[发明专利]一种重心驱动零悬伸量的数控车床

说明书

本发明公开了一种重心驱动零悬伸量的数控车床，床身、横向导轨、纵向导轨、主轴单元、刀架单元；所述横向导轨固定在床身的顶部，纵向导轨固定在床身上与外部连通的侧部，主轴单元能够水平往复运动的连接在横向导轨上，刀架单元能够竖直往复运动的连接在纵向导轨上，且主轴单元与刀架单元均为零悬伸量的设计。本发明的有益效果：本发明实现零悬伸量与重心驱动配合，可以削弱工件加工时主轴单元受到的扭矩，减小工件与刀具之间的相对振动，提高加工精度和稳定性，延长刀具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种数控机床，尤其涉及的是一种重心驱动零悬伸量的数控车床。

背景技术

随着我国制造业的飞速发展，生产装备技术正朝向精密、高效、智能积极转型。在回转体零件的加工中，数控车床由于其生产效率高、安全性好(加工过程不需人工介入)、加工精度稳定的特点，已逐渐取代传统车床。出于对加工效率的进一步追求，一些数控车床旁边装有机械臂，以实现自动上下料，然而这会带来额外的成本和安全隐患。于是德国Emag公司发明了一种主轴倒立的数控车床，其主轴具有横向和纵向两个运动自由度，可通过主轴的运动配合液压卡盘的抓取实现自动上下料。往后的倒立式车床均采用此种结构，直到李鹭扬老师在专利CN104874815B中提出了一种两轴分置的倒立式数控车床。该车床移除主轴的纵向运动自由度，改为刀架纵向运动，配合主轴的横向进给加工零件，将两个运动自由度分开，一定程度上提高了车床的刚度，利于实现更为精密、稳定的零件加工。

目前的倒立式数控车床，无论是主轴双向联动的还是两轴分置的，其主轴或刀架相对于驱动力方向均有一定的悬伸量，这在主轴或刀架空载移动时，不会产生可观的负面效应，但是在工件进给时，由于主轴悬伸量的存在，刀具进给受到的反作用力与水平驱动力不在一个竖直平面上，在二力的共同作用下，主轴单元(包括主轴和用于安装主轴的水平滑鞍)会受到一个竖直于水平面方向的扭矩，造成工件和刀具之间的相对振动，降低工件的加工精度和刀具的使用寿命。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种没有悬伸量、重心驱动的倒立式数控车床，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种解决上述背景技术中主轴或刀架悬伸量的存在从而导致工件和刀具之间的相对振动的数控车床。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本发明包括床身、横向导轨、纵向导轨、主轴单元、刀架单元；

所述床身为内部为空、顶面和其中一个侧面与外部连通的结构，所述横向导轨固定在床身的顶部，纵向导轨固定在床身上与外部连通的侧部，主轴单元能够水平往复运动的连接在横向导轨上，刀架单元能够竖直往复运动的连接在纵向导轨上；

横向导轨对称结构，主轴单元的重心水平移动产生的轨迹所在的竖直面与横向导轨的对称面重合，纵向导轨为对称结构，刀架单元的重心水平移动产生的轨迹所在的竖直面与纵向导轨的对称面重合。

优选的，所述床身为沿竖直方向对称的六面体结构，内部为长方形空腔结构，顶面和四个侧面均与外部连通。

优选的，所述横向导轨为两根互相平行的水平导轨，对称固定安装在床身的顶部，主轴单元的重心水平移动产生的轨迹所在的竖直面与两根水平导轨的对称面重合。

优选的，所述主轴单元包括主轴箱、主轴、主轴卡盘，所述主轴箱能够滑动的连接在横向导轨上，主轴穿过主轴箱并固定在主轴箱上，主轴卡盘安装在主轴下端。

优选的，还包括用于驱动主轴单元水平往复运动的主轴驱动装置，安装在床身的顶部，所述主轴驱动装置驱动主轴单元运动时，主轴驱动装置产生的驱动力的作用线方向与主轴单元重心运动轨迹重合。

优选的，所述纵向导轨为两个互相平行的竖直导轨，对称固定安装在床身的侧部，刀架单元的重心竖直移动产生的轨迹所在的竖直面与两根竖直导轨的对称面重合。