桌面铣床、龙门式桌面铣床及组合式运动平台

摘要

本发明公开了一种桌面铣床、龙门式桌面铣床及组合式运动平台。所述桌面铣床包括：X轴运动平台、Y轴运动平台和Z轴运动平台；所述X轴、Y轴运动平台均包括滑动平台和滑动基座，所述Y轴运动平台的滑动基座固定于X轴运动平台的滑动平台上方；所述滑动基座包括形成于两侧的气浮导轨和形成于中间部分的第一凹槽；所述X轴、Y轴运动平台均包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子固定在第一凹槽底部，所述动子固定在滑动平台的底面，并与所述定子相对设置。通过上述方式，可以实现在X轴、Y轴和Z轴三个方向的进给运动、空间利用率提高。

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程领域，特别涉及一种桌面铣床、龙门式桌面铣床及组合式运动平台。

背景技术

铣床是指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床，通常铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以铣削平面、沟槽、齿轮和花键轴，还可以加工比较复杂的曲面，因此在机械制造和修理部门得到广泛应用。

然而，工业上常用的铣床结构复杂、笨重、成本高，不适合加工小型、微型零件。为了解决这些问题，市场上出现了小型的桌面铣床，具有体积小、重量轻、行程短、功耗低的特点，适合于加工小型零部件。

传统桌面铣床主要由手动进行控制，主要组成部件为X、Y、Z三轴运动平台、主轴系统及其相关附件。三轴运动平台的结构相同，手轮摇动作为动力源输入，通过丝杠导轨传动，实现平台进给，其分辨率由刻度盘决定，每刻度为0.05mm，精度低。

现有桌面铣床的进给运动是通过丝杠导轨机构实现，电机(或手动旋转)为动力源，电机转动通过联轴器驱动丝杠旋转，螺母设置在运动平台下方并驱动其沿直线导轨往复直线运动。本申请发明人在长期研发过程中，发现：丝杠螺母及导轨滑块间的相对运动分别是通过螺母内滚珠在丝杠上滚动及滑块内滚珠在导轨上滚动实现的，这样就限制了其动态响应性能，降低了铣床进给加速度及速度，从而限制了铣床加工效率的提高。此外，由于滚珠与导轨的接触等原因，即使采用超高精密级的直线导轨，其行走平行度，也仅能做到1.5um/300mm。在长期运行过程中，还会造成滚珠的磨损，导致了其运行精度的降低，进而影响铣床的加工精度。同时传统桌面铣床体积还较大，占空间较多，且移动不便。

发明内容

本发明实施例为解决现有技术中铣床进给速度慢、加工效率低以及加工精度低的问题，提供一种桌面铣床、龙门式桌面铣床及组合式运动平台。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：

提供一种桌面铣床，包括X轴运动平台、Y轴运动平台和Z轴运动平台；所述X轴和Y轴运动平台均包括滑动平台和滑动基座，所述Y轴运动平台的滑动基座固定于X轴运动平台的滑动平台上方；所述滑动基座包括形成于两侧的气浮导轨和形成于中间部分的第一凹槽；所述X轴、Y轴运动平台均包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子固定在第一凹槽底部，所述动子固定在滑动平台的底面，并与所述定子相对设置。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，工作台基座、主轴、主轴座及第一立柱；所述第一立柱竖直固定于工作台基座上，设置于X轴运动平台一侧；所述X轴运动平台设置在工作台基座上，所述Y轴运动平台固定在X轴运动平台上，所述Z轴运动平台设置在第一立柱侧面，所述主轴通过主轴座设置在Z轴运动平台上。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，所述运动平台还包括：光栅尺以及光栅尺读数头；所述光栅尺固定在任一气浮导轨的内侧壁；所述光栅尺读数头设置于光栅尺面向第一凹槽一侧，并固定于所述滑动平台的底面。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，所述滑动平台底面形成倒置的第二凹槽，所述第二凹槽覆盖滑动基座两侧的气浮导轨，所述第二凹槽两相对槽壁分别邻近气浮导轨外侧壁设置。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，所述气浮导轨上端向外延伸出第一延伸部，所述第二凹槽的槽沿向内延伸出第二延伸部，所述第二延伸部伸入第一延伸部下方。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，所述滑动平台上表面是平面，并布满多个螺纹通孔，所述滑动基座的凹槽底部是平面，并布满多个安装孔。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，所述滑动平台表面设置有垂直于气浮轨道的键槽，所述滑动基座底面设置有平行于气浮轨道的凹槽，所述桌面铣床还包括活动部件，所述活动部件凸起设置于X轴滑动平台的键槽，并嵌入Y轴滑动基座的凹槽，连接所述X轴运动平台和Y轴运动平台。

