[发明专利]一种超精密机床的垂直运动轴系

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床的垂直运动轴系，具体涉及一种超精密机床的垂直运动轴系，属于机械加工设备技术领域。

背景技术

垂直运动轴系是多轴超精密机床设计中较为复杂的部分，通常主要包括旋转轴和垂直运动轴，在多轴机床中应用广泛。传统垂直运动轴系多应用于立式多轴铣床，且主轴多为竖直方向安装。传统垂直运动轴系难以适用于面向复杂微细结构加工的超精密机床。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统垂直运动轴系难以适用于面向复杂微细结构加工的超精密机床的问题，进而提供一种超精密机床的垂直运动轴系。

本发明的技术方案是：一种超精密机床的垂直运动轴系包括气体静压主轴、垂直运动轴溜板、丝杠螺母座、力矩电机、滚珠丝杠、丝杠轴承座、横梁、主轴电机座、卸荷气缸、主轴电机和两个立柱，垂直运动轴溜板的纵向高度小于立柱的纵向高度，垂直运动轴溜板包括垂直运动轴前溜板、垂直运动轴中溜板和垂直运动轴后溜板，两个立柱左右并列设置在X轴溜板上，垂直运动轴中溜板滑动连接在两个立柱之间，立柱为垂直运动轴中溜板提供导轨功能，垂直运动轴中溜板的前侧安装有垂直运动轴前溜板，垂直运动轴中溜板的后侧安装有垂直运动轴后溜板，垂直运动轴前溜板、垂直运动轴中溜板和垂直运动轴后溜板的中心均开有贯穿圆孔，气体静压主轴安装在垂直运动轴前溜板和垂直运动轴中溜板的贯穿圆孔内，主轴电机座安装在垂直运动轴中溜板和垂直运动轴后溜板的贯穿圆孔内，主轴电机安装在主轴电机座内，气体静压主轴的后端与主轴电机座内的主轴电机连接，横梁安装在两个立柱的上端面上，横梁的中心开有中心孔，丝杠轴承座安装在中心孔上，丝杠轴承座上安装有力矩电机，滚珠丝杠的下端穿过丝杠轴承座和横梁的中心孔与置于横梁下方的丝杠螺母座相连接，丝杠螺母座安装在垂直运动轴中溜板上，滚珠丝杠的上端与力矩电机连接，滚珠丝杠由力矩电机驱动，所述垂直运动轴中溜板与X轴溜板之间连接有卸荷气缸。

进一步，超精密机床的垂直运动轴系还包括配重块，所述配重块安装在垂直运动轴后溜板上。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明的超精密机床的垂直运动轴系的运动利用液体静压支撑，立柱为垂直运动轴溜板提供导轨功能。垂直运动轴系的重力平衡依靠卸荷气缸来实现。垂直运动轴的驱动利用电机和滚珠丝杠实现。优点为：(1)垂直运动轴系中的立柱充当垂直运动轴的导轨功能，旋转轴部件置于溜板中空区域，结构紧凑；(2)静态和动态刚度高；(3)能满足面向复杂微细结构加工机床的需要；(4)精度高，抗干扰能力强，动态运动性能好。

附图说明

图1是本发明的一种超精密机床的垂直运动轴系的整体结构立体分解图；

图2是主轴电机座、垂直运动轴中溜板、垂直运动轴后溜板、主轴电机、气体静压主轴之间的连接关系示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种超精密机床的垂直运动轴系包括气体静压主轴1、垂直运动轴溜板、丝杠螺母座4、力矩电机5、滚珠丝杠6、丝杠轴承座7、横梁8、主轴电机座11、卸荷气缸12、主轴电机15和两个立柱10，垂直运动轴溜板的纵向高度小于立柱10的纵向高度，垂直运动轴溜板包括垂直运动轴前溜板32、垂直运动轴中溜板31和垂直运动轴后溜板13，两个立柱10左右并列设置在X轴溜板22上，垂直运动轴中溜板31滑动连接在两个立柱10之间，立柱10为垂直运动轴中溜板31提供导轨功能，垂直运动轴中溜板31的前侧安装有垂直运动轴前溜板32，垂直运动轴中溜板31的后侧安装有垂直运动轴后溜板13，垂直运动轴前溜板32、垂直运动轴中溜板31和垂直运动轴后溜板13的中心均开有贯穿圆孔14，气体静压主轴1安装在垂直运动轴前溜板32和垂直运动轴中溜板31的贯穿圆孔14内，主轴电机座11安装在垂直运动轴中溜板31和垂直运动轴后溜板13的贯穿圆孔14内，主轴电机15安装在主轴电机座11内，气体静压主轴1的后端与主轴电机座11内的主轴电机15连接，横梁8安装在两个立柱10的上端面上，横梁8的中心开有中心孔16，丝杠轴承座7安装在中心孔16上，丝杠轴承座7上安装有力矩电机5，滚珠丝杠6的下端穿过丝杠轴承座7和横梁8的中心孔16与置于横梁8下方的丝杠螺母座4相连接，丝杠螺母座4安装在垂直运动轴中溜板31上，滚珠丝杠6的上端与力矩电机5连接，滚珠丝杠6由力矩电机5驱动，所述垂直运动轴中溜板31与X轴溜板22之间连接有卸荷气缸12。