一种直线电机驱动超高速五轴立式铣床设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com一种直线电机驱动的超高速五轴立式铣床的设计口王亮口张伟口侯延星沈阳机床(集团)有限责任公司沈阳110142摘要：随着我国航空、航天和模具等行业的不断发展和进步，其对机床加工速度和精度的要求也越来越高．而采购国外高速高精机床，价格昂贵并且还时常受到进口限制，由此可见开发具有自主知识产权的高速高精机床已迫在眉睫。介绍了一种直线电机驱动的超高速五轴立式铣床的结构、主要技术参数，详细介绍了机床主要部件的结构和特点。关键词：直线电机超高速五轴立式铣床中图分类号：TH16；TG502文献标识码：A文章编号：1000—49

2、98f2013)10—0011-02传统五轴立式机床的各轴多采用伺服电机带动丝点，并对其进行优化改进，以求达到较好的动静态特杠的方式进行传动，由于技术条件的制约，难以满足航性。空、航天和模具等行业中的一些重要零件对机床加工2主要技术参数速度和加速度的要求。近年来直线电机、高速电主轴在机床上的应用大大提升了机床加工的速度、加速度和本机床为超高速五轴立式铣床，根据用户对所要精度，提高了零件的生产效率和加工质量。文中介绍的加工零件的工艺和用户的设备需求。确定机床主要技机床是一款采用直线电机作为驱动的超高速五轴立式术参数(如表1所示)。机床的、l，轴驱

3、动均采用直线铣床。电机直接驱动，具有较高的快移速度、加速度和精度。机床主轴使用的是西安交通大学自主研发、分别使用1机床的结构形式陶瓷球轴承和水润滑轴承的两款电主轴。最高转速分直线电机驱动的超高速五轴立式铣床主要包括床别可达30000r／min和50000r／min身、左立柱、右立柱、左滑座、右滑座、横梁、滑板、滑枕、3主要部件的结构和特点电主轴及机械式双轴转台等机械部件．并由机械系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、电气系统和内J't-防护3．1床身等部件组成。机床的床身为可以承接电气柜的结构形式．如图机床总体采用门式结构，如图1所示．机械双轴转

4、2所示，这样就增大了床身的重量．提高了床身的固有台、左立柱和右立柱放置在床身上，左右立柱上分别放频率，避免或减小床身共振的产生．增加了机床的精度置了两条直线导轨．横梁通过左右滑座与立柱相配合。滑板通过滑块与横梁上面和前面的两条直线导轨配合．滑枕通过滑块与滑板前面的两条直线导轨配合，滑枕下部安装超高速电主轴：横梁在左右立柱上作前后的y向移动。滑板在横梁上作左右的向移动，滑枕在滑板上作上下的Z向移动；、y向采用直线电机直接驱动，Z向采用丝杠传动。机床的总体结构对称，具有较好的动静态特性和热稳定性。机床设计采用三维设计软件Pro／E进行零部件的三维设

5、计和造型。主要部件都使用有限元进行静态分析和模态分析．找出相应部件的薄弱}国家重基础研究发展规划(编号：2009CB724407)收稿日期：2013年4月机械制造51卷第590期2013／10回学兔兔www.xuetutu.com表1超高速五轴立式铣床主要技术参数保持性；另一两组滑块安装面在同一个面上．并与横梁前面的两根名称数值方面电气柜可直线导轨相配合，构成了一个悬臂梁结构，加上滑枕和以直接安装在主轴的质量，精度稳定性不够好。本机床滑板采用“L”转台直径／mm6400C轴行程／(。)360床身上，当机形结构，如图4所示，将两组滑块安装面放置在

6、两个相轴行程／(。)一2O～+120床X、Y轴高互垂直的平面上．有效地改善了横粱上导轨和滑块的转台最大承重／kg250速移动时，也受力状况。另外。滑板上放置的直线电机初级与横梁前X／Y／Z轴行程／mm800／560／450能够增加机床面放置的次级之间的法向磁吸力，也能改善横梁上导X／Y／Z轴快移速度／(m·rain)90／90／60的稳定性：机轨和滑块的受力状况，提高整机的精度稳定性。X／Y／Z轴加速度／(m·s。)15／15／10床运输时，机3．4机械式数控双轴转台X／Y／Z轴定位精度／mm0．008床主体可以与机床A、C轴功能主要靠机械式数

7、控双轴转台来／l，轴重复定位精度／mIll0．005电气柜整体吊实现，该设备是沈阳机床设计研究院独立设计研发的A／C轴定位精度)+-5装运输，避免一款产品，其A、C两轴传动部分齿轮啮合间隙可以通A／C轴重复定位精度／()4了电线电缆重过偏心机构调整齿轮中心距来实现，4、C两轴凸轮输电主轴最大转速／(r·min)300O0／50000复性的拆装。入与凸轮输轴啮合间隙可以通过偏心机构调整凸轮电主轴功率／kW273．2立柱副中心距来实现，4、C两轴可以任意进行角度分度、定主轴锥孔HSK—E32机床Y轴位、自锁。该设备通过调整，能够消除数控双轴转台反主

8、轴扭矩／(N·m)l5采用直线电机向间隙，设备加工装配方便，精度保持性能好。伺服电驱动，直线电机的使用也给机床设计和装配带来了一机分别安装在A轴、转台