作为对本发明实施例桌面铣床的进一步改进，所述主轴是电主轴或者空气主轴。

为解决上述问题，本发明实施例的另一个技术方案是：

提供一种龙门式桌面铣床，包括：工作台基座、进给装置、主轴、主轴座、第二立柱、第三立柱和横梁；所述进给装置包括Y轴运动平台和Z轴运动平台；所述第二、第三立柱竖直固定于工作台基座上，设置于所述Y轴运动平台两侧；所述横梁两端分别连接第二、第三立柱上部，形成龙门式结构；所Y轴运动平台设置在工作台基座上，所述Y轴运动平台固定在横梁侧壁，所述主轴通过主轴座设置在Z轴运动平台上。

作为对本发明实施例龙门式桌面铣床的进一步改进，所述进给装置还包括X轴运动平台，所述X轴运动平台固定在横梁侧壁，所述Z轴运动平台设置在X轴运动平台上。

为解决上述问题，本发明实施例的另一个技术方案是：

提供一种组合式运动平台，包括：X轴运动平台和Y轴运动平台；所述X轴和Y轴运动平台均包括滑动平台和滑动基座，所述Y轴运动平台的滑动基座固定于X轴运动平台的滑动平台上方；所述滑动基座包括形成于两侧的气浮导轨和形成于中间部分的第一凹槽；所述运动平台包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子固定在第一凹槽底部，所述动子固定在所述滑动平台的底面，并与定子相对设置。

作为对本发明实施例组合式运动平台的进一步改进，所述运动平台运动还包括：光栅尺以及光栅尺读数头；所述光栅尺固定在任一气浮导轨的内侧壁；所述光栅尺读数头设置于光栅尺面向第一凹槽一侧，并固定于所述滑动平台底面。

作为对本发明实施例组合式运动平台的进一步改进，所述滑动平台底面形成倒置的第二凹槽，所述第二凹槽覆盖滑动基座两侧的气浮导轨，所述第二凹槽两相对槽壁分别邻近气浮导轨外侧壁设置。

作为对本发明实施例组合式运动平台的进一步改进，所述气浮导轨上端向外延伸出第一延伸部，所述第二凹槽的槽沿向内延伸出第二延伸部，所述第二延伸部伸入第一延伸部下方。

作为对本发明实施例组合式运动平台的进一步改进，所述滑动平台的上表面是平面，并布满多个螺纹通孔，所述滑动基座的凹槽底部是平面，并布满多个安装孔。

作为对本发明实施例组合式运动平台的进一步改进，所述滑动平台表面设置有垂直于气浮轨道的键槽，所述滑动基座底面设置有平行于气浮轨道的凹槽，所述组合式运动平台还包括活动部件，所述活动部件凸起设置于X轴键槽，并嵌入Y轴凹槽，连接所述X轴运动平台和Y轴运动平台。

