[发明专利]一种直线电机驱动的四轴联动数控机床

说明书

本发明提供了一种直线电机驱动的四轴联动数控机床，包括立柱、底座、安装座、XY轴模块、ZA轴模块，XY轴模块包括第一工作台、第二工作台、第一直线电机、第二直线电机、第三直线电机、第四直线电机、X轴导轨及Y轴导轨，第一直线电机及第二直线电机分别设置于第一工作台的两侧以驱动第一工作台移动，第三直线电机以及第四直线电机分别设置于第二工作台的两侧以驱动第二工作台移动，ZA轴模块包括第一组件及第二组件，第一组件安装在立柱的侧面之上，第二组件安装在第一组件之上并可围绕X轴旋转运动。本发明减少了中间机械驱动环节，具有结构简单紧凑和进给速度快的优点，可以有效抵消法向力对数控机床的影响，可以提高机床的加工精度。

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体而言，涉及一种直线电机驱动的四轴联动数控机床。

背景技术

四轴联动数控机床是指包括X、Y、Z轴以及一个旋转轴的机床。传统四轴联动数控机床布局的基本特点是以床身、立柱、横梁等作为支承部件，主轴部件和工作台由旋转电机驱动沿支承部件上的直线导轨移动，按照坐标运动叠加的串联运动学原理，形成刀头点的加工表面轨迹。传统的“旋转伺服电机+滚珠丝杠”驱动系统由于从电机到工作台之间存在联轴器、丝杠、螺母、轴承等一系列中间环节，这些机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等会造成进给运动的滞后。

发明内容

为了克服传统的“旋转伺服电机+滚珠丝杠”驱动系因机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙因素而造成进给运动滞后的问题，本发明提供了一种直线电机驱动的四轴联动数控机床，其具体技术方案如下：

一种直线电机驱动的四轴联动数控机床，包括立柱、底座以及安装座，所述立柱以及安装座分别固定安装在底座之上。

所述四轴联动数控机床还包括：XY轴模块，所述XY轴模块包括第一工作台、第二工作台、第一直线电机、第二直线电机、第三直线电机、第四直线电机、X轴导轨以及Y轴导轨，所述X轴导轨固定安装在底座之上，所述X轴导轨与Y轴导轨相互垂直，所述第一工作台的底部与X轴导轨滑动连接，所述Y轴导轨固定安装在第一工作台之上，所述第二工作台的底部与Y轴导轨滑动连接，所述第一直线电机以及第二直线电机分别设置于第一工作台的两侧以驱动第一工作台沿X轴导轨来回移动，所述第三直线电机以及第四直线电机分别设置于第二工作台的两侧以驱动第二工作台沿Y轴导轨来回移动；ZA轴模块，所述ZA轴模块包括第一组件以及第二组件，第一组件安装在立柱的侧面之上并可沿垂直方向上下移动，所述第二组件安装在第一组件之上并可围绕X轴旋转运动。

可选的，所述第一组件包括基座、两条Z轴导轨、四组导轨滑块、第五直线电机初级、第五直线电机次级、呈上下分布的两个第一支撑座以及直线光栅尺，所述基座安装在立柱的侧面之上，两条所述Z轴导轨相互平行且固定安装在基座之上，所述第五直线电机初级设于两条所述Z轴导轨之间并固定安装在基座之上，四组所述导轨滑块分别对称地安装在两个所述第一支撑座的底部并分别与Z轴导轨滑动连接，所述第五直线电机次级固定安装于两条所述第一支撑座的底部的几何中心位置，所述直线光栅尺与Z轴导轨平行且固定安装在基座的左右侧面之上。

可选的，所述第二组件包括第二支撑座、旋转组件A、连杆、旋转组件B、摆动平台、旋转组件C、U型座以及电主轴，所述第二支撑座固定安装在第一支撑座之上，所述旋转组件A固定安装在第二支撑座之上，旋转组件B固定安装在摆动平台之上，所述连杆的两端分别与旋转组件A以及旋转组件B固定连接，所述摆动平台通过旋转组件C安装在U型座的内侧，所述U型座固定安装在下面一个所述第一支撑座之上，所述电主轴固定安装在摆动平台之上。

可选的，所述第一组件还包括自锁滑块，所述自锁滑块设于每一组导轨滑块之间且固定安装在第一支撑座之上。