[发明专利]复杂曲面多轴联动加工机床的垂直轴配重装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂曲面多轴联动加工机床的配重装置。

背景技术

随着现代科技的迅猛发展，许多尖端装备需要各种典型结构与复杂面形的高精度零 件，这些零件的制造大多采用高精度多轴联动加工机床来实现，如仿生光学复眼自由曲面、 光学晶体微缺陷的曲面修复等等复杂曲面零件，均需要三轴或五轴联动的精密超精密机床 来实现其加工。在复杂曲面多轴联动加工机床的研制过程中，大多采用由三个直线移动轴 和两个旋转轴构成五轴联动的加工系统，其中的三个直线轴中有一个轴为垂直轴，垂直轴 可采用直线电机平台或滚珠丝杠导轨来完成。在机床设计时，需要在垂直轴上安装旋转电 机和微铣削刀具主轴等，这将使得该部分的质量增大，并造成其质心远偏离垂直移动轴滑 块平面，因而使得该直线移动轴的工作性能、微量进给精度及其稳定性等受到很大的影响。 为了满足复杂型面零件多轴联动机床的加工精度和工作性能的要求，必须对垂直轴进行相 应的有效配重，以减少甚至消除相关因素给垂直移动轴的工作性能等带来的影响，由此提 高多轴联动机床的整体加工精度和使用性能。在高精度多轴联动机床的设计和制造过程 中，垂直移动轴如何稳定可靠地实现其配重是多轴联动机床研制的关键环节，这正是本发 明的意义所在。

发明内容

本发明为解决在复杂曲面多轴联动加工机床的垂直轴上应用的直线电机平台或滚珠 丝杠导轨的承载能力有限及质心偏离等核心问题，提供一种复杂曲面多轴联动加工机床的 垂直轴配重装置。

本发明的复杂曲面多轴联动加工机床的垂直轴配重装置，用以平衡直线电机平台或滚 珠丝杠导轨的滑块部分质量和载荷质量，解决其质心偏离问题。从而，使多轴联动机床在 复杂结构或自由曲面零件加工过程中，垂直轴所承受的载荷在允许的范围之内，以保证零 件加工工作的正常进行。同时，该装置通过合理的结构设计，以及选择合适的配重质量、 绳索弹性系数以及绳索斜拉角度，使得垂直轴的受力状况达到最佳，从而保证垂直轴在运 动过程中能达到最佳的工作性能，以确保垂直轴的微量进给精度及其运动平衡性。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种复杂曲面多轴联动加工机床的垂直轴 配重装置，所述垂直轴配重装置包括配重单元和导轮单元；所述配重单元包括配重块、吊 环螺钉、四个光轴支承座垫片、四个光轴支承座、六个限位弹簧、四个法兰直线轴承和两 个光轴；所述配重块包括大配重块和两个小配重块；所述导轮单元包括绳索、导轮支撑件、 两个支承轴、导轮支撑连接件、两个导线轮、四个轴端挡圈和两个导轮连接板；

大配重块的上端面与两个小配重块连接，两个小配重块相对于大配重块的竖直方向的 中心线对称设置，大配重块的上端面的中心处连接有吊环螺钉，大配重块上沿其厚度方向 加工有两个轴承通孔，两个轴承通孔相对于大配重块的竖直方向的中心线对称设置，并靠 近大配重块的外侧壁设置，每个轴承通孔内装有两个相对设置的法兰直线轴承，每个法兰 直线轴承与大配重块连接，每两个相对设置的法兰直线轴承的内孔中装有一根光轴，法兰 直线轴承与光轴滑动配合，每根光轴的上端面和下端面各与一个光轴支承座连接，每个光 轴支承座与机床本体相邻的一侧端面上固定有一个光轴支承座垫片，每根光轴上套装有三 个限位弹簧，配重单元通过四个光轴支承座和四个光轴支承座垫片与机床本体连接；

两个导轮连接板并列设置，两个导轮连接板之间垂直设置有两个支承轴，每个支承轴 的两端分别通过一个轴端挡圈与两块导轮连接板连接，每个导线轮通过轴孔配合与支承轴 连接，绳索绕过两个导线轮，绳索的一端与吊环螺钉连接，绳索的另一端与负载连接，导 轮支撑件的上端与两块导轮连接板连接，且导轮支撑件的上端设置在两个导线轮之间，导 轮支撑件的下端与导轮支撑连接件连接，配重单元通过导轮支撑连接件与机床本体连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明的装置可以通过对小配重块质量的精确调整，并在这两个小配重块上添加 若干个不同质量的调整垫片，由此可以很好的平衡负载部分的重量，从而能够有效改善直 线电机平台或滚珠丝杠导轨的受力状况；

2、当多轴联动机床意外掉电或失控时，该装置安装有限位弹簧，对负载部分可有效 的起到缓冲和限位的作用，由此防止直线电机平台或滚珠丝杠导轨受到刚性冲击；另外可 防止刀具与工件之间发生碰撞，以保护刀具的完好性；