本發(fā)明涉及數(shù)控機床制造領域，尤其是數(shù)控銑鏜床豎直方向進給運動的驅動機構。

背景技術：

數(shù)控銑鏜床的主軸箱需要沿立柱在豎直方向上下運動實現(xiàn)對零件的加工。目前，在現(xiàn)有的數(shù)控銑鏜床豎直軸的傳動結構中，一般采用單絲杠側掛箱或雙絲杠側掛箱結構，側掛箱即主軸箱安裝于立柱一側。目前較好的傳動方式為采用雙絲杠正掛箱傳動。如圖5所示，主軸箱28前端采用絲杠29傳動，后端采用液壓缸傳動25和液壓桿27傳動以平衡主軸箱后端重量。主軸箱體28在沿著立柱26上下運動時，因伺服驅動系統(tǒng)與液壓缸傳動系統(tǒng)同步性難于控制、液壓系統(tǒng)泄漏、剛性差等問題導致整個傳動系統(tǒng)的抗振性、跟隨性、系統(tǒng)剛度、精度保持性等性能較差，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，影響機床的綜合精度及使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控銑鏜床豎直軸的四絲杠驅動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)豎直軸的同步控制及重心驅動，克服豎直軸傳動系統(tǒng)剛性差、同步性差、運行不穩(wěn)定、故障率高等缺點。

本發(fā)明采用的技術方案是：

這種數(shù)控銑鏜床豎直軸的四絲杠驅動系統(tǒng)，包括四套絲杠驅動結構單元、電氣控制系統(tǒng)、豎直軸驅動程序單元，四套光柵尺測量系統(tǒng)，機床主軸箱采用正掛箱結構，其特征在于立柱垂直截面設計為中空口字形、左右對稱結構，立柱前方和后方分別布置結構相同的兩套絲杠驅動系統(tǒng)，前方兩套驅動系統(tǒng)設置的左右跨距大于后方兩套驅動系統(tǒng)跨距，豎直的四絲杠呈梯形布局；平行于各絲杠布置四根重載滾柱直線導軌，所述其中兩根前導軌布置在立柱兩內角正前面，另兩根后導軌布置在立柱中空的相對側的后部，導軌與立柱螺釘固定，每根導軌上均安裝有4個滑塊，主軸箱立面與導軌滑塊螺釘連接；上、下部絲杠軸承座通過螺釘與立柱固定，絲母與主軸箱通過螺釘相連接；運行中控制系統(tǒng)根據(jù)光柵尺反饋，對四個豎直軸驅動程序單元進行實時調整，實現(xiàn)電機同步控制，并可獨立對單個電機調速。

豎直軸的四絲杠驅動系統(tǒng)能驅動重量為10t的主軸箱，實現(xiàn)快移速度10m/min,重復定位精度0.008mm，四驅動電機慣量匹配小于1.6,Z經(jīng)檢測軸向剛度為320KN/mm,是普通機床剛度的2倍。由于采用上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、傳動系統(tǒng)剛性與絲杠直徑成正比，四根絲杠同步驅動，則傳動系統(tǒng)中絲杠的等效直徑增大，傳動系統(tǒng)剛性顯著提高。

