專利名稱：立式五軸加工中心z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造設(shè)備機(jī)床中的帶A、 B軸雙擺角銑頭立式五軸加工中心上Z向垂 直導(dǎo)軌卸荷裝置及制造方法。
背景技術(shù)：
五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。它集計(jì)算機(jī) 控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動化加 工。國際上把五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)作為一個國家工業(yè)化水平的標(biāo)志。
目前，立式五軸加工中心在我國市場需求量大，國內(nèi)尤其帶有A、 B軸雙擺角銑頭的 立式五軸加工中心還沒有廠家開發(fā)研制，此類機(jī)床是國內(nèi)市場的缺門產(chǎn)品。目前國內(nèi)需求 完全依靠進(jìn)口，而且西方國家對我國的軍事用途嚴(yán)格控制。
這類機(jī)床是能源、航空航天、船舶、機(jī)車車輛、軍工、汽車、工程機(jī)械、重型機(jī)械、 機(jī)床等行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動、五面加工，完成各種復(fù)雜平 面、曲面零件的高效率、高質(zhì)量加工，能一次裝夾完成全部加工，提高空間自由曲面的加 工精度、質(zhì)量和效率。但國產(chǎn)帶A、 B軸雙擺角銑頭的立式五軸加工中心機(jī)床裝配后，檢 工作精度時，Z向精度不合格，檢査壓板發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌貼塑面嚴(yán)重磨損。分析原因由于A、 B 擺頭部懸伸大，重心前傾造成的。為此，需要設(shè)計(jì)一套卸荷裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種立式五軸加工中心Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置及制造方法，它 能夠消除因A、 B軸雙擺角銑頭重心前傾引起的Z向運(yùn)動工作精度低的缺陷。
立式五軸加工中心Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置，作為載重的立柱一側(cè)立面設(shè)左X右導(dǎo)軌,A、 B軸雙擺角銑頭通過移動部件在Z向?qū)к壵娲怪狈较蜃魃舷逻\(yùn)動，其特征在于在正面左 \右導(dǎo)軌上各設(shè)一套卸荷裝置，分別安裝在滑板下面；另有兩套卸荷裝置分別安裝在左\ 右導(dǎo)軌背面的左、右上壓板上；卸荷裝置內(nèi)滾動軸承支架和滾動軸承之間通過銷軸連接， 靠緊定螺釘鎖緊；A、 B軸雙擺頭上的一部分載荷由支承在導(dǎo)軌面上的滾動軸承承受，卸 荷力的大小通過調(diào)整螺母帶動滾動軸承支架調(diào)整蝶形彈簧力的大小，從而將卸掉一部分載 荷；制造方法:制造時卸荷系數(shù)的確定
導(dǎo)軌卸荷量的大小用卸荷系數(shù)表示
a卸=「卸/F載
式中F載-導(dǎo)軌上一個支座承受的載荷(N)F卸-導(dǎo)軌上一個支座的卸荷力(N); 根據(jù)這臺機(jī)床的載荷和卸荷點(diǎn)的數(shù)目，取
(!卸=0.6來保證機(jī)床的加工精度。
導(dǎo)軌所承受的載荷,包括移動部件的重力和切削力。卸荷力的大小取決于卸荷系數(shù)的
選擇。a卸如取得太小，則卸荷裝置起的作用太小，靜摩擦系數(shù)降低很少，對低速運(yùn)動平 穩(wěn)性的提高不大，對導(dǎo)軌耐磨性提高也不大如取得太大，則當(dāng)載荷較小時，又會使移動 部件產(chǎn)生飄浮現(xiàn)象。根據(jù)這臺機(jī)床的載荷和卸荷點(diǎn)的數(shù)目，取 a卸=0. 6來保證機(jī)床的加工精度。
本發(fā)明設(shè)計(jì)中采用軸承增加卸荷導(dǎo)軌裝置，可以分擔(dān)導(dǎo)軌的一部分載荷(重力和切削 力)，減輕支承導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù),從而減少摩擦力，提高導(dǎo)軌的耐磨性和 低速運(yùn)動的平穩(wěn)性，減少或防止爬行。