本发明实施例提供一种桌面铣床、龙门式桌面铣床及组合式运动平台，在运动平台上设有气浮导轨，将直线电机与气浮导轨做成一体使得整体体积减小，可以实现高的加速度与速度，具有良好的动态响应性能，提高了加工速度和加工效率；同时气浮导轨通过高压空气润滑，摩擦阻力小，长时间运行后，也不会造成磨损，精度保持性高。

附图说明

图1是本发明实施例桌面铣床的结构示意图；

图2是本发明实施例运动平台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例进行详细说明。

请参阅图1，是本发明实施例桌面铣床的结构示意图。所述桌面铣床包括：X轴运动平台2、Y轴运动平台3和Z轴运动平台4。

并请结合图2，所述X轴运动平台2和Y轴运动平台3均包括滑动平台12和滑动基座8，所述Y轴运动平台的滑动基座8设置于X轴运动平台的滑动平台12上方。

所述滑动基座8包括形成于两侧的气浮导轨83和形成于中间部分的第一凹槽81。

所述X轴运动平台2和Y轴运动平台3均包括直线电机11，所述直线电机11包括定子(未标识)和动子(未标识)，所述定子固定在第一凹槽81底部，所述动子与定子相对设置，并固定在所述滑动平台12的底面。

在本发明实施例中，采用三轴运动平台，可以实现三轴方向进给运动，同时所述桌面铣床因为采用相同结构的运动平台，其组装更加灵活、维护也更方便，另外空间利用率提高。而且因为运动平台采用直线电机与气浮导轨的结构，动态响应高。

在本发明的另一实施例中，所述桌面铣床还包括工作台基座1、主轴5、主轴座6及第一立柱7。

所述第一立柱7竖直固定于工作台基座1上，设置于所述X轴运动平台2一侧。

所述X轴运动平台2设置在工作台基座1上，所述Y轴运动平台3设置在X轴运动平台2上，所述Z轴运动平台4设置在第一立柱7的侧面，所述主轴5通过主轴座6设置在Z轴运动平台4上。

本发明实施例的技术原理是：通电时，所述X轴运动平台2和Y轴运动平台3在由X轴和Y轴组成的平面内做直线运动，即进给运动，所述Z轴运动平台4上的主轴5上的铣刀(未标识)可以在所述平面内定位、并加工。同时，由于采用气浮导轨，即所述滑动平台12与滑动基座8相邻近的表面有多个细小气孔，在所述滑动平台12的往复运动过程中，从细小气孔中有高压空气喷出，使得所述滑动平台12与滑动基座8之间产生气膜，使两者稍微分离；同时所述滑动平台12与滑动基座8之间因为不是相互接触，其间的气膜有润滑作用，摩擦阻力很小。通电时，所述滑动平台12在直线电机产生的动力驱动下，沿着所述滑动基座8两侧的气浮导轨83直线运动，因摩擦阻力很小，其动态相应性能较高。

在本发明实施例中，在采用三轴运动平台基础上，增加工作台基座、主轴、主轴座及第一立柱，所述桌面铣床运行更加稳定。

如图2所示，在本发明另一实施例中，所述X轴运动平台2、Y轴运动平台3或Z轴运动平台4包括：光栅尺9、光栅尺读数头10。

所述光栅尺9以及光栅尺读数头10；所述光栅尺9固定在任一气浮导轨83的内侧壁；所述光栅尺读数头10设置于光栅尺9面向第一凹槽81一侧，并固定于所述滑动平台12的底面。所述光栅尺读数头10随着滑动平台12运动，实现对所述滑动平台12的高精度位置反馈。

