[發明專利]剛性定位數控車床

有效

• 申請號: 201210016605.0
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102528101A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李逢曉
• 申請（專利權）人: 南京金牛機械制造股份有限公司
• 主分類號: B23B25/06
• 分類號: B23B25/06;B23B7/00;B23Q1/26;B23Q5/44
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王清義

技術領域

本技術涉及一種車床，具體地說，是一種可以保證被加工件厚度公差的剛性定位數控車床。

背景技術

對于加工厚度公差只有7um的零件，為了保證生產廠家和用戶檢測時儀器產生的合理誤差，要求零件的公差必須控制在中間差的上下2um的范圍內。這里零件的加工，對于所使用的設備，在刀具和零件安裝的基準面（即靠山）之間的距離有著非常高的要求，即重復定位的精度要求很高。刀具和零件安裝的基準面之間距離的波動就會直接造成厚度尺寸帶動波動，所以重復定位的精度越高，厚度的波動就越小。

但是目前國內普遍使用的數控車床的定位精度只能達到5-8um的范圍內，所以難于加工。為了提高定位精度，就要采用更高精度的全閉環控制的數控車床，但是它的精度也只能達到3-4um，而且價格昂貴（是普遍使用的數控車床價格的7-8倍），這就造成了加工成本的大幅提升，生產廠家和用戶均難于承受。

由于數控車床的往復運動及所達的定位點采取的是柔性的操作，由接受轉動指令的伺服電機帶動z向絲杠，由絲杠推動固定在主拖板上的絲杠螺母而實現。因為絲杠與螺母之間是運動配合，所以它們之間必然會有間隙，這就造成了指令發出的運動距離和實際的移動距離會產生誤差。要消除這種誤差，就要盡可能地提高控制系統和執行機構（絲杠、螺母、滑軌等）的精度，或進一步采用全閉環的控制模式。但是提供執行機構的精度，不論檢測與加工，難度都很大，難于實現。閉環控制雖然能夠提高精度，但同樣受到執行機構精度的約束，一旦由于制造精度達不到檢測控制精度，機床的主拖板就會在設定的位置前后產生往復的振動，以致機床無法進行加工。

因為國內常規的數控車床的本身的精度也只有6-8um，所以用國內常規的數控車床進行加工難于達到要求。如果進口國外的高精度數控車床，價格昂貴（約50萬元），而且既使使用進口的數控車，加工處兩件的精度還與該數控車精度相當。另外，對于厚度公差6-8um的零件的檢測，量具本身就有1-2um的誤差，所以對工件的厚度公差的要求就更高。

從理論上講，數控車床柔性的操作控制系統和剛性的定位（即把主拖板貼緊在與夾具有固定距離的靠山上）后，再由x向伺服電機驅動刀具進行加工，由于靠山與主拖板的接觸面是固定的，所以它可以達到距離的波動只有1-2um。但是，直接通過伺服電機把主拖板推往靠山并與之接觸是行不通的。因為主拖板移動的距離精度會造成主拖板或者傾向于略缺（及達不到與靠山理論接觸面）或者傾向于略超過主拖板與靠山的理論接觸面。只要傾向于超過理論接觸面，伺服電機就會報警，并失去所存儲的數據。

發明內容

本技術的目的是提供一種精確保證被加工件的厚度的剛性定位數控車床。

本技術的剛性定位數控車床，包括床身、具有主軸的主軸箱、z向滑軌、z向驅動機構、x向進給拖板、x向驅動機構、設置有刀具的刀架、控制系統，滑動設置在z向滑軌上的主拖板和輔助拖板，輔助拖板與帶動其沿z向滑動的z向驅動機構相連；在主軸箱下部的床身上設置有定位靠山，在主拖板設置上設置有與定位靠山在z向相對的移動靠山；主拖板和輔助拖板之間設置有帶動主拖板相對于輔助拖板沿z向滑動以使得移動靠山與定位靠山接觸或分離的定扭矩驅動機構；刀架設置在x向進給拖板上，x向進給拖板滑動設置在主拖板上；在主軸上設置有用于裝夾被加工件的夾具，夾具具有設置被加工件的裝夾面。

本技術的有益效果：使用時，通過z向驅動機構驅動主拖板和輔助拖板移動，使得移動靠山靠近定位靠山。然后z向驅動機構停止，輔助拖板不再移動。接著通過定扭矩驅動機構動作，使得主拖板相對于輔助拖板移動，直到移動靠山與定位靠山接觸。之所以使用定扭矩驅動機構，是為了保證移動靠山與定位靠山接觸時壓力是一個定值，保證了移動靠山移動的準確度。這樣，主拖板相對于定位靠山的距離是準確的，加上夾具的裝夾面相對于定位靠山的距離是準確的，所以保證了主拖板（及其上的刀具）相對于夾具的裝夾面距離是準確的，因此以本機床加工出的零件的厚度誤差極小，一般厚度公差在3-4um。另外，本機床還可以對零件進行初加工，初加工時z向驅動機構帶動輔助拖板和主拖板移動，移動靠山與定位靠山無需接觸，因此，本機床可以初加工，也可以對厚度要求十分準確的零件進行精加工。本技術使用傳統的柔性控制系統（數控系統）與剛性的靠山相結合的方式，解決了傳統的機床加工的零件厚度公差較大的問題。