磁悬浮轨道梁数控机床制造技术

一种磁悬浮轨道梁数控机床，它包括床身、立柱、主轴箱、控制系统、操作站，其特征在于：床身长达３６米，设置有由Ｘ轴消隙传动机构驱动可在床身上全长移动的立柱滑座；设置有由Ｂ轴回转机构驱动可在立柱滑座上作水平转动的立柱转座，构成Ｂ轴；立柱固定在立柱转座上；设置有可沿立柱上下移动的滑鞍；主轴箱设置在滑鞍上，由Ａ轴回转机构驱动可在垂直平面内转动，构成Ａ轴；设置有Ａ轴平衡机构；控制系统和操作站连接在滑座上，Ｘ、Ａ、Ｂ三个座标采用光栅尺测量，闭环控制。本发明专利技术解决工件就位后机床本身可以进行调整，使主轴轴线与被加工工件的表面垂直，即可加工直形工件又可加工弯曲工件以及在工件全长范围内保证高定位精度的技术的问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于金属切削机床，尤其是一种适合于磁悬浮轨道梁等超长、超重构件的金属切削数控机床。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是一种磁悬浮轨道梁数控机床，它包括床身、立柱、具有沿Y轴向移动的滑枕和主轴的主轴箱、控制系统、操作站，其特征在于床身长达36米，其上部全长设置两条直线滚动导轨，内侧全长固定一排精密齿条，设置有在床身的直线滚动导轨上可全长移动的立柱滑座，并构成X轴，立柱滑座内设置有X轴消隙传动机构和B轴回转机构；在立柱滑座上设置有可相对立柱滑座在水平平面内转动的立柱转座，并构成B轴；立柱固定在立柱转座上；设置有固定在立柱上并由其顶端的伺服电机带动的滚珠丝杠的丝母上且可沿立柱上的两条导轨上下移动的滑鞍，并构成Z轴，该滑鞍中设有A轴回转机构；主轴箱设置在滑鞍上，在A轴回转机构的驱动下可相对滑鞍在垂直平面内转动，构成A轴；设置有连接在滑鞍和滑枕转座之间的A轴平衡油缸；控制系统和操作站连接在滑座上，与滑座同步沿X轴移动，可控制X、Y、Z、A、B轴和主轴6个坐标的运动状态；X、A、B三个坐标采用光栅尺测量，闭环控制。所述的磁悬浮轨道梁数控机床，其特征在于所述的X轴消除间隙传动机构包括伺服电机、由主动斜齿轮及被动斜齿轮组成的二对斜齿轮副、轴、齿轮、齿条、液压油缸；伺服电机可经锥齿轮副降速传动后传递给二对斜齿轮副，其中一对斜齿轮副在油缸活塞的轴向力作用下产生绕其输出轴的微小角度转动，消除了齿轮与齿条间的啮合间隙。所述的磁悬浮轨道梁数控机床，其特征在于所述的B轴回转机构包括伺服电机、减速器、蜗杆蜗轮副、轴、齿轮副；该伺服电机通过减速器降速后与蜗杆蜗轮副相连，蜗杆蜗轮副设置在滑座内，与蜗轮同轴的小齿轮与固定在立柱转座上的在齿轮啮合，带动立柱转座转动。所述的磁悬浮轨道梁数控机床，其特征在于所述的A轴平衡机构包括平衡油缸、数字比例控制阀，平衡油缸设置在滑鞍和滑枕转座之间，该油缸中压力油的压力大小是随着滑枕移动及主轴箱转动的位置变化，产生电信号，经数字比例阀控制，调整平衡力矩，实现滑枕重心位置变化的动态平衡。所述的磁悬浮轨道梁数控机床，其特征在于滑座与立柱转座之间设置有夹紧与松开的夹紧器；立柱转座采用精密轴承定心，交叉滚子轴承支撑。同现有技术相比，本专利技术具有X、Y、Z三个直线坐标和A、B、两个回转坐标，全部由计算机系统控制，任意三坐标可联动，本专利技术采用立柱在水平面的回转(B轴)和主轴箱在垂直平面的回转(A轴)来实现主轴轴线与工件被加工面的垂直。A轴设有平衡机构，其中平衡油缸通过数字比例阀控制，根据滑枕移动与主轴箱转动所处的不同位置随时动态调整平衡力矩，补偿滑枕运动的重心偏移。A轴和B轴采用消隙降速传动机构、精密定心轴承支撑、光栅尺测量全闭环控制、滑动面贴塑，并在B轴上采用滚动——滑动混合摩擦副，实现了回转轴高精度、小角度分度定位，定位精度达到10”；重复定位精度达到5”。本专利技术滑座相对床身的移动(X轴)33米，导轨副采用直线滚动导轨，传动部件采用精密齿轮、齿条消隙传动机构，伺服链采用光栅尺测量闭环控制，实现了大型动立柱长距离移动的平滑控制和高精度定位，X轴的定位精度达到±0.015mm/4000mm；重复定位精度达到±0.008mm。本专利技术通过在上海磁悬浮轨道梁制梁基地的应用，各项经济技术指标均达到了设计要求，特别适合于超长、超重的大型构件和具有一定曲率的弯曲工件进行金属切削加工。下面结合附图对专利技术进行详细描述。附图说明图1为本专利技术磁悬浮轨道梁数控机床的总体结构示意图。图2为本专利技术传动系统图。图3为本专利技术X轴消隙传动的结构示意图。图4为本专利技术B轴回转结构示意图。图5为本专利技术A轴平衡机构示意图。