所述滑动平台12底面形成倒置的第二凹槽(未标识)，所述第二凹槽覆盖滑动基座8两侧的气浮导轨83，所述第二凹槽两相对槽壁分别邻近气浮导轨83外侧壁设置。

所述气浮导轨83上端向外延伸出第一延伸部，所述第二凹槽的槽沿向内延伸出第二延伸部，所述第二延伸部伸入第一延伸部下方

在本发明实施例中，通过增加光栅尺9及光栅尺读数头10，实现三轴进给运动的精确定位及加工，另外采用增设第二凹槽使得运动平台结构更牢固，运行更稳定。

在本发明另一实施例中，所述滑动平台12表面布满多个螺纹通孔121；所述滑动基座8的第一凹槽81底部布满多个安装孔(未标识)；所述滑动平台12的表面和滑动基座8的底面平整。有利于通过螺钉等固定多个运动平台，方便运动平台的叠加，提高组装的灵活度，并且，还适合拆卸维修。

在本发明另一实施例中，所述滑动平台12表面设置有垂直于气浮轨道83的键槽123，所述滑动基座8底面设置有平行于气浮轨道83的凹槽85。所述桌面铣床还包括活动部件(图未示)，所述活动部件凸起设置于X轴滑动平台的键槽123，并嵌入Y轴滑动基座的凹槽85，连接所述X轴运动平台2和Y轴运动平台3。

在本发明实施例中，通过增设键槽123、凹槽85和活动部件，方便X轴和Y轴叠加，优选的，所述X轴运动平台和Y轴运动平台垂直叠加在一起。

在本发明另一实施例中，所述X轴运动平台2、Y轴运动平台3、Z轴运动平台4结构相同(但此时所述Z轴运动平台4至少在其气浮导轨末端设置有挡板等类似结构，以保证滑动平台不会掉落)，也可以是所述X轴运动平台2、Y轴运动平台3结构相同，即X轴运动平台2、Y轴运动平台3采用直线电机11和气浮导轨83相结合的方式，而Z轴既可以采用直线电机11和气浮导轨83相结合的方式，又可以采用采用直线电机11和丝杠导轨的方式。

在本发明实施例中，可以根据不同需要进行不同选择，组合更灵活、形式多样。

在本发明另一实施例中，所述主轴5是电主轴或空气主轴。一般选用电主轴，因为选用电主轴成本低。但优选为空气主轴，因空气主轴转速高、主轴径向跳动及轴向跳动小，更适合所述桌面铣床的要求。

在本发明另一实施例中，所述工作台基座1设置于桌面铣床最下方，所述工作台基座1材料是大理石或者花岗岩或者混凝土。因为选用这几种材料成本低，但是平稳度高、温度影响小。

本发明实施例提供的一种桌面铣床，在运动平台上设有气浮导轨，将直线电机与气浮导轨做成一体使得整体体积减小，可以实现高的加速度与速度，具有良好的动态响应性能，提高了加工速度和加工效率；所述铣床采用X轴、Y轴和Z轴运动平台，X轴运动平台和Y轴运动平台相互叠加在一起，在实现了不同方向的进给的同时，并没有增加整体的体积，提高可空间利用率；进一步，X轴运动平台和Y轴运动平台通过安装孔进行安装，安装结构简单方便，便于拆卸。

本发明实施例还提供一种龙门式桌面铣床，所述龙门式桌面铣床包括：工作台基座(可参阅图1)、进给装置(可参阅图1)、主轴(可参阅图1)、主轴座(可参阅图1)、第二立柱(图未示)、第三立柱(图未示)和横梁(图未示)。

所述进给装置包括Y轴运动平台和Z轴运动平台；所述第二、第三立柱竖直固定于工作台基座上，设置于所述Y轴运动平台两侧；所述横梁连接第二、第三立柱，形成龙门式结构；所Y轴运动平台设置在工作台基座上，所述Y轴运动平台固定在横梁侧壁，所述主轴通过主轴座设置在Z轴运动平台上。

参阅图2，所述Y轴或Z轴运动平台包括：滑动平台、滑动基座、光栅尺以及光栅尺读数头；所述滑动基座包括形成于两侧的气浮导轨和形成于中间部分的第一凹槽，所述光栅尺固定在任一气浮导轨的内侧壁，所述光栅尺读数头设置于光栅尺正上方，并固定于所述滑动平台的底面；所述Y轴或Z轴运动平台还包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子固定在第一凹槽底部，所述动子与定子相对设置，并固定在所述滑动平台的底面。

