专利名称：一种直线电机进给系统结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数控车床的一种新型进给系统结构，具体为一种直线电机进给系统结构，应用直线电机技术，代替传统的滚珠丝杠和伺服电机进给系统结构，为国内数控机床采用直线电机技术，实现高速进给提供技术储备。
背景技术：
一般数控车床的进给系统结构，都是由伺服电机通过连轴器与滚珠丝杠和螺母副连接，将伺服电机的旋转运动通过丝杠和螺母副转变为直线运动，这种结构在数控机床上已经普遍采用。其不足之处在于丝杠传动存在反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种直线电机进给系统结构，采用直线电机传动，把进给传动链的长度缩短为零，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点，体现了直线电机独有的高速、高加速度、低噪音、高精度的特性。本实用新型解决的技术问题是1、直线电机的隔磁、防屑问题；2、进给移动部件的轻化及防撞击结构；3、在斜置机床床身上，X轴采用直线电机的断电自锁问题。
本实用新型的技术方案是一种直线电机进给系统结构，包括滑板、直线电机、直线滚动导轨副、导轨锁紧块，直线电机的初级部构芯固定在滑板上，次级部构芯固定在床鞍上，床鞍与其上的滑板之间通过X轴直线滚动导轨副相配合，床鞍、滑板分别与X轴直线滚动导轨副的X轴导轨和可沿X轴导轨滑动的X轴滑块连接，通过直线电机的初级部构芯带动滑板及安装于滑板上的刀架作直线运动。
所述进给系统结构安装在斜置结构的机床床鞍上，机床床鞍与机床床身之间通过Z轴直线滚动导轨副相配合，床身、床鞍分别与Z轴直线滚动导轨副的Z轴导轨和可沿Z轴导轨滑动的Z轴滑块连接，机床床鞍沿Z轴直线滚动导轨副作直线运动。
所述X轴直线滚动导轨副上安装液压式直线导轨锁紧块，导轨锁紧块固定在滑板下平面上，在不锁紧的状态下，可沿导轨方向移动。
所述床鞍、滑板侧面装有与数控系统相连的高精度直线位移传感器。
所述床鞍、滑板前、后两端面上分别装有全封闭隔磁、防屑的前、后防护拉罩。
所述床鞍前面和后面上分别装有防撞击死挡铁结构，滑板的侧面装有缓冲装置。
所述直线电机由机床的数控系统控制。
本实用新型的有益效果1.本实用新型包括床鞍、滑板、直线电机、直线滚动导轨副、导轨锁紧块、直线位移传感器、全封闭拉罩、防撞击死挡铁结构及缓冲装置。由直线电机带动滑板沿滚动导轨副作直线运动。由于无中间传动环节，减少了丝杠传动的摩擦，降低机床的噪声，也使它的运动速度有很大提高。一般机床的运动速度为20m/min，加速度0.5G，采用直线电机机床的运动速度可达60m/min，加速度可达1～1.5G，减少加工的辅助时间，提高了生产效率。
2.本实用新型取消了丝杠等传动件，减少了丝杠传动滞后所带来的跟踪误差，通过高精度直线位移传感器进行位置检测反馈控制，提高了机床的定位精度，同时提高了机床的加工精度。机床的定位精度为0.006mm，重复定位精度为0.003mm。
3.本实用新型用直线电机代替传统的滚珠丝杠和伺服电机进给系统结构，将引起机床行业的传动进给系统的机械结构发生突变，使机床的加工精度、生产效率等性能指标得到很大的提高。
图1是本实用新型的总体示意图。
图2是本实用新型直线电机安装截面示意图。
图3是本实用新型导轨锁紧块安装示意图。
图4是图3的侧视图。
图中，1、床身；2、床鞍；3、后防护拉罩；4、缓冲装置；5、刀架；6、滑板；7、前防护拉罩；8、Z轴滑块；9、X轴滑块；10、次级部构芯；11、初级部构芯；12、位移传感器；13、导轨锁紧块；14、Z轴导轨；15、X轴导轨；16死挡铁；17撞块；18死挡铁。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
如图1-4所示，本实用新型进给系统结构安装在斜置床身1的工作面上，可沿Z轴直线滚动导轨副在Z轴方向作直线运动，X轴直线滚动导轨副固定在安装于斜置床身1的床鞍2上，通过直线电机的初级部构芯11带动滑板6及安装于滑板6上的刀架5作X轴方向的直线运动。Z轴直线滚动导轨副由Z轴导轨14和安装于Z轴导轨14上的Z轴滑块8构成，X轴直线滚动导轨副由X轴导轨15和安装于X轴导轨15上的X轴滑块9构成。X轴为图1中纸面平行于床鞍方向，Z轴为图1中垂直于纸面方向。
