专利名称：瓷嵌体数控机的制作方法
技术领域：
(一)、所属领域本实用新型涉及的是一种机床，具体地说是一种用于牙体窝洞填充用瓷嵌体加工的数控机。
(二)、背景技术目前，在国际上已出现了加工牙冠、嵌体、贴面的通用型数控加工机。例如德国西诺德公司生产的这种通用型加工机采用的是卧式布局，圆柱坐标系，双电主轴的三维成型加工模式。该机所用的坯料是德国维他公司为其配套特制的块状毛坯，最适合于加工牙冠，也可以用来加工嵌体。但加工嵌体时，瓷坯的用料不合理，磨具损耗大，工时长。此外，其结构复杂、造价高，用来加工嵌体的针对性差，浪费较大。
(三)、发明内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、加工精度高、造价低，材料消耗少的瓷嵌体数控机。
本实用新型的目的是这样实现的它包括机座、床身，安装在床身上的主轴部件，安装在机座上的工作台，床身上镗有与主轴部件外径相等的主轴孔，主轴孔壁上开有收缩口，主轴部件套在主轴孔中，主轴部件由主轴、主轴外的线圈、线圈外的冷却水套、主轴与冷却水套之间的高速轴承和安装在主轴下端的筒夹组成，主轴上端安装升降调节手轮，工作台由纵向移动滚动导轨、横向移动滚动导轨，分别安装在纵、横向移动滚动导轨上的纵、横向驱动步进电机组成，工作台上安装有瓷棒夹具，瓷棒夹具安置在冷却水槽内，工作台及冷却水槽外设置有防水防尘罩。
本实用新型还可以包括这样一些结构特征1、在床身的下部设置冷却水箱。
2、在主轴冷却水的排水管上设置断流监控报警器。
3、床身呈弓臂式，床身断面为中空的矩形。
4、在床身上安装有工作台横向位移光栅传感器和纵向位移光栅传感器，在纵横向移动滚动导轨的两端安装有磁感应限位传感器。
本实用新型的主要优点体现在1、采用立式布局，二维成型方法，单一主轴。与现有卧式双主轴、三维成型的同类机床相比，具有结构简化、布局合理、使用、维修简便，单一工艺类型专用设备，在毛坯利用上节约原材料，工艺方案先进，磨削负荷小，节约能源，而且振动小，工作平稳，加工质量高。
2、将水箱设计在机床底部，既起到循环供水，分离沉积物作用，又调整了机床的操作高度。
3、在主轴顶部设置升降调节螺母，结构十分简单、动作灵活，工作可靠，操作方便，比起一般采用单独丝杆、齿条、凸轮、杠杆等方法，不需要另增加一些传动件。
4、采用精密数控工作台，预紧式滚珠丝杠副及滚动导轨副，可消除传动过程中引起的传动间隙，尤其在突然反向运动时，因传动间隙的存在，将大大影响加工精度。预紧调整方法为滚珠42的实际尺寸比滚珠架与导轨体上滚道之间的实际间隙大，采取强制压入的方法装配，产生一定的弹性变形，有微小过盈量，而成为零间隙传动。
精密滚珠丝杠副是使螺母45与48上的滚道与滚珠丝杠上的滚道在轴向有一微小错位，用来消除配合间隙，达到紧密接触，如继续加大错位位移量，则使其产生弹性变形，而出现过盈配合，实现零接触传动，无间隙下工作，不出现“喘气”现象。
5、主轴14在床身23上的固定夹紧方式，是新提出的一种靠弹性回弹作用，使整个孔壁的内表面都接触主轴外表面的“包裹”式夹紧。由于接触面积大、吸振、夹紧可靠，不存在主轴因夹紧向夹压方向径向位移，造成一定间隙。
由于该机主轴是在超高速(42000r.p.m)下工作，主轴的摆动能引起噪音、振动，使磨具的正常工作受很大影响，而主轴产生摆动的原因则是由其夹紧方式决定的。
弹性回弹夹紧的原理是先按照主轴部件外径尺寸的大小在床身上镗出主轴孔，选取间隙配合。加工完孔后，再铣出开口。由于铸铁材质有一定弹性，在切割加工时由于切削力引起的应力及切削热和铸造时残余应力的综合影响，使得主轴孔在铣出开口后，内应力释放，孔型变扁，开口宽度变小，出现回弹现象。为使主轴部件能顺利装入，先拧紧螺钉41使开口量加大，当主轴部件装入后，旋转手轮15调节好上下位置，立即将螺钉41松动，则主轴孔开始收缩，将主轴部件紧紧抱住，实现对其“包裹”式夹紧。
