[发明专利]一种小型五轴联动数控铣床

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型数控机床，属机械加工设备领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，民用和国防等领域对各种微小型产品的需求不断增加，对微小装置的功能、结构复杂程度、可靠性等要求也越来越高。基于硅工艺的MEMS(微机电系统缩写)技术可以实现微小零件的加工，但可加工的材料有限，零件的形状局限于二维或准三维结构，难以加工复杂的三维结构，且相对精度(零件的公差与特征尺寸之比)低，而在许多情况下，微小零件都具有复杂的三维结构，因此，研究开发经济上可行、能够加工三维几何形状和多样化材料的精密三维微小零件的微细加工技术具有重要意义。目前，微细切削已成为克服MEMS技术局限性的重要技术之一，而微细铣削技术因具有高效率、高柔性、能加工复杂三维形状和多种材料的特点，已成为一个非常活跃的研究热点。

利用精密机床进行微细切削是加工三维微小零件的一种有效方法，目前普遍采用的是常规尺寸的精密机床进行微小零件的切削加工，机床体积庞大、价格昂贵、加工成本高、效率低、浪费能源和空间，因此，采用小型化的机床加工微小零件成为一种发展趋势。微小零件由于自身特点，影响其加工精度的因素有很多，多次装夹是影响其加工精度的主要原因之一。有些三维曲面结构和复杂的微小零件，并且要求一定的精度和表面粗糙度及较高的材料去除率，需要多轴联动机床才能够实现，目前尚无加工三维曲面结构和复杂的微小零件的小型多轴联动机床。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型五轴联动数控铣床，以解决采用常规尺寸的精密机床进行微小零件的切削加工存在机床体积庞大、价格昂贵、加工成本高、效率低、浪费能源和空间，难以实现加工三维曲面结构和复杂的微小零件的问题。

本发明为解决上述问题采用的技术方案是：本发明的铣床包括龙门框架式床身、底座、电主轴、X轴伺服驱动总成、Y轴伺服驱动总成、Z轴伺服驱动总成、工作转台总成、气缸总成、显微镜总成、Z轴平板和上支撑架；所述龙门框架式床身固装在底座上，龙门框架式床身由横梁和两个立柱组成，所述两个立柱相对设置，所述横梁固装在两个立柱上，所述X轴伺服驱动总成由X轴交流伺服电机、X轴滚珠丝杠、X轴直线导轨、X轴导轨底板、X轴微动开关、X轴光栅尺和X轴光栅尺读数头组成，所述Y轴伺服驱动总成由Y轴交流伺服电机、Y轴滚珠丝杠、Y轴直线导轨、Y轴导轨底板、Y轴微动开关、Y轴光栅尺和Y轴光栅尺读数头组成，所述Z轴伺服驱动总成由Z轴交流伺服电机、Z轴滚珠丝杠、Z轴直线导轨、Z轴导轨底板、Z轴微动开关、Z轴光栅尺和Z轴光栅尺读数头组成，所述气缸总成由气缸和气缸上支架组成，所述显微镜总成由显微镜和安装架组成；横梁的上端面上固装有X轴交流伺服电机、X轴微动开关、X轴光栅尺和X轴直线导轨，X轴交流伺服电机的输出轴与X轴滚珠丝杠的一端传动连接，X轴滚珠丝杠与X轴导轨底板固接，所述X轴导轨底板与X轴直线导轨滑动配合，X轴导轨底板上装有X轴光栅尺读数头；所述底座的上端面上固装有Y轴交流伺服电机、Y轴微动开关、Y轴光栅尺和Y轴直线导轨，Y轴交流伺服电机的输出轴与Y轴滚珠丝杠的一端传动连接，Y轴滚珠丝杠与Y轴导轨底板固接，所述Y轴导轨底板与Y轴直线导轨滑动配合，Y轴导轨底板上装有Y轴光栅尺读数头；所述Z轴平板通过上支撑架与X轴导轨底板连接，所述Z轴交流伺服电机、Z轴直线导轨、Z轴微动开关和Z轴光栅尺均固装在Z轴平板上，Z轴交流伺服电机的输出轴与Z轴滚珠丝杠的一端传动连接，Z轴滚珠丝杠与Z轴导轨底板固接，Z轴导轨底板与Z轴直线导轨滑动配合，Z轴导轨底板上装有Z轴光栅尺读数头，所述电主轴固装在Z轴导轨底板上，所述气缸上支架与Z轴平板的上端固接，装在气缸上支架上的气缸与Z轴导轨底板相连接，所述显微镜通过安装架与Z轴导轨底板相连接，所述工作转台总成由驱动电机、内装有电机的工作转台和支架组成，所述支架与Y轴导轨底板固接，所述驱动电机装在支架上，所述内装有电机的工作转台固装在支架内的驱动电机的输出轴上，内装有电机的工作转台为绕Z轴旋转、绕Y轴翻转的复合转台。

本发明具有以下有益效果：一、本发明的小型五轴联动数控铣床体积小、加工精度高，可实现加工三维曲面结构和复杂微小零件。二、本发明可实现五轴联动加工，可在一次性装夹的前提下，对工件除底面之外的五个面进行加工。三、本发明工作转台为绕Z轴旋转、绕Y轴翻转的复合转台，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔。四、电主轴的结构简单、刚度高、制造成本低。五、本发明在导轨上分别设置光栅尺和微动开关，可以实现较高的定位精度和重复定位精度，有极高的安全性。