如图1所示，机床床身1上安装有机床床鞍2，本实用新型进给系统结构安装在斜置结构的机床床鞍2上，床鞍2的工作面与水平面夹角为45°，机床床鞍2与机床床身1之间通过Z轴直线滚动导轨副相配合，床身1、床鞍2分别与Z轴直线滚动导轨副的Z轴导轨14和可沿Z轴导轨14滑动的Z轴滑块8连接，机床床鞍2沿Z轴直线滚动导轨副作直线运动。防撞击死挡铁16安装于床鞍2的前面中间位置，17是固定在滑板6上的撞块。图中4为滑板6运动时的缓冲装置，缓冲装置4由液压油和弹簧配合使用实现缓冲，缓冲装置4安装在滑板6的侧面，18是固定在床鞍2的死挡铁。前防护拉罩7和后防护拉罩3分别与滑板6和床鞍2连接，形成封闭的空间。由于防护拉罩采用的特殊材料(不锈钢)和这种封闭的结构，可以阻挡机床加工过程中的切屑和切削液、有效的隔离直线电机的磁场作用、实现高速、高加速度的运动。
如图2所示，直线电机由初级部构芯11和次级部构芯10组成，次级部构芯为永磁板，直线电机的初级部构芯11固定在滑板6上，次级部构芯10固定在床鞍2上，床鞍2与其上的滑板6之间通过X轴直线滚动导轨副相配合，床鞍2、滑板6分别与X轴直线滚动导轨副的X轴导轨15和可沿X轴导轨15滑动的X轴滑块9连接。当给直线电机通电后，由于磁场的作用而产生电磁推力，使滑板6沿X轴直线滚动导轨副作直线运动。床鞍2、滑板6侧面装有高精度直线位移传感器12(精度为±3μm/1000mm左右)，它由标尺和扫描单元组成，标尺安装在滑板6上，扫描单元安装在床鞍2上，由它和数控系统控制来检测滑板和刀架的运动精度。导轨锁紧块13固定在滑板6下平面上，置于X轴滑块9的中间。
如图3、4所示，导轨锁紧块13内装有碟形弹簧和液压油缸。在工作状态时，液压油缸通过活塞作用在碟形弹簧上，使导轨锁紧块13与X轴直线滚动导轨副的X轴导轨15之间产生一定的间隙，不影响直线电机的运动，当直线电机不工作或断电时，在数控系统上控制使液压阀延时断电，迅速换向使液压油卸回油箱，碟形弹簧将导轨锁紧块13压紧在X轴直线滚动导轨副的X轴导轨15上，实现X轴直线滚动导轨副断电时自锁，防止移动部件下滑。这种结构油缸行程短，动作可靠，反应速度快，在＜0.1S既可实现自锁，而且结构简单，尺寸小，质量轻。解决了在斜置机床床身上，X轴采用直线电机的断电自锁问题。
权利要求1.一种直线电机进给系统结构，其特征在于包括滑板、直线电机、直线滚动导轨副、导轨锁紧块，直线电机的初级部构芯(11)固定在滑板(6)上，次级部构芯(10)固定在床鞍(2)上，床鞍(2)与其上的滑板(6)之间通过X轴直线滚动导轨副相配合，床鞍(2)、滑板(6)分别与X轴直线滚动导轨副的X轴导轨(15)和可沿X轴导轨(15)滑动的X轴滑块(9)连接，通过直线电机的初级部构芯(11)带动滑板(6)及安装于滑板(6)上的刀架(5)作直线运动。
2.按照权利要求1所述的直线电机进给系统结构，其特征在于所述进给系统结构安装在斜置结构的机床床鞍(2)上，机床床鞍(2)与机床床身(1)之间通过Z轴直线滚动导轨副相配合，床身(1)、床鞍(2)分别与Z轴直线滚动导轨副的Z轴导轨(14)和可沿Z轴导轨(14)滑动的Z轴滑块(8)连接，机床床鞍(2)沿Z轴直线滚动导轨副作直线运动。
3.按权利要求1所述的直线电机进给系统结构，其特征在于所述X轴直线滚动导轨副上安装液压式直线导轨锁紧块(13)，导轨锁紧块(13)固定在滑板(6)下平面上。
4.按权利要求1所述的直线电机进给系统结构，其特征在于所述床鞍(2)、滑板(6)侧面装有与数控系统相连的直线位移传感器(12)。
5.按权利要求1所述的直线电机进给系统结构，其特征在于所述床鞍(2)、滑板(6)前、后两端面上分别装有全封闭隔磁、防屑的前、后防护拉罩(7、3)。
6.按权利要求1所述的直线电机进给系统结构，其特征在于所述床鞍(2)前面和后面上分别装有防撞击死挡铁(16、18)，滑板(6)的侧面装有缓冲装置(4)。
7.按权利要求1所述的直线电机进给系统结构，其特征在于所述直线电机由机床的数控系统控制。
专利摘要本实用新型属于数控车床的一种新型进给系统结构，具体为一种直线电机进给系统结构。本实用新型进给系统结构中装有导轨锁紧块、直线位移传感器、全封闭拉罩、防撞击死挡铁结构及缓冲装置。本实用新型进给系统结构安装在斜置床身的工作面上，可沿Z轴直线滚动导轨副作直线运动，X轴直线滚动导轨副固定在床鞍上，通过直线电机的初级部构芯带动滑板及刀架作X轴方向的高速、高加速度直线运动。本实用新型用直线电机代替传统的滚珠丝杠和伺服电机进给系统结构，将引起机床行业的传动进给系统的机械结构发生突变，使机床的加工精度、生产效率等性能指标得到很大的提高，为国内数控机床采用直线电机技术，实现高速进给提供技术储备。
文档编号B23Q11/00GK2868543SQ20052014589
公开日2007年2月14日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者赵江浩, 蒋朝霞, 郗景河, 陈良义, 肖学东, 韩麟, 韩爱礼, 倪帆, 李林 申请人:沈阳第一机床厂