磁悬浮（直线电机）高速龙门加工中心结构设计

底座1、相对间隔设置在底座1上的两 立柱2、设置在两立柱2之间的横梁3、设置在横梁3一侧的刀库10、可横向水平移动地设置在 横梁3上的第一滑座4、可纵向水平移动地设置在底座1上的第二滑座5、可升降移动地设置在第一滑座4上的机头安装架63、安装在机头安装架63上的机头6、可转动地设置在第二滑 座5上的载物台51、设置在第二滑座5与载物台51之间用于驱动载物台51转动的第一DD马 达、设置在横梁3与第一滑座4之间的X轴移动机构、设置在底座1与第二滑座5之间的Y轴移 动机构、设置在第一滑座4与机头安装架63之间的Z轴移动机构、分别与X、Y、Z轴移动机构和 第一DD马达连接的控制装置和与控制装置连接的配重系统，X、Y、Z轴移动机构均包括直线 电机，   
 

X轴移动机构还包括沿X轴移动方向设置的X轴光学尺33，Y轴移动机构还包括沿Y轴移 动方向设置的Y轴光学尺13，Z轴移动机构还包括沿Z轴移动方向设置的Z轴光学尺42，控制 装置分别与各光学尺及直线电机连接形成闭环控制，机头6包括可转动设置在机头安装架 63上的回转架61、设置在回转架61上的主轴62，在机头安装架63和回转架61之间设置有与 控制装置连接的第二DD马达，第二DD马达用于驱动回转架61转动，第一DD马达可驱动载物 台51实现360度旋转，第二DD马达可驱动回转架61实现±105度旋转，刀库10用于为主轴62 更换刀头。  

  第一滑座4通过两X轴直线导轨31可移动地设置在横梁3上，两X轴直线导轨31间隔 设置在横梁3上，X轴移动机构的直线电机包括布置在两X轴直线导轨31之间的X轴磁板32和 设置在第一滑座4上的X轴线圈34，第二滑座5通过两Y轴直线导轨11可移动地设置在底座1 上，Y轴直线导轨11间隔设置在底座1上，Y轴移动机构的直线电机包括布置在两Y轴直线导 轨11之间的Y轴磁板12和设置在第二滑座5上的Y轴线圈14，机头安装架63通过设 置在机头安装架63上的滑座64与两Z轴直线导轨41相配合，可移动地设置在所述第一滑座4 上，Z轴移动机构包括布置在两Z轴直线导轨41之间的Z轴磁板43和设置在机头安 装架63上的Z轴线圈44。   

 底座1、横梁3均为天然大理石材料制成，主轴62为30000转5 .5Kw/4 .5N .m的电主 轴，确保10000转时主轴振动低于0 .1G，在主轴箱中设置有用于对主轴轴承进行冷却的冷冻 液。      

 
 

 
配重系统包括设置在机头安装架63上与机头6连接的配重缸7、连接配重缸7并存 储有压缩空气的储气罐8、设置在配重缸7中的常闭式气动刹车器71、通过管道与气动刹车 器71连接的压缩空气源9、设置在管道上与控制装置连接用于控制管道通断的电磁阀73、设 置有测压装置74的过滤器75，配重缸7包括缸体76、活动设置在缸体76中的活塞和设置在活 塞上的活塞杆77，活塞将缸体76内部分隔成上腔和下腔，储气罐8与下腔连通用于驱使活塞 杆77伸出，上腔与大气连通，储气罐8上设置有可查看储气罐8中气体压力值的压力表82，缸 体设置在机头安装架63上，活塞杆77与机头6连接，储气罐8用于使配重缸7支撑机头6以抵 消机头6的重量，控制装置控制电磁阀73打开使管道导通，气动刹车器71通气后打开释放配 重缸7的活塞杆77，从而使机头6可上下运动，在断电时，电磁阀73关闭管道并排泄压缩空气 使气动刹车器71闭合抱紧活塞杆77，从而使机头6停止运动，测压装置74用于测量压缩空气 源9的压力值并将该压力值反馈至控制装置，当压缩空气源9压力不足时，    
 

控制装置控制电 磁阀73关闭管道并排泄压缩空气，使气动刹车器71闭合抱紧活塞杆77，从而使机头6停止运 动，在一实施例中，如图5所示，压缩空气源9通过设置在储气罐8上的单向阀81向储气罐8提 供压缩空气，储气罐8向配重缸7提供压缩空气使配重缸7支撑机头6以抵消机头6的重量，过 滤器75分别与压缩空气源9和单向阀81连接，在另一实施例中，如图6所示，储气罐8中设置 有充满氮气84的气囊，储气罐8中其他区域填充油83，储气罐8向配重缸提供油使配重缸7支撑机头6以抵消机头6的重量。  

 
优点  
 
 

1、采用直线电机驱动，驱动件之间无接触，不会产生磨损，定位精度高，动 作稳定，无噪音，使用寿命更长。   

 2、主轴箱及载物台均可旋转，同时具有车床和铣床的功能，可在不更换 机床或者部件的情况下，实现零件加工中的多种工艺，精简工序，提高加工效率、自动化程 度及精度可靠性，且方便检修、维护。   

 3、底座和横梁均采用天然大理石，阻尼性能高，在使用过程中无热胀冷 缩、无振动传导，设备运行更稳定，加工精度更高。
 
 4、采用30000转5 .5Kw/4 .5N .m电主轴，能够提高粗加工、精密切削、高速钻 孔攻牙等工艺的精度稳定性。    
 
5、储气罐通过向配重缸提供压缩气体或者油使配重缸支撑机头以抵消 机头的重量，使机头运动更稳定，提高加工精度，减小电机输出功率需求，扩大电机选择范 围，延长电机使用寿命，当加工中心断电或者压缩空气压力不足时，电磁阀关闭管道并排泄 压缩空气使气动刹车器闭合抱紧活塞杆，从而使机头停止运动，防止机头损坏，结构简单， 控制精准。
 
 
 
 
 
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