由于在立柱一側(cè)安裝的A、 B軸雙擺角銑頭懸伸長，重心前傾，使導(dǎo)軌受載不均勻， 切削力較大產(chǎn)生傾覆力矩，使導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)增大。本發(fā)明為了減少導(dǎo)軌的本體變形，在左 右每根導(dǎo)軌正面上分別增加一套卸荷裝置，并且在導(dǎo)軌背面移動部件上部的上壓板上，各 安裝一套卸荷裝置。卸荷裝置解決了A、 B擺頭部位傾覆力矩對立柱移動平穩(wěn)的影響，提 高立柱移動坐標(biāo)的定位精度和動態(tài)特性。這套裝置也適用立式單立柱掛懸伸長的主軸箱 體。


附圖1是帶A、 B軸雙擺角銑頭立式五軸加工中心正面示意圖； 附圖2是圖1的側(cè)視附圖3是兩導(dǎo)軌正面安裝A卸荷裝置的示意圖； 附圖4是A卸荷裝置的放大示意圖； 附圖5是兩導(dǎo)軌背面安裝B卸荷裝置的示意圖； 附圖6是B卸荷裝置的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合

本裝置的聯(lián)接關(guān)系
帶A、 B軸雙擺角銑頭立式五軸加工中心機(jī)床，立柱7—側(cè)立面的左、右并列分布兩 根鋼導(dǎo)軌1和2，如圖l、圖2所示，移動部件在立柱7垂直方向作上下運(yùn)動，A、 B軸雙 擺頭3固定在上壓板4、滑板5和下壓板6組成的移動部件上，其特征在于將A卸荷裝置 8、 9分別安裝在左、右導(dǎo)軌l、 2正面，兩套A卸荷裝置中的滾動軸承10分別支承在左、 右導(dǎo)軌2、 l上。
正面的A卸荷裝置內(nèi)有兩個滾動軸承10并排置于滾動軸承支架13中心內(nèi)，見圖3、4:滾動軸承10徑向與導(dǎo)軌1或者2接觸，銷軸12同心穿過兩個滾動軸承10、銷軸12 端頭在滾動軸承支架13上，并由緊定螺釘11將銷軸12鎖緊，限制其旋轉(zhuǎn)。滾動軸承支 架13外頸部安裝蝶形彈簧14、調(diào)整墊15，滾動軸承支架13鑲嵌在支撐體18上，靠調(diào)整 螺母16背緊。
A、 B軸雙擺頭上的一部分載荷由支承在導(dǎo)軌面上的滾動軸承10承受，卸荷力的大小 通過調(diào)整螺母16帶動滾動軸承支架13調(diào)整蝶形彈簧14力的大小，從而將卸掉一部分載 荷。
另兩套B卸荷裝置安裝在左、右導(dǎo)軌1、 2背面移動部件上部的上壓板4上，如圖5、 6所示，受機(jī)床結(jié)構(gòu)限制，背面用的B卸荷裝置只安裝一個滾動軸承IO，并在調(diào)整墊15 和調(diào)整螺母16之間增加壓蓋17，壓蓋17用螺栓與滾動軸承支架13固定，碟形彈簧14 和滾動軸承10所承載的力同A卸荷裝置一致，原理相同。
卸荷裝置的制造方法 設(shè)計(jì)時計(jì)算示例
在垂直方向運(yùn)動的工件的載荷P=5000N的條件下，確定卸荷點(diǎn)數(shù)為4點(diǎn)， 作用在每個卸荷點(diǎn)的載荷為P1=1/4P=1250N;
取a卸=0. 6時，作用在每個導(dǎo)軌上一個支座的卸荷力F卸=0. 6xPl=0. 6xl250=750N; 根據(jù)卸荷力的大小選碟形彈簧和軸承。
為了減小滾動軸承的支承軸的中心線與支承導(dǎo)軌面不平行的影響，可以采用調(diào)心球 軸承。
經(jīng)驗(yàn)證，采用本發(fā)明的卸荷裝置后，Z向?qū)к壞p程度大大降低，機(jī)床Z向定位精度 有了很大提高。
為了保證卸荷裝置的合理和科學(xué)性，本發(fā)明采用了三維虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)用有限元 分析軟件對整個設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并總結(jié)出一套便于計(jì)算的簡便算法，按照該算法公 式進(jìn)行設(shè)定，能夠計(jì)算出該結(jié)構(gòu)所需的卸荷力。
F卸a卸承F載 其中F卸-導(dǎo)軌上一個支座的卸荷力(N)
F載-導(dǎo)軌上一個支座承受的載荷(N)
a卸-卸荷系數(shù)
F載F總載/n 其中F總載-移動部件作用在導(dǎo)軌上的載荷(N)
n -卸荷點(diǎn)數(shù) 如 F總載-1000N n=4 F載F總載/n二l 000/4=250 (N) 取a卸=0. 6F卸=a卸傘F載=0. 6*250=150 (N)
根據(jù)F卸力的大小，選碟形彈簧和軸承。根據(jù)碟形彈簧在承受F卸力時的變形量確定碟形彈簧的數(shù)量，達(dá)到卸荷目的。
權(quán)利要求
