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(shí)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(jī)復(fù)合材料加工中心。
背景技術(shù)：
眾所周知，未來(lái)的飛機(jī)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(huì)有所下降，鈦合金和復(fù)合材料的加工機(jī)床會(huì)逐漸受青睞。在航天領(lǐng)域，大型運(yùn)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(duì)于殼體的品質(zhì)控制存在不足。 目前該類材料制品尚無(wú)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(guó)內(nèi)的激光雕銑機(jī)僅能完成平面作用，無(wú)法完成復(fù)雜的三維立體加工，而進(jìn)口具有三維立體加工功能的激光雕銑機(jī)價(jià)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(jī)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(dòng)機(jī)床，而五軸聯(lián)動(dòng)金屬切削機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，致使有色金屬制品的切削、雕銑成本過(guò)聞;3.利用橋式龍門切削機(jī)床安裝五軸聯(lián)動(dòng)主軸頭，能實(shí)現(xiàn)非金屬的切削需求，但大部分采用齒排或螺桿傳動(dòng)，由于傳動(dòng)中機(jī)械零件的磨耗以及配合間隙，具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、彈性變形、反向間隙、運(yùn)動(dòng)滯后、摩擦、振動(dòng)、噪聲及磨損，不利于長(zhǎng)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?qǐng)DI、圖2、圖3)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，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(dòng)橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心。本實(shí)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(tái)、設(shè)置于工作臺(tái)上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)頭，其特征在于所述龍門架包括兩分別固定于工作臺(tái)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(dòng)的X軸滑座以及設(shè)置于橫梁上可沿橫梁滑動(dòng)的Y軸滑座，所述X軸基座、所述橫梁和所述機(jī)頭上分別設(shè)有X軸線軌、Y軸線軌和Z軸線軌，所述機(jī)頭活動(dòng)地設(shè)置于所述Y軸滑座上，機(jī)頭上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸。進(jìn)一步地，所述直線電機(jī)傳動(dòng)機(jī)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(jī)頭上與磁板相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)線圈。進(jìn)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(dòng)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(duì)稱設(shè)置。進(jìn)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(jìn)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(duì)稱地位于線軌兩側(cè)的剎車機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述剎車機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)塊，可相對(duì)殼體在鉗制線軌的位置和釋放線軌的位置之間移動(dòng)；活塞機(jī)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(dòng)，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)在第一位置，制動(dòng)塊由活塞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)處于鉗制線軌的位置，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)在第二位置，制動(dòng)塊由活塞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)處于釋放線軌的位置；彈性機(jī)構(gòu)，與活塞機(jī)構(gòu)相連，驅(qū)動(dòng)活塞機(jī)構(gòu)向第一位置移動(dòng)并保持該位置；氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制活塞機(jī)構(gòu)在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。進(jìn)一步地，所述氣動(dòng)機(jī)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(dòng)活塞機(jī)構(gòu)沿平行線軌方向運(yùn)動(dòng)的氣壓裝置；所述彈性機(jī)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(jī)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(dòng)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(jìn)一步地，所述立柱組包括四個(gè)間隔設(shè)置的立柱。進(jìn)一步地，所述X軸基座、所述橫梁和所述機(jī)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(jìn)一步地，所述Y軸滑座上還設(shè)有配重機(jī)構(gòu)。由上述對(duì)本實(shí)用新型的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果本實(shí)用新型基于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理與控制原理，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)式橋式龍門機(jī)床結(jié)構(gòu)，無(wú)機(jī)械接觸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零間隙、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，運(yùn)動(dòng)部件摩擦小、磨損小、使用壽命長(zhǎng)、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(diǎn)往兩側(cè)分離，有效提高了橫梁本體的受力分布，增強(qiáng)了鋼性，從而使機(jī)床達(dá)到最佳的運(yùn)動(dòng)精度及超強(qiáng)的切削穩(wěn)定性；剎車裝置利用氣壓裝置推動(dòng)活塞機(jī)構(gòu)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)制動(dòng)塊移動(dòng)的作用。當(dāng)斷開(kāi)氣壓源時(shí)，彈簧利用彈力推動(dòng)活塞往第一位置移動(dòng)，利用楔形制動(dòng)塊的斜邊效果產(chǎn)生強(qiáng)大的保持力，實(shí)現(xiàn)機(jī)床斷電保護(hù)的剎車作用，有效提高了直線電機(jī)高速運(yùn)行下的穩(wěn)定性以及定位、固定、防止振動(dòng)等高效的箝制機(jī)能。本實(shí)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(dòng)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(diǎn)。

[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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖4本實(shí)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(shí)用新型有色金屬及復(fù)合材料加工中心X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)正視圖；圖6本實(shí)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(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型橫梁和Y軸滑座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型剎車裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。參照?qǐng)D4、5、6，橋式龍門有色金屬及復(fù)合材料加工中心，包括通過(guò)機(jī)床地基固定于地面上的工作臺(tái)I、設(shè)置于工作臺(tái)I上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)頭2，龍門架包括兩分別固定于工作臺(tái)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(dòng)的X軸滑座6以及設(shè)置于橫梁5上可沿橫梁5滑動(dòng)的Y軸滑座7。X軸基座