本专利技术的传动系统如图2所示，其X、Y、Z、A、B轴和主轴11的传动机构及其传动原理如下X轴消隙传动机构(请同时参见图3)包含伺服电机20、轴21、由主动斜齿轮25与26及被动斜齿轮29和27组成的二对斜齿轮副、齿轮22和23、齿条19和液压油缸58，其传动链如下伺服电机20通过轴21带动一对啮合锥齿轮22/23转动，传递给轴24转动，轴24上的斜齿轮26和25分别与齿轮27和29啮合，带动轴28和轴30转动，轴28和轴30上的齿轮31和32与固定在床身1上的齿条19啮合，以上各轴通过轴承固定安装在滑座2上，当伺服电机20带动轴21转动时，通过锥齿轮22/23带动轴24转动，轴24上的斜齿轮25在液压油缸58活塞的轴向力作用下沿轴24向下产生位移，使斜齿轮29产生围绕轴30的微小角度转动量，这一微小角度的转动传递给齿轮32，消除了齿轮32、齿轮31与齿条19之间的啮合间隙，实现滑座2相对床身1的消隙直线运动。Z轴传动机构包括伺服电机14、滚珠丝杠15和丝母33。伺服电机14与滚珠丝杠15连接，滚珠丝杠15通过轴承固定在立柱8上，丝母33固定在滑鞍7上。启动Z轴传动链时，伺服电机14带动滚珠丝杠15转动，使与滚珠丝杠15啮合的丝母33与滑鞍7一起沿立柱8的导轨做Z向上下直线运动。Y轴传动机构包括伺服电机34、滚珠丝杠35和丝母36、伺服电机34与滚珠丝杠35连接，滚珠丝杠35通过轴承固定在主轴箱5上，丝母36固定在滑枕4上。启动Z轴传动链时，伺服电机34带动滚珠丝杠35转动，使与滚珠丝杠35啮合的丝母36与滑枕4一起沿主轴箱5的导轨作Y向直线运动。A轴回转传动机构包括伺服电机37、蜗杆38、蜗轮39、轴42和齿轮40、41，伺服电机37与蜗杆38连接，蜗杆38、轴42通过轴承固定在滑鞍7上，蜗轮39、齿轮40与轴42固定连接，齿轮41固定在主轴箱5上。启动A轴传动链时，伺服电机37带动蜗杆38、蜗轮39转动，通过轴42带动齿轮40转动，齿轮40与齿轮41啮合，实现滑枕转座5相对滑鞍7的转动。B轴回转传动机构包括伺服电机43、减速器44、蜗杆45、蜗轮46、轴47和齿轮48、49，其中伺服电机43通过减速器44与蜗杆45连接，蜗杆45、轴47通过轴承固定在滑座2上，蜗轮46和齿轮48与轴47固定连接，齿轮49固定在立柱转座3上。启动B轴传动链时，伺服电机43通过减速器44带动蜗杆45、蜗轮46转动，通过轴47带动齿轮48转动，齿轮48与齿轮49啮合，实现立柱转座3相对滑座2的转动。主轴11回转传动机构包括伺服电机50、减速器51、轴52、55和齿轮54、57、53、56。轴52、55和主轴11通过轴承固定在滑枕4上，伺服电机50、减速器51与轴52连接，齿轮53固定在轴52上，齿轮54和56固定在轴55上，齿轮57固定在主轴11上。启动主轴回转传动链时，伺服电机50通过减速器51带动固定在轴52上的齿轮53转动。齿轮53与齿轮54啮合，带动轴55转动，轴55上的齿轮57啮合，实现主轴11转动。权利要求1.一种磁悬浮轨道梁数控机床，它包括床身(1)、立柱(8)、具有沿Y轴向移动的滑枕(4)和主轴(11)的主轴箱(5)、控制系统(9)、操作站(16)，其特征在于床身长达36米，其上部全长设置两条直线滚动导轨(17)，内侧全长固定一排精密齿条(19)，设置有在床身(1)的直线滚动导轨(17)上可全长移动的立柱滑座(2)，并构成X轴，立柱滑座(2)内设置有X轴消隙传动机构和B轴回转机构；在立柱滑座(2)上设置有可相对立柱滑座(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮轨道梁数控机床，它包括床身（１）、立柱（８）、具有沿Ｙ轴向移动的滑枕（４）和主轴（１１）的主轴箱（５）、控制系统（９）、操作站（１６），其特征在于：床身长达３６米，其上部全长设置两条直线滚动导轨（１７），内侧全长固定一排精密齿条（１９），设置有在床身（１）的直线滚动导轨（１７）上可全长移动的立柱滑座（２），并构成Ｘ轴，立柱滑座（２）内设置有Ｘ轴消隙传动机构和Ｂ轴回转机构；在立柱滑座（２）上设置有可相对立柱滑座（２）在水平平面内转动的立柱转座（３），并构成Ｂ轴；立柱（８）固定在立柱转座（３）上；设置有固定在立柱（８）上并由其顶端的伺服电机（１４）带动的滚珠丝杠（１５）的丝母（３３）上且可沿立柱（８）上的两条导轨（１８）上下移动的滑鞍（７），并构成Ｚ轴，该滑鞍（７）中设有Ａ轴回转机构；主轴箱（５）设置在滑鞍（７）上，在Ａ轴回转机构的驱动下可相对滑鞍（７）在垂直平面内转动，构成Ａ轴；设置有连接在滑鞍（７）和滑枕转座（５）之间的Ａ轴平衡油缸（６）；控制系统（９）和操作站（１６）连接在滑座（２）上，与滑座（２）同步沿Ｘ轴移动，可控制Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ轴和主轴６个坐标的运动状态；Ｘ、Ａ、Ｂ三个坐标采用光栅尺测量，闭环控制。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祥明，张继昌，刘武君，黄靖宇，方宁，骆会农，洪少枝，张正纲，张世纲，
申请(专利权)人：上海磁悬浮交通发展有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]