1、立式五軸加工中心Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置，作為載重的立柱一側(cè)立面設(shè)左\右導(dǎo)軌，A、B軸雙擺角銑頭通過移動部件在Z向?qū)к壵娲怪狈较蜃魃舷逻\(yùn)動，其特征在于在正面左\右導(dǎo)軌上各設(shè)一套A卸荷裝置，分別安裝在滑板下面；另有兩套B卸荷裝置分別安裝在左\右導(dǎo)軌背面的左、右上壓板上；卸荷裝置內(nèi)滾動軸承支架和滾動軸承之間通過銷軸連接，靠緊定螺釘鎖緊；A、B軸雙擺頭上的一部分載荷由支承在導(dǎo)軌面上的滾動軸承承受，卸荷力的大小通過調(diào)整螺母帶動滾動軸承支架調(diào)整蝶形彈簧力的大小，從而將卸掉一部分載荷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置，其特征在于A卸荷裝置內(nèi)兩個滾 動軸承(10)并排置于滾動軸承支架(13)中心內(nèi)，滾動軸承徑向與導(dǎo)軌接觸，銷軸(12)同心 穿過兩個滾動軸承(IO)、將兩件連接，并由緊定螺釘(11)將銷軸(12)鎖緊，限制其旋轉(zhuǎn)； 滾動軸承支架(13)外頸部安裝蝶形彈簧(14)、調(diào)整墊(15)，鑲嵌在支撐體(18)上，靠調(diào)整 螺母(16)背緊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置，其特征在于另兩套B卸荷裝置安 裝在背面左、右導(dǎo)軌(l、 2)移動部件上部的上壓板(4)上，受機(jī)床結(jié)構(gòu)限制，只安裝一個 滾動軸承(IO)，并在調(diào)整墊(15)和調(diào)整螺母(16)之間增加壓蓋(17)，壓蓋(17)用螺栓與滾 動軸承支架(13)固定。
4、 一種制造如權(quán)利要求1所述的Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置的方法，其特征在于針對有 A、 B軸雙擺角銑頭的Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置，采用增加卸荷實(shí)施軸承的導(dǎo)軌卸荷裝置，以 分擔(dān)導(dǎo)軌的一部分重力和切削力，減輕支承導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)；卸荷系 數(shù)的確定導(dǎo)軌卸荷量的大小用卸荷系數(shù)表示 a卸=「卸/F載式中F載-導(dǎo)軌上一個支座承受的載荷(N)F卸-導(dǎo)軌上一個支座的卸荷力(N) ^卸=0.6來保證機(jī)床的加工精度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置的方法，其特征在于設(shè)計(jì)時 在垂直方向運(yùn)動的工件的載荷P=5000N的條件下，確定卸荷點(diǎn)數(shù)為4點(diǎn)； 作用在每個卸荷點(diǎn)的載荷為P1=1/4P=1250N，取a卸=0. 6時，作用在每個導(dǎo)軌上一個支座的卸荷力F卸=0. 6xPl=0. 6xl250=750N; 根據(jù)卸荷力的大小選碟形彈簧和軸承。
全文摘要
立式五軸加工中心Z向垂直導(dǎo)軌卸荷裝置及制造方法，作為載重的立柱一側(cè)立面設(shè)左\右導(dǎo)軌，A、B軸雙擺角銑頭通過滑板在Z向?qū)к壵娲怪狈较蜃魃舷逻\(yùn)動，其特征在于在正面左\右導(dǎo)軌上各設(shè)1套A卸荷裝置，分別安裝在滑板下面，與立柱的左、右導(dǎo)軌結(jié)合；并且另有兩套B卸荷裝置，分別安裝在左\右導(dǎo)軌背面的左、右上壓板上；卸荷裝置內(nèi)滾動軸承支架和滾動軸承之間通過銷軸連接，靠緊定螺釘鎖緊；A、B軸雙擺頭上的一部分載荷由支承在導(dǎo)軌面上的滾動軸承承受，卸荷力的大小通過調(diào)整螺母帶動滾動軸承支架調(diào)整蝶形彈簧力的大小，從而將卸掉一部分載荷。采用軸承增加卸荷導(dǎo)軌裝置，可以分擔(dān)導(dǎo)軌的一部分載荷(重力和切削力)，減輕支承導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)，從而減少摩擦力，提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動的平穩(wěn)性，減少或防止爬行。
文檔編號B23Q11/00GK101633132SQ200910013529
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者于麗菊, 杰 唐, 孟憲君, 雄 張, 徐永明, 金曉紅 申請人:中捷機(jī)床有限公司