[实用新型]主轴固定式高精度平面缩刻机

说明书

本实用新型是一种仿形缩刻铣床（刻模机）。

图1和图2分别是现有平面缩刻机的原理图和总体布局图。图1中ABCD是一个平行四边形连杆仿形机构、CD杆加长至E点为靠模杆中心，E点在样板台Ⅰ上沿样板（靠模）运动，F点为仿形机构支承点，HJ和JG为两个辅助支撑臂，H为辅助臂的支承点，G为装夹刀具的主轴固定点。靠模样板装在样板台Ⅰ上，工作装在工作台Ⅱ上。即样板台在工作台之上。加长杆CDE的E点在C点的后方。图2是这种平面缩刻机的总体布局图。图2中（1）为两个辅助支承臂（即运动摆臂HJ和JG），仿形机构（2）（即平行四边形连杆机构ABCD）在主机的最上部，主轴头（4）挂在仿形机构（2）上随之作缩小仿形切削运动，为减小主轴振动，运动摆臂（1）作为主轴的辅助支撑、铣床式的工作台（5）在主轴的下方，可进行按直角  座标系的纵向X轴横向Y轴和垂直Z轴三个方向（下文中含义相同）的调整，（加工过程中不运动），样板台（3）在工作台（5）的后上方，编号（6）为床身，（7）为低座。操作高度（即样板台距地面高度）约1200毫米。

现有平面缩刻机的总体布局存在如下缺点：1）主轴头（4）挂在悬臂结构的仿形机构（2）上，刚性差、振动大，精细雕刻较困难；2）由于主轴与仿形机构连接，传动皮带对主轴的拉力也传给了仿形机构，改使操作仿形机构不轻便、不灵活、震动大、易疲劳，稍有疏忽即引起滑刀、打刀，造成刀具或加工件损坏；3）工件工作台调整机构笨重复杂（需进行X、Y、Z三个方向的调整）；4）样板台（3）距地面位置高，必须站立操作，加大了劳动强度。

本实用新型的目的是提供一种新结构的平面缩刻机，即改进总体布局和关键部件结构，提高运动精度和灵敏度，抗振性好，使之操作方便灵活，易于完成仿形缩小精细雕刻。

本实用新型平面缩刻机简化了结构，采用了新的总体布局。图3是其原理图。图中ABCD为平行四边形连杆，CD杆加长至E，E为靠模杆中心，AD杆上的F为仿形机构支撑点，样板台和工作台的相对位置与现有缩刻机正相反，即样板台在工作台的右下方，加长杆CDE的E点在C点的右方，G为仿形机构与工件工作台连接点，亦即工件工作台中心，经此点，仿形机构带动工作台作X轴、Y轴两方向的仿形运动。主轴是固定的，主轴轴线通过定导轨和工作台的设计中心。（这时缩小倍数为1：∞）。装在工作台上的工件的位置可以调整，（实际上是调整调整拖板－见后叙），使G点与固定的主轴的轴线基本重合。工件位置调整好后再夹紧，然后开始加工。

图4是本实用新型缩刻机的总体布局图。主轴部件（10）紧固在床身立柱（11）上，加工过程中主轴只作旋转运动及沿Z轴（垂直）方向的进刀运动，主轴轴线通过纵横滚动导轨（10）的设计中心。（这时缩小倍数为1：∞）。主轴下的工件工作台（12）安装在可以作纵向X轴和横向Y轴运动的滚动导轨（13）上，工作台（12）与滚动导轨之下的平行四边形连杆仿形机构的后连杆G点联结，由仿形机构带动作X轴、Y轴方向的缩小仿形运动。本缩刻机取消了辅助支撑臂。仿形机构右连杆的F点与调整拖板（15）相联，该调整拖板是为调整工件的位置而设的，即当工件与样板的缩小比例变化时，要调整工作台中心，使工件中心与G点（即工作台中心，亦即仿形机构与工作台的连接点）和主轴轴线基本重合，（原理见后叙）。调整拖板（15）的运动方向与工作台运动的X轴方向夹角为α，可以同时实现对X轴、Y轴两方向的调整，这样就较现有缩刻机省去了一层拖板，简化了结构。样板台（16）布置在工作台（12）的右下方。整机置于桌式机架上，样板台距地面高度（即操作高度）约800毫米，操作者可以坐着操作。各部件安装在同一底座（17）上，（18）是由电机驱动的皮带传动机构。

如前所述，调整拖板（15）是为调整工作台中心的，调整拖板的运动方向与工作台运动的X轴方向夹角为α。以下说明调整拖板的工作原理和夹角α的数值推导（参见图3）：

设：刻模缩小倍数以n表示。缩小比例范围为：1：2－1：50。

平行四边形仿形机构BC长200毫米，DE长300毫米，角DEF为α，F点为平行四边形ABCD的支承点（即与调整拖板（15）的连接点），仿形机构通过G点与工作台中心点连接。

∵△FAG∽△FDE，

(FG)/(FE) ＝ 1/(n)

∴ (GA)/300 ＝ 1/(n) GA＝ 300/(n) ………（1）

(AF)/(200－AF) ＝ 1/(n) AF＝ 200/(（n＋1）) ………（2）