專利名稱：中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微小機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，許多種產(chǎn)品正向小型化甚至微型化發(fā)展，其中特征尺度介于IOOum-1Omm卿中間尺度)之間的一類結(jié)構(gòu)或器件在實際應(yīng)用中最為廣泛，如何加工這類結(jié)構(gòu)或器件就成為亟待解決的問題。MEMS問世之初，制造加工幾乎全部采用硅微工藝和光刻電鑄工藝，可以批量生產(chǎn)尺度在微米級的微結(jié)構(gòu)和器件，其缺點是體加工能力尤其是高深寬比微細(xì)結(jié)構(gòu)加工能力有限，需要非常的超凈條件和受線寬尺寸的限制，同時LIGA加工需要強射線源，且工藝復(fù)雜加工時間長，成本極高。利用精密機(jī)床進(jìn)行微細(xì)銑削是加工三維微小零件的一種有效方法，目前普遍采用的是常規(guī)尺寸的精密機(jī)床進(jìn)行微小零件的銑削加工，機(jī)床體積龐大、價格昂貴、加工成本高、效率低、浪費能源和空間。因此，采用小型化的機(jī)床加工微小零件成為一種發(fā)展趨勢。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，以傳統(tǒng)制造技術(shù)為背景的微制造技術(shù)已經(jīng)有所發(fā)展，但仍存在中間尺度的微型零件的加工難、效率低、定位精度不高等問題。因此，需要設(shè)計出適合加工這類處于中間尺度微型零件的精密機(jī)床。在加工過程中，如何提高微小型工件加工的效率和加工定位精度就成為了關(guān)鍵的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明提供一種中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，用于解決現(xiàn)有微小型工件加工的效率低和加工定位精度不高的技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，包括:
床身，所述床身上設(shè)置有兩個Y向進(jìn)給導(dǎo)軌；
工作臺單元，所述工作臺單元設(shè)置在所述床身Y向?qū)к壣希?br> 銑削單元，所述銑削單元位于工作臺單元上方，所述銑削單元與銑削單元滑臺連接；其特征在于，
所述銑削單元滑臺包括:
豎直方向進(jìn)給的滑臺，所述豎直方向進(jìn)給的滑臺上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子和第一定子，所述第一轉(zhuǎn)子穿過所述第一定子和第一固定裝置，所述第一轉(zhuǎn)子的兩端與所述豎直方向進(jìn)給的滑臺連接，所述第一定子與所述第一固定裝置固定連接，所述豎直方向進(jìn)給滑臺通過兩個Z向?qū)к壴O(shè)置在所述第一固定裝置上； 水平方向進(jìn)給的滑臺，所述水平方向進(jìn)給的滑臺上設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子和第二定子，所述第二轉(zhuǎn)子穿過所述第二定子，所述第二轉(zhuǎn)子的兩端通過第二固定裝置固定，所述第二定子通過擋板與所述水平方向進(jìn)給的滑臺連接，所述水平方向進(jìn)給滑臺通過兩個X向?qū)к壴O(shè)置在橫梁上；
所述豎直方向進(jìn)給的滑臺和水平方向進(jìn)給的滑臺之間通過第一固定裝置連接，所述橫梁通過兩個立柱固定在所述床身上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一定子上設(shè)置有用于提供預(yù)緊的預(yù)緊螺母。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二定子與所述擋板通過端面軸承進(jìn)行連接。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一固定裝置與所述第一定子之間設(shè)置有彈性墊片。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述工作臺單元通過螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)相對床身實現(xiàn)進(jìn)
5口 O根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一轉(zhuǎn)子和第一定子為螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二轉(zhuǎn)子和第二定子為螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括螺桿、螺母及其螺母套，所述螺母套通過螺母設(shè)置在螺桿上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述螺母套的一端設(shè)置有壓電振子，所述壓電振子在受到電壓激勵的情況下使所述螺母套振動，通過所述螺母套的振動以推動所述螺桿旋轉(zhuǎn)移動。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述螺母套上設(shè)置有4片壓電晶片，相對設(shè)置的2片壓電晶片為一組，同一組的極化方向相反；所述壓電晶片在受到電壓激勵的情況下，通過所述螺母套及其螺母推動所述螺桿旋轉(zhuǎn)移動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明中通過將壓電材料的振動和精密螺旋傳動相結(jié)合，形成一種可用于微細(xì)加工的、具有較大力能指標(biāo)的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)，保證零部件銑削加工的定位精度和縮小機(jī)床所占用的空間，實現(xiàn)被加工對象與所用裝備在尺度上相匹配的目標(biāo)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細(xì)說明本發(fā)明；