4、橫梁5和機(jī)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(jī)頭2活動(dòng)地設(shè)置于Y軸滑座7上。機(jī)頭2上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸11。直線電機(jī)傳動(dòng)機(jī)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(gè)分別固定于X軸滑座6、Υ軸滑座7和機(jī)頭2上與磁板12相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)線圈13。其中，X軸線軌上總共可布置8個(gè)最大推力4800Ν，最大電流90Α，推力常數(shù)為70N/Arms的直線電機(jī)。Y、Z軸線軌各設(shè)置2個(gè)最大推力800N，最大電流90A，推力常數(shù)70N/Arms的直線電機(jī)。A軸伺服電機(jī)為
O.4KW, C軸伺服電機(jī)為O. 75KW。另外，每個(gè)立柱組包括4個(gè)間隔設(shè)置的立柱，以保證各部件的穩(wěn)定運(yùn)行。X軸滑座6和Y軸滑座7上設(shè)有與對(duì)應(yīng)線軌配合的滑塊20。參照?qǐng)D4、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(dòng)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(duì)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(shí)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?qǐng)D6、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(duì)稱地位于X軸線軌8兩側(cè)的剎車機(jī)構(gòu)。每個(gè)剎車機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)塊22，可相對(duì)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(dòng)；活塞機(jī)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(dòng)，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)在第一位置(參照?qǐng)D8)，制動(dòng)塊22由活塞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)處于鉗制X軸線軌8的位置，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)在第二位置，制動(dòng)塊22由活塞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)處于釋放X軸線軌8的位置；彈性機(jī)構(gòu)，與活塞機(jī)構(gòu)相連，驅(qū)動(dòng)活塞機(jī)構(gòu)向第一位置移動(dòng)并保持該位置；氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制活塞機(jī)構(gòu)在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。氣動(dòng)機(jī)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(dòng)活塞機(jī)構(gòu)沿平行X軸線軌8方向運(yùn)動(dòng)的氣壓裝置28 ;彈性機(jī)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(jī)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(dòng)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(dòng)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(dòng)塊22設(shè)有導(dǎo)向槽。本實(shí)用新型的X軸基座6、橫梁斜板15和機(jī)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(jìn)行軸向傳動(dòng)距離的測(cè)量，確保定位的準(zhǔn)確性。為了平衡Z軸線軌傳動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu)50，從而降低電機(jī)的功率并增強(qiáng)對(duì)Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制能力，配置機(jī)構(gòu)包括固定于Y滑座上的配重缸，利用蓄壓器機(jī)液壓控制系統(tǒng)提供能源，在活塞桿與機(jī)頭2做上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，提供平衡力。上述僅為本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本實(shí)用新型保護(hù)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(tái)、設(shè)置于工作臺(tái)上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)頭，其特征在于所述龍門架包括兩分別固定于工作臺(tái)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(dòng)的X軸滑座以及設(shè)置于橫梁上可沿橫梁滑動(dòng)的Y軸滑座，所述X軸基座、所述橫梁和所述機(jī)頭上分別設(shè)有X軸線軌、Y軸線軌和Z軸線軌，所述機(jī)頭活動(dòng)地設(shè)置于所述Y軸滑座上，機(jī)頭上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)傳動(dòng)機(jī)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(jī)頭上與磁板相對(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)稱地位于線軌兩側(cè)的剎車機(jī)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(jī)構(gòu)包括制動(dòng)塊，可相對(duì)殼體在鉗制線軌的位置和釋放線軌的位置之間移動(dòng)；活塞機(jī)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(dòng)，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)在第一位置，制動(dòng)塊由活塞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)處于鉗制線軌的位置，當(dāng)活塞機(jī)構(gòu)在第二位置，制動(dòng)塊由活塞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)處于釋放線軌的位置；彈性機(jī)構(gòu)，與活塞機(jī)構(gòu)相連，驅(qū)動(dòng)活塞機(jī)構(gòu)向第一位置移動(dòng)并保持該位置；氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制活塞機(jī)構(gòu)在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。
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(dòng)機(jī)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(dòng)活塞機(jī)構(gòu)沿平行線軌方向運(yùn)動(dòng)的氣壓裝置；所述彈性機(jī)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(jī)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(dòng)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(gè)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(jī)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(jī)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(tái)、位于工作臺(tái)上方的龍門架，安裝于龍門架上的直線電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)頭，所述龍門架包括兩分別固定于工作臺(tái)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(dòng)的X軸滑座以及設(shè)置于橫梁上可沿橫梁滑動(dòng)的Y軸滑座，所述X軸基座、所述橫梁和所述機(jī)頭上分別設(shè)有X軸線軌、Y軸線軌和Z軸線軌，所述機(jī)頭活動(dòng)地設(shè)置于所述Y軸滑座上，機(jī)頭上還設(shè)有分別可繞A軸和C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸。本實(shí)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(dòng)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(diǎn)。
文檔編號(hào)B23Q1/01GK202591978SQ20122021819
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:福建泉州洛江振豐模配制造有限公司