在本发明实施例中，通过采用龙门式结构，可以在Y轴方向上精确定位，主轴上的铣刀也可以在由X轴和Y轴组成的平面内精确定位，施行加工。

在本发明龙门式桌面铣床的另一实施例中，所述进给装置还包括X轴运动平台，所述X轴运动平台固定在横梁侧壁，所述Z轴运动平台设置在X轴运动平台上。所述X轴、Z轴运动平台和第二、第三立柱形成动龙门式结构。

在本发明实施例中，因为主轴可以在X轴方向上任意移动，主轴上的铣刀也可以在由X轴和Y轴组成的平面内精确定位，施行加工。

在本发明实施例桌面铣床中，通过在工作台基座上设置X轴、Y轴，和在固定于工作台基座的立柱侧面上设置Z轴运动平台，提高桌面铣床动态响应性能、精度、缩小体积。

本发明实施例一种组合式运动平台，包括X轴运动平台和Y轴运动平台(请参阅图2)。

所述X轴和Y轴运动平台均包括滑动平台12、滑动基座8，所述滑动平台12设置于滑动基座8上方。

所述滑动基座8包括形成于两侧的气浮导轨83和形成于中间部分的第一凹槽81。

所述运动平台包括直线电机(未标识)，所述直线电机包括定子和动子，所述定子固定在第一凹槽81底部，所述动子与定子相对设置，并固定在所述滑动平台12的底面；所述Y轴运动平台的滑动基座8固定于X轴运动平台的滑动平台12上方。

在本发明实施例中，通过叠加X轴、Y轴运动平台，能提高空间利用率，同时采用与直线电机与气浮导轨相结合的方式，动态响应能力提高，运行更稳定。

在本发明另一实施例中，所述运动平台包括：光栅尺9和光栅尺读数头10。

所述光栅尺9固定在任一气浮导轨83的内侧壁；所述光栅尺读数头10设置于光栅尺9面向第一凹槽81一侧，并固定于所述滑动平台12底面。

所述滑动平台12底面形成倒置的第二凹槽(未标识)，所述第二凹槽覆盖滑动基座8两侧的气浮导轨83，所述第二凹槽两相对槽壁分别邻近气浮导轨83外侧壁设置。

所述气浮导轨83上端向外延伸出第一延伸部，所述第二凹槽的槽沿向内延伸出第二延伸部，所述第二延伸部伸入第一延伸部下方

在本发明实施例中，通过增加光栅尺9及光栅尺读数头10，实现三轴进给运动的精确定位及加工，另外采用增设第二凹槽使得运动平台结构更牢固，运行更稳定。

在本发明另一实施例中，所述滑动平台12表面布满多个螺纹通孔121；所述滑动基座8的第一凹槽81底部布满多个安装孔(未标识)；所述滑动平台的表面和滑动基座的底面平整。

在本发明实施例中，通过设置螺纹通孔121和多个安装孔，有利于通过螺钉等固定多个运动平台，方便运动平台的叠加，提高组装的灵活度，并且，还适合拆卸维修。

在本发明另一实施例中，所述滑动平台12表面设置有垂直于气浮轨道83的键槽123，所述滑动基座8底面设置有平行于气浮轨道83的凹槽85。所述桌面铣床还包括活动部件(图未示)，所述活动部件凸起设置于X轴滑动平台的键槽123，并嵌入Y轴滑动基座的凹槽85，连接所述X轴运动平台2和Y轴运动平台3。

在本发明实施例中，通过增设键槽123、凹槽85和活动部件，方便X轴和Y轴叠加。

在本发明另一实施例中，所述直线电机11是长初级短次级型。其制造成本低、运行费用少。

以上所述仅为本发明的实施例并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。