，如圖4中所示。僅僅ー個通孔就取代了密封器材的使用和密封裝置的設(shè)計，簡化了機床機構(gòu)和機床設(shè)計工作量。在啟動機床冷卻系統(tǒng)之前必須先打開機床正壓密封系統(tǒng)，即將正壓氣體通過夾持器通孔25d通入夾持器內(nèi)部。本發(fā)明的自動化程度高，操作方便，加工零件時能夠自動換刀，一次エ件裝夾就能夠完成所有加工エ序。為實現(xiàn)自動換刀功能，機床配置了刀庫系統(tǒng)，如圖6所示。刀庫系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)包括刀架、刀夾(刀庫中用于刀具存放的部位稱為刀夾)、刀具、電機及傳動裝置。刀架通過聯(lián)軸器與步進電機相連，由步進電機驅(qū)動刀架伸縮；刀架上安裝刀夾用于安裝刀具。刀夾分為左右兩列，分別為左右兩主軸提供刀具。義齒修復(fù)加工過程只有粗加工和精加工兩步エ序，因此每列只配置了兩把刀具，分別安裝Φ 1、Φ2的刀具。該刀庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單，這完全取決于刀夾和刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖7、8所示。刀夾72和刀具21結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點在于其定位和夾緊機構(gòu)的設(shè)計。刀夾72和刀具21以ー圓柱面和一平面進行定位 (刀夾中的圓柱面和平面分別為圖7中所指示的圓柱面72b和71c所指示的平面，刀具中的圓柱面和平面分別為圖8中所指示的圓柱面21a和21c所指示的內(nèi)側(cè)面。刀夾M和刀具 21的夾緊機構(gòu)由用鋼珠Mc、彈簧54d及螺栓(未顯示)組成，其工作原理為當?shù)毒咦畲笾睆教幣c鋼珠接觸吋，壓縮彈簧，刀具到達刀夾最底部吋，彈簧反彈將刀具鎖死固定，鋼珠Mc 和彈簧Md以螺栓固定在螺栓孔中。刀具、冷卻液以及正壓密封準備完畢之后，機床就可以進入自動加工狀態(tài)，機床雙主軸同時對零件雙面進行加工。為了保證機床的加工精度，本發(fā)明采取了如下解決方案。一方面，主軸選用高速電主軸。電主軸簡化了電機驅(qū)動刀具的傳動機構(gòu)，使得機床體積小，重量輕，更重要的是消除了傳動誤差；另ー方面，安裝時主軸夾持器內(nèi)孔具有很高的同軸度， 保證了兩主軸軸線高度同心。主軸高度同心確保了エ件雙面加工時交界面的高度吻合，保證了加工質(zhì)量。為解決機床加工精度問題的另ー舉措是對稱式結(jié)構(gòu)的設(shè)計。第一點，雙X軸的左右對稱式的分布結(jié)構(gòu)。如上所述，X軸關(guān)于Z軸對稱式分布，該結(jié)構(gòu)能夠有效的降低加工時的機床振動，減少零件單面受力的彎曲變形，提高了加工精度。第二點，進給機構(gòu)運動平臺的對稱式刀軌。每個移動平臺擁有兩個相互平行的移動導(dǎo)軌，導(dǎo)軌分布在傳動絲杠的兩側(cè)， 且對稱分布。這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)能夠保證加工時運動平臺兩側(cè)受力均勻，運動平穩(wěn)，機床振動小，保證加工精度。為了保證較高的加工精度，針對義齒修復(fù)材料硬脆特性，本發(fā)明的加工機床采用磨削式加工エ藝。機床所使用的刀具是金剛石磨粒鍍層的球頭針狀刀具，粗、精加工刀具分開，分別為Φ2、Φ1的球頭刀。刀具磨削量小，轉(zhuǎn)速高，適合硬質(zhì)脆性材料的加工，加工表面質(zhì)量光滑，完全滿足口腔修復(fù)體的精度要求。本發(fā)明的加工精度的保證還在于傳動機構(gòu)的設(shè)計。機床各個運動機構(gòu)采用同步帶傳遞運動，其優(yōu)點在于電機安裝空間自由，整機重量輕便，傳動效率高，最重要的是高速旋轉(zhuǎn)時機床振動小，傳動平穩(wěn)性好，機床加工精度高。本發(fā)明未涉及部分如電氣控制部分、數(shù)據(jù)采集與顯示等均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
1權(quán)利要求