6、采用浸水式冷却方式比常用的喷淋或注水式冷却有以下优点工作时冷却水没有飞溅现象，不存在喷出的水造成电气线路短路、锈蚀机件、污染环境的问题，水箱中的水没有消耗，不需要补水，节约水资源，减少加工费用；不需要对滚动导轨和滚珠丝杆的外露表面采取必要的防护措施，因这些部件进水后不仅引起锈蚀，更重要的是破坏了润滑条件，造成精密部位的磨损，影响机床的工作精度，使步进电机负荷增大；能比较清晰地观察磨削的工作情况，冷却充分。浸水式冷却方式在磨削加工的各种磨床上尚未见报到。
浸水式冷却的工作原理是将紧固在夹套58上的砂针2通过手轮15使其在水槽12中移动到指定位置，使冷却水面浸没砂针的工作部位。
7、电主轴冷却回水断流监控报警器20是保证该机正常运行的重要条]件。由于我国自来水质差、易结垢，水中机械微粒多，沉淀后易堵塞管路。一般电主轴的冷却水管内径只有3mm左右，况且主轴水套很深，堆积物增多后影响散热条件，使电主轴寿命下降。电主轴在42000转运转时，要求润滑可靠，冷却充分，否则几分钟内就引起定子线圈冒烟，主轴轴承部抱紧，冷却不好，轴承发热，受热膨胀，减少了间隙，加剧磨损，更加发热，是一个恶性循环。采用断流控制器20后，可随时发出信号，自动切断电源，使主轴停止转动。
8、该机采用“弓臂式”床身，大尺寸中空式矩形断面基于以下出发点从强度(抵抗破坏能力)角度出发，采用有限元法进行优化设计，可科学的节省原材料，降低造价，外观造型也比较单薄。但主要问题是本机切削负荷不大，磨削力很小，强度条件不作为考虑的主要原因。由于主轴42000r.p.m，因惯性离心力引起的振动是十分可怕的。当外干扰频率与系统的固有频率接近时就产生共振。而系统固有频率的数值取决于系统的质量和刚度系数。因此，采用大尺寸断面可增大其惯性矩的数值，远离共振区，因而提高刚度(抵抗变形的能力)意义重大，可吸收振动、降低噪音、工作平稳。
采用中空矩形截面是因为面积相同条件下，断面的惯性矩数值大。
在微小型机床设计中，大尺寸中空式断面结构是罕见的。人们往往过多地看重轻巧和造型。本机采用这种结构完全是从实用出发，改善其动力特性。
9、采用ER筒夹33是因为其有较宽的夹紧范围，不像一般的弹性夹头只能用于夹固特定的一种尺寸。并且ER筒夹工作时，夹套58在螺帽57作用下，内径的工作区大，不像一般的悬臂变形，只靠近外端收紧，这种夹具夹紧时，接触面积大，使得砂针在夹头内沿整个轴向与ER筒夹的内表面都接触，因而夹紧稳定性好，工作可靠，避免了磨削时引起砂针的偏摆、振动。
10、该机的床身23与底座27采用装配式结构，而不是另一种常见的整体式结构。因为整体式结构虽刚度大，但底座上用于安装工作台的平面的加工及钻孔将十分困难，而且铸造工艺性也很差。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的侧视图；图3是主轴的结构示意图；图4是工作台的装配图；图5是图4的侧视图；图6是图1中床身的I-I断面的剖视图；图7是图4的K向视图；图8是图5的III-III剖视图；图9是主轴冷却水的排水管上的断流监控报警器的构造示意图；图10是图2的II-II断面剖视图；图11是筒夹轴向断面图。
(五)、具体实施方案
以下结合附图举例对本实用新型做更详细地描述结合图1和图2，瓷嵌体数控机的组成包括机座27、床身23，安装在床身上的主轴部件14，安装在床身上的工作台10，床身与机座之间由连接螺钉22固定。同时结合图6，床身上镗有与主轴部件外径相等的主轴孔，主轴孔壁上开有收缩口a，床身上设置对主轴回弹夹紧用螺钉41，主轴部件套在主轴孔中。同时结合图3，主轴部件由主轴29(同时也是转子)、主轴外的线圈套30(同时也是定子)、线圈套外的冷却水套31、主轴与定子水套之间的高速轴承32和安装在主轴下端的筒夹33组成，主轴上端安装升降调节手轮15，主轴部件上还带有冷却水进水管16、排水管18，在主轴冷却水的排水管上设置断流监控报警器20。