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動銑削單元滑臺的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動工作臺單元的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的采用定子固定方式的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的采用面外振動驅(qū)動方式的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的示意圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的采用面內(nèi)振動驅(qū)動方式的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實施例1
采用轉(zhuǎn)子固定型面內(nèi)振動驅(qū)動方式螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的微細(xì)銑削機(jī)床，能夠銑削的零件尺寸為 lOOum-lOmm。如圖1所示，本發(fā)明提供一種龍門的結(jié)構(gòu)布局，包括銑削單元1，銑削單元滑臺(雙向滑臺)2、3，工作臺單元5，龍門架4和床身6。床身6上設(shè)置有兩個Y向進(jìn)給導(dǎo)軌；工作臺單元5設(shè)置在所述床身Y向?qū)к壣稀Ｔ邶堥T架4上裝有銑削單元I的銑削單元滑臺(雙向滑臺)2、3。由計算機(jī)控制銑削單元滑臺2、3螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)使其沿z、x向運動；再由計算機(jī)控制工作臺單元滑臺的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)使其沿y方向運動，即可完成對中間尺度零件的銑削工序。圖2給出了驅(qū)動銑削單元滑臺的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的布局方式。銑削單元滑臺包括豎直方向進(jìn)給的滑臺201和水平方向進(jìn)給的滑臺208，所述豎直方向進(jìn)給的滑臺201和水平方向進(jìn)給的滑臺208之間通過第一固定裝置202連接，所述豎直方向進(jìn)給的滑臺208上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子205和第一定子203，所述第一轉(zhuǎn)子205穿過所述第一定子203和第一固定裝置202，所述第一轉(zhuǎn)子205的兩端與所述豎直方向進(jìn)給的滑臺201連接，所述第一定子203與所述第一固定裝置202固定連接；所述豎直方向進(jìn)給滑臺201通過兩個Z向?qū)к壴O(shè)置在所述第一固定裝置202上；所述水平方向進(jìn)給的滑臺208上設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子206和第二定子207，所述第二轉(zhuǎn)子206穿過所述第二定子207，所述第二轉(zhuǎn)子206的兩端通過第二固定裝置210固定，所述第二定子207通過擋板209與所述水平方向進(jìn)給的滑臺208連接，所述水平方向進(jìn)給滑臺208通過兩個X向?qū)к壴O(shè)置在橫梁上。橫梁可通過兩個立柱固定在所述床身上。第二固定裝置210對螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的第二轉(zhuǎn)子206進(jìn)行固定，螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的第二定子207和擋板209連接，通過第二定子207的轉(zhuǎn)動進(jìn)給推動與擋板209連接的水平方向進(jìn)給的滑臺208沿導(dǎo)軌X方向運動；在水平方向進(jìn)給的滑臺208上裝有第一固定裝置202，由第一固定裝置202固定螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的第一定子203，第一定子203上設(shè)置有用于提供預(yù)緊的預(yù)緊螺母204，通過第一轉(zhuǎn)子205的轉(zhuǎn)動進(jìn)給驅(qū)動豎直方向進(jìn)給的滑臺201沿導(dǎo)軌z方向運動。從而可通過計算機(jī)控制銑削單元滑臺螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)使其沿x、z向運動。圖3給出了驅(qū)動工作臺單元的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的布局方式。固定裝置305對螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子301進(jìn)行固定，螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的定子304與擋板302通過端面軸承進(jìn)行連接，這樣可以減小摩擦、減少能量損耗，考慮驅(qū)動能力的問題，定子304可采用單個驅(qū)動也可采用多個定子驅(qū)動，定子304轉(zhuǎn)動進(jìn)給推動滑臺303沿導(dǎo)軌307方向(即y方向)運動。從而可通過計算機(jī)控制工作臺單元滑臺的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)使其沿y方向運動。圖6給出了采用面內(nèi)振動驅(qū)動方式的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)。螺母套607的右端為壓電晶片組604，每片分為4塊兩組，相對兩塊為一組極化方向相反，受到一交變電壓驅(qū)動時一個伸長一個縮短，使螺母套產(chǎn)生同頻的搖擺振動，再由精密細(xì)牙螺母603提供預(yù)緊，從而驅(qū)動精密細(xì)牙螺桿602邊旋轉(zhuǎn)邊進(jìn)給。
實施例2
實施例2中，如圖4、圖5所示，采用定子固定型面外振動驅(qū)動方式螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的微細(xì)銑削機(jī)床。實施例2與實施例1的不同之處在于螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給方式采用定子固定、轉(zhuǎn)子(螺桿)進(jìn)行進(jìn)給的方式；螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式采用了面外振動驅(qū)動方式。具體而目:
圖4給出了采用定定子方式的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)的布局，固定裝置406與彈性墊片405連接，彈性墊片405與定子404連接對定子404固定而有對其振動影響較小，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子407轉(zhuǎn)動進(jìn)給，在轉(zhuǎn)子407的端部裝有圓球401，通過圓球401實現(xiàn)轉(zhuǎn)子407與擋板407的連接，從而驅(qū)動滑臺403運動。圖5給出了采用面外振動驅(qū)動方式的螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)，壓電晶片504均布在螺母套505的四周，相對為一組，同組極化方向相反受到一交變電壓驅(qū)動時一個伸長一個縮短，使螺母套產(chǎn)生同頻的搖擺振動。由精密細(xì)牙螺母503提供預(yù)緊力，從而使轉(zhuǎn)子502轉(zhuǎn)動提供進(jìn)給驅(qū)動力，再通過圓球501與滑臺連接。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，包括: 床身，所述床身上設(shè)置有兩個Y向進(jìn)給導(dǎo)軌； 工作臺單元，所述工作臺單元設(shè)置在所述床身Y向?qū)к壣希? 銑削單元，所述銑削單元位于工作臺單元上方，所述銑削單元與銑削單元滑臺連接；其特征在于， 所述銑削單元滑臺包括: 豎直方向進(jìn)給的滑臺，所述豎直方向進(jìn)給的滑臺上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子和第一定子，所述第一轉(zhuǎn)子穿過所述第一定子和第一固定裝置，所述第一轉(zhuǎn)子的兩端與所述豎直方向進(jìn)給的滑臺連接，所述第一定子與所述第一固定裝置固定連接，所述豎直方向進(jìn)給滑臺通過兩個Z向?qū)к壴O(shè)置在所述第一固定裝置上； 水平方向進(jìn)給的滑臺，所述水平方向進(jìn)給的滑臺上設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子和第二定子，所述第二轉(zhuǎn)子穿過所述第二定子，所述第二轉(zhuǎn)子的兩端通過第二固定裝置固定，所述第二定子通過擋板與所述水平方向進(jìn)給的滑臺連接，所述水平方向進(jìn)給滑臺通過兩個X向?qū)к壴O(shè)置在橫梁上； 所述豎直方向進(jìn)給的滑臺和水平方向進(jìn)給的滑臺之間通過第一固定裝置連接，所述橫梁通過兩個立柱固定在所述床身上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述第一定子上設(shè)置有用于提供預(yù)緊的預(yù)緊螺母。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述第二定子與所述擋板通過端面軸承進(jìn)行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述第一固定裝置與所述第一定子之間設(shè)置有彈性墊片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述工作臺單元通過螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)相對床身實現(xiàn)進(jìn)給。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)子和第一定子為螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)子和第二定子為螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述螺桿型進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括螺桿、螺母及其螺母套，所述螺母套通過螺母設(shè)置在螺桿上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述螺母套的一端設(shè)置有壓電振子，所述壓電振子在受到電壓激勵的情況下使所述螺母套振動，通過所述螺母套的振動以推動所述螺桿旋轉(zhuǎn)移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，其特征在于，所述螺母套上設(shè)置有4片壓電晶片，相對設(shè)置的2片壓電晶片為一組，同一組的極化方向相反；所述壓電晶片在受到電壓激勵的情況下，通過所述螺母套及其螺母推動所述螺桿旋轉(zhuǎn)移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，包括床身，所述床身上設(shè)置有兩個Y向進(jìn)給導(dǎo)軌；所述工作臺單元設(shè)置在所述床身Y向?qū)к壣?；所述銑削單元滑臺包括豎直方向進(jìn)給的滑臺和2個X向?qū)к壱约八椒较蜻M(jìn)給的滑臺，所述豎直方向進(jìn)給的滑臺上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子和第一定子，所述第一轉(zhuǎn)子的兩端與所述豎直方向進(jìn)給的滑臺連接，所述第一定子與所述第一固定裝置固定連接，所述豎直方向進(jìn)給滑臺通過兩個Z向?qū)к壴O(shè)置在所述第一固定裝置上；所述水平方向進(jìn)給滑臺通過兩個X向?qū)к壴O(shè)置在橫梁上，所述橫梁通過兩個立柱固定在所述床身上。本發(fā)明的中間尺度零件微細(xì)銑削機(jī)床，大大減小了能源的消耗，顯著節(jié)省了機(jī)床所占用的空間，實現(xiàn)了加工對象與加工裝備二者的尺度匹配。
文檔編號B23Q1/34GK103170661SQ20131010506
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者華順明, 孟玉明, 王曉軍, 樓應(yīng)侯, 王義強, 張學(xué)昌, 李鑫 申請人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院