1.一種微小型雙主軸義齒修復(fù)機，它包括底座(40)和安裝在底座(40)上的第一電主軸系統(tǒng)(20)、第二電主軸系統(tǒng)(90)、電氣箱(10)和工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(70)，其特征是所述的第一主軸系統(tǒng)(20)和第二主軸系統(tǒng)(90)呈同軸線布置，第一電主軸系統(tǒng)(20)和第二電主軸系統(tǒng)(90)上安裝的刀具及工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(70)上安裝的工件均伸入加工空間(60)中且呈水平面垂直安裝；所述的第一電主軸系統(tǒng)(20)和第二電主軸系統(tǒng)(90)均安裝在各自的X軸向進給機構(gòu)(30)上；所述的工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(30)安裝在Y軸進給機構(gòu)(100)上，Y軸進給機構(gòu)(100)安裝在Z軸進給機構(gòu)(120)上，Z軸進給機構(gòu)(120)安裝在底座(40)上；在所述Y 軸進給機構(gòu)(100 )上還安裝有刀庫系統(tǒng)(50 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的X軸向進給機構(gòu) (30)由X向絲桿(32)、X向絲杠螺母(33)、X向絲杠螺母支座(34)、X向?qū)к?35)、X向進給步進電機(36)、X向同步輪(37)、X向同步帶(38)和X向滑塊(39)組成，所述的X向?qū)к?(35)和X向進給步進電機(36)固定安裝在底座(40)上，X向進給步進電機(36)通過X向同步輪(37)和X向同步帶(28)帶動X向絲桿(32)轉(zhuǎn)動的同時帶動X向絲杠螺母(33)和X 向絲杠螺母支座(34)移動，從而帶動與X向絲杠螺母支座(34)相連的第一電主軸系統(tǒng)(20) 或第二電主軸系統(tǒng)(90)在X向滑塊(39)的約束下X向?qū)к?35)移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的第一電主軸系統(tǒng) (20)和第二電主軸系統(tǒng)(90)的結(jié)構(gòu)相同，它們均包括電主軸(26)、電主軸夾持器(25)和水套(24)，所述的電主軸(26)安裝在電主軸夾持器(25)上，電主軸夾持器(25)安裝在拖板 (27 )上，拖板(27 )安裝在X軸向進給機構(gòu)(30 )的X向滑塊(29 )和X向絲杠螺母支座(34 ) 上，水套(24)安裝在電主軸(26)的刀具夾持端上，在電主軸(26)的端部安裝有水套端蓋 (23)，水套端蓋(23)上設(shè)有噴水孔(22)，噴水孔(22)的進水端與水套(24)的內(nèi)腔相連通， 水套(24)的冷卻液進口(25a)位于電主軸夾持器(25)上，在主軸夾持器(25)上還設(shè)有防止切削及冷卻液進入水套中的正壓密封氣體進口(25d)，正壓密封氣體進口(25d)通過管道與氣泵相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的Z軸進給機構(gòu) (120)包括Z向進給電機(121)、Z向拖板(122)和Z向?qū)к?123)，Z向拖板(122)呈L形結(jié)構(gòu)，Z向拖板(122)通過Z向滑塊(IM)安裝在Z向?qū)к?123)上，Z向進給電機(121)通過同步帶帶動Z向絲杠轉(zhuǎn)動，Z向絲杠帶動Z向螺母(125)移動進而帶動Z向拖板(122)在 Z向滑塊(124)的約束下沿導(dǎo)軌(123)移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的Y軸進給機構(gòu) (100)包括Y向電機(101)、Y向?qū)к?102)和Y向拖板(103)，Y向電機(101)安裝在Z軸進給機構(gòu)(120)的Z向拖板(122)上，Y向拖板(103)通過滑塊(104)活動安裝在Y向?qū)к?