同时结合图9，断流监控报警器的组成包括断流监控报警器绝缘水管50及其中的水流51、上端管接头52、绝缘套筒53、安装在绝缘套筒53内与水流51接触的导电金属片54、下端管接头55和下端管接头上的接地导线56。同时结合图4、5、7和8，工作台由纵向移动滚动导轨35、横向移动滚动导轨36、分别安装在纵、横向移动滚动导轨上的纵、横向驱动步进电机38、34组成；滚动导轨44外设置滚动导轨支撑滚珠42、滚珠架43；横向移动滚动导轨的两端分别设置横向移动限位传感器37，纵向移动滚动导轨的两端分别设置纵向移动限位传感器40。工作台台面39安装在横向移动导轨上。工作台上安装有瓷棒夹具11，瓷棒夹紧在瓷棒夹具上，瓷棒夹具外设置冷却水槽12，工作台及冷却水槽外设置有防水防尘罩13。冷却水槽上装有进水管及控制阀24和出水管及控制阀25。在床身的下部设置冷却水箱28。机座上安装有供水泵21。同时结合图10，床身呈弓臂式，床身断面为中空的矩形。在床身上安装有工作台横向位移光栅传感器9和纵向位移光栅传感器26。
本实用新型的使用方法为1、首先将长条状瓷棒(毛坯)夹固在夹具11上，按尺寸要求调整好其外伸长度。
2、起动电主轴14，同时打开进水管16及排水管18，断流监控器20开始工作，当遇到断流时，立即报警，切断电源，使主轴停止转动，防止定子线圈烧毁和主轴因轴承发热而“抱住”。
3、步进电机自动启动，在光栅尺9、27检测下，开始磨削。
4、当磨削达到加工要求时，由光栅传感器发出信号，整机停止工作，完成一个瓷嵌体加工。
5、经过一段延时之后，计算机发出指令，自动退力，工件19远离磨削区，退回到指定位置，由限位控制器37、40发出信号工作台停止移动。
权利要求1.一种瓷嵌体数控机，它包括机座、床身，安装在床身上的主轴部件，安装在机座上的工作台，其特征是床身上镗有与主轴部件外径相等的主轴孔，主轴孔壁上开有收缩口，主轴部件套在主轴孔中，主轴部件由主轴、主轴外的线圈、线圈外的冷却水套、主轴与冷却水套之间的高速轴承和安装在主轴下端的筒夹组成，主轴上端安装升降调节手轮，工作台由纵向移动滚动导轨、横向移动滚动导轨，分别安装在纵、横向移动滚动导轨上的纵、横向驱动步进电机组成，工作台上安装有瓷棒夹具，瓷棒夹具安置在冷却水槽内，工作台及冷却水槽外设置有防水防尘罩。
2.根据权利要求1所述的瓷嵌体数控机，其特征是在床身的下部设置冷却水箱。
3.根据权利要求1或2所述的瓷嵌体数控机，其特征是在主轴冷却水的排水管上设置断流监控报警器。
4.根据权利要求1或2所述的瓷嵌体数控机，其特征是床身呈弓臂式，床身断面为中空的矩形。
5.根据权利要求3所述的瓷嵌体数控机，其特征是床身呈弓臂式，床身断面为中空的矩形。
6.根据权利要求1、2或5所述的瓷嵌体数控机，其特征是在床身上安装有工作台横向位移光栅传感器和纵向位移光栅传感器，在纵横向移动滚动导轨的两端安装有磁感应限位传感器。
7.根据权利要求3所述的瓷嵌体数控机，其特征是在床身上安装有工作台横向位移光栅传感器和纵向位移光栅传感器，在纵横向移动滚动导轨的两端安装有磁感应限位传感器。
8.根据权利要求4所述的瓷嵌体数控机，其特征是在床身上安装有工作台横向位移光栅传感器和纵向位移光栅传感器，在纵横向移动滚动导轨的两端安装有磁感应限位传感器。
专利摘要本实用新型提供的是一种瓷嵌体数控机。它包括机座、床身，安装在床身上的主轴部件，安装在机座上的工作台，床身上镗有主轴孔，主轴孔壁上开有收缩口，主轴部件套在主轴孔中，主轴上端安装升降调节手轮，工作台由纵向移动滚动导轨、横向移动滚动导轨，分别安装在纵、横向移动滚动导轨上的纵、横向驱动步进电机组成，工作台上安装有瓷棒夹具，瓷棒夹具安置在冷却水槽内，工作台及冷却水槽外设置有防水防尘罩。本实用新型的装置具有结构简单、加工精度高、造价低，材料消耗少等优点。
文档编号B28D1/32GK2721364SQ20042001904
公开日2005年8月31日 申请日期2004年6月2日 优先权日2004年6月2日
发明者白滨, 栾晓明, 白元立 申请人:白滨, 栾晓明, 白元立