2、在運動過程中，滑枕及主軸箱的重心軌跡位于四根絲杠軸線圍成的四邊形區(qū)域內，實現(xiàn)重心驅動，機床抗震性能提高，運行更穩(wěn)定。

3、四根絲杠同步驅動可有效降低每個電機和絲杠的負載，提高絲杠使用壽命，同時降低因傳動系統(tǒng)產生的故障率。

4、動態(tài)性能得到優(yōu)化，定位精度得到提高。

5、精度保持性能得到改善。

6、防止主軸箱脫落，安全性能得到提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正前面整體結構圖；

圖2為圖1整體結構的B-B剖視圖；

圖3為圖2其一絲杠與導軌局部結構的放大圖；

圖4為本發(fā)明整體結構圖1的A向俯視圖；

圖5為改進前的數(shù)控銑鏜床豎直軸驅動系統(tǒng)結構圖。

具體實施方式

結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的驅動系統(tǒng)結構加以說明。

數(shù)控銑鏜床豎直軸的四絲杠驅動系統(tǒng)，主要包括以下部件：立柱、線性導軌、光柵尺、上電機座、下軸承座、絲杠及絲杠螺母、電機、減速機等，整個驅動系統(tǒng)的結構見圖1～3：立柱1是垂直截面為中空口字形、左右對稱結構，豎直放置，其特征在于立柱1前方和后方分別布置結構相同的兩套絲杠驅動系統(tǒng)，在立柱1的前方對稱布置兩根前絲杠4，立柱后方對稱布置兩根后絲杠13，前方兩套驅動系統(tǒng)設置的左右跨距大于后方兩套驅動系統(tǒng)跨距，豎直的四絲杠呈梯形布局；平行于各絲杠布置四根重載滾柱直線導軌：在立柱1的兩根前絲杠4內側布置兩根滾柱線性前導軌6，分別位于主軸箱11的凸字形水平兩側；在立柱1的后部內側面放置兩條滾柱線性后導軌16，對應主軸箱凸出端兩側面。前導軌6與后導軌16均采用圖2中的導軌螺釘19與立柱1連接，每根前導軌上布置四塊前滑塊12，每根后導軌上布置四塊后滑塊17，滑塊可在導軌上精密的滑動。前、后滑塊17、12與主軸箱11使用滑塊螺釘18進行連接。每根絲杠上配置一個絲母7。絲母7采用絲母螺釘9與兩個前絲母座8、兩個后絲母座14連接，絲母7帶動絲母座一起運動。前端左右兩個前絲母座8采用絲母座螺釘15與主軸箱11前端連接，后端左右兩個后絲母座14采用絲母座螺釘15與主軸箱11后端連接。如圖4，位于立柱1頂端的電機24與直角減速機23連接，減速機的輸出端與絲杠的輸入端連接。機床控制系統(tǒng)可對四套絲杠驅動系統(tǒng)中的每個電機獨立控制。

前導軌6與后導軌16的安裝面相互垂直，采用楔形擠塊21與短螺釘22把兩前導軌6的側基準面與立柱的垂直方向的基準面緊密貼合，同時使用楔形擠塊21和短螺釘22將兩前滑塊12的基準面緊貼主軸箱11側向基準面，立柱前導軌6用于主軸箱11前后、左右方向的定位，后導軌16用于防止主軸箱11后部左右方向偏擺。凸字形水平兩側主軸箱與導軌滑塊螺釘連接；絲杠軸承座通過螺釘與立柱固定，絲母與主軸箱通過螺釘相連接；

主軸箱11體外形俯視為凸字形，中間凸出端兩后側與立柱后部內側面的兩條滾柱線性后導軌16安裝面相對，凸字形水平兩側與立柱前導軌6安裝面相對。

豎直四絲杠驅動系統(tǒng)的每一組絲杠驅動單元在結構上相同，有機床電氣控制系統(tǒng)和豎直軸驅動程序單元，每組驅動單元配備一套光柵尺測量系統(tǒng)。本機床數(shù)控系統(tǒng)對四個絲杠驅動單元中的電機同步控制，并可根據(jù)光柵尺反饋，獨立對單個電機調速。豎直軸收到運動指令后，四個驅動電機24的輸出軸作旋轉運動，帶動四個減速機23的輸出軸做旋轉運動，進而驅動兩根前絲杠4、兩根后絲杠13協(xié)同旋轉，絲母7在絲杠的帶動下在豎直方向上做直線運動，各個絲母7通過前絲母座8、后絲母座14與主軸箱固定，最終主軸箱沿著導軌在豎直方向上運動。為保證主軸箱的運行精度與協(xié)同性，如圖2，光柵尺5實時監(jiān)測各驅動系統(tǒng)的位置信息，反饋給機床電氣控制系統(tǒng)，形成全閉環(huán)控制。電氣控制系統(tǒng)根據(jù)光柵尺5的反饋信息與驅動單元的實際運行狀態(tài)，實時、動態(tài)調整各驅動單元的運行參數(shù)以使主軸箱兩側平行的上下運動。

本實施例對數(shù)控銑鏜床的豎直方向傳動系統(tǒng)采用了四絲杠驅動方式，真正實現(xiàn)了同步控制、重心驅動，減少了因液壓系統(tǒng)原因產生的故障率，提高了豎直方向傳動系統(tǒng)的剛性、跟隨性，從而提高了整機的穩(wěn)定性、精度及精度保持性。