(102)上的同時與Y向絲杠螺母相連，Y向絲杠螺母與Y向絲桿相連，Y向絲桿通過同步帶與Y向電機(101)上的同步輪相連，Y向電機(101)帶動同步輪轉(zhuǎn)動，同步輪帶動同步帶轉(zhuǎn)動，同步帶帶動Y向絲杠轉(zhuǎn)動，Y向絲杠帶動Y向螺母移動，Y向螺母帶動Y向拖板(103)在 Y向?qū)к?102)上作上下移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu) (70 )安裝在Y向拖板(103 )上，工件(71)通過工件安裝坐(72 )安裝在工件旋轉(zhuǎn)軸(75 )上， 工件旋轉(zhuǎn)軸(75)的一端通過軸承支承在Y向拖板(103)上，另一端通過工件旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器(73)與工件旋轉(zhuǎn)控制電機(74)相連，工件旋轉(zhuǎn)控制電機(74)固定在與Y向拖板(103)整體相連的支架(76)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的工件安裝坐(72) 的端面設(shè)有與工件(71)的工件定位平面(71c)相配的安裝坐定位平面(72b)，在安裝坐定位平面(72b)的一側(cè)設(shè)有工件夾緊螺栓孔(7 )，工件(71)上設(shè)有相應(yīng)的供螺栓插入定位的工作夾緊部位(71a)，安裝坐定位平面(72b)上設(shè)有與工件周向定位槽(71d)相配的工件周向定位凸臺(72c)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的刀庫系統(tǒng)(50)安裝在Y向拖板(103)上，刀具(21)放置在卡刀塊(54)上，卡刀塊(54)安裝在刀架(53)上， 刀架(53)穿過Y向拖板(103)上的導(dǎo)向孔與刀庫運動絲桿(52)相連，刀庫運動絲桿(52) 與刀庫控制電機(51)相連，刀庫控制電機(51)帶動刀庫運動絲桿(52)轉(zhuǎn)動，刀庫運動絲桿 (52)通過螺紋帶動刀架(53)在導(dǎo)向孔中移動從而帶動卡刀塊(54)移向或移離第一電主軸系統(tǒng)(20)或第二電主軸系統(tǒng)(90)實現(xiàn)自動換刀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型雙主軸義齒修復(fù)機，其特征是所述的卡刀塊(54)由U 形卡槽(5 )、定位鋼珠(5 )和彈簧(54d)組成，U形卡槽(54a)的圓弧形底部尺寸與刀具 (21)的刀桿上的卡刀部位尺寸相配，鋼珠(54c)安裝在U形卡槽(5 )的一側(cè)中并與彈簧 (Md)的一端相抵，刀具(21)壓入U形卡槽(54a)時，刀桿的圓周壓迫鋼珠(5 )進入安裝孔中，刀桿壓裝到位后，鋼珠(54c)在彈簧(54d)的作用下彈出壓在刀桿的圓周面上，使刀桿定位在U形卡槽(54a)中。
全文摘要
一種微小型雙主軸義齒修復(fù)機，它包括底座(40)和安裝在底座(40)上的第一電主軸系統(tǒng)(20)、第二電主軸系統(tǒng)(90)、電氣箱(10)和工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(70)，其特征是所述的第一主軸系統(tǒng)(20)和第二主軸系統(tǒng)(90)呈同軸線布置，第一電主軸系統(tǒng)(20)和第二電主軸系統(tǒng)(90)上安裝的刀具及工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(70)上安裝的工件均伸入加工空間(60)中且呈水平面垂直安裝；所述的第一電主軸系統(tǒng)(20)和第二電主軸系統(tǒng)(90)均安裝在各自的X軸向進給機構(gòu)(30)上；所述的工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(30)安裝在Y軸進給機構(gòu)(100)上，Y軸進給機構(gòu)(100)安裝在Z軸進給機構(gòu)(120)上，Z軸進給機構(gòu)(120)安裝在底座(40)上；在所述Y軸進給機構(gòu)(100)上還安裝有刀庫系統(tǒng)(50)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，加工精度高，操作方便。
文檔編號A61C13/08GK102525677SQ20121006276
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者廖文和, 張霖, 涂芬芬, 王杰, 雷小寶 申請人:南京航空航天大學(xué)