瓷嵌體數控機的製作方法
2023-12-01 11:22:21
專利名稱：瓷嵌體數控機的製作方法
技術領域：
(一)、所屬領域本實用新型涉及的是一種工具機，具體地說是一種用於牙體窩洞填充用瓷嵌體加工的數控機。
(二)、背景技術目前，在國際上已出現了加工牙冠、嵌體、貼面的通用型數控加工機。例如德國西諾德公司生產的這種通用型加工機採用的是臥式布局，圓柱坐標系，雙電主軸的三維成型加工模式。該機所用的坯料是德國維他公司為其配套特製的塊狀毛坯，最適合於加工牙冠，也可以用來加工嵌體。但加工嵌體時，瓷坯的用料不合理，磨具損耗大，工時長。此外，其結構複雜、造價高，用來加工嵌體的針對性差，浪費較大。
(三)、發明內容本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、加工精度高、造價低，材料消耗少的瓷嵌體數控機。
本實用新型的目的是這樣實現的它包括機座、床身，安裝在床身上的主軸部件，安裝在機座上的工作檯，床身上鏜有與主軸部件外徑相等的主軸孔，主軸孔壁上開有收縮口，主軸部件套在主軸孔中，主軸部件由主軸、主軸外的線圈、線圈外的冷卻水套、主軸與冷卻水套之間的高速軸承和安裝在主軸下端的筒夾組成，主軸上端安裝升降調節手輪，工作檯由縱向移動滾動導軌、橫向移動滾動導軌，分別安裝在縱、橫向移動滾動導軌上的縱、橫向驅動步進電機組成，工作檯上安裝有瓷棒夾具，瓷棒夾具安置在冷卻水槽內，工作檯及冷卻水槽外設置有防水防塵罩。
本實用新型還可以包括這樣一些結構特徵1、在床身的下部設置冷卻水箱。
2、在主軸冷卻水的排水管上設置斷流監控報警器。
3、床身呈弓臂式，床身斷面為中空的矩形。
4、在床身上安裝有工作檯橫向位移光柵傳感器和縱向位移光柵傳感器，在縱橫向移動滾動導軌的兩端安裝有磁感應限位傳感器。
本實用新型的主要優點體現在1、採用立式布局，二維成型方法，單一主軸。與現有臥式雙主軸、三維成型的同類工具機相比，具有結構簡化、布局合理、使用、維修簡便，單一工藝類型專用設備，在毛坯利用上節約原材料，工藝方案先進，磨削負荷小，節約能源，而且振動小，工作平穩，加工質量高。
2、將水箱設計在工具機底部，既起到循環供水，分離沉積物作用，又調整了工具機的操作高度。
3、在主軸頂部設置升降調節螺母，結構十分簡單、動作靈活，工作可靠，操作方便，比起一般採用單獨絲杆、齒條、凸輪、槓桿等方法，不需要另增加一些傳動件。
4、採用精密數控工作檯，預緊式滾珠絲槓副及滾動導軌副，可消除傳動過程中引起的傳動間隙，尤其在突然反向運動時，因傳動間隙的存在，將大大影響加工精度。預緊調整方法為滾珠42的實際尺寸比滾珠架與導軌體上滾道之間的實際間隙大，採取強制壓入的方法裝配，產生一定的彈性變形，有微小過盈量，而成為零間隙傳動。
精密滾珠絲槓副是使螺母45與48上的滾道與滾珠絲槓上的滾道在軸向有一微小錯位，用來消除配合間隙，達到緊密接觸，如繼續加大錯位位移量，則使其產生彈性變形，而出現過盈配合，實現零接觸傳動，無間隙下工作，不出現「喘氣」現象。
5、主軸14在床身23上的固定夾緊方式，是新提出的一種靠彈性回彈作用，使整個孔壁的內表面都接觸主軸外表面的「包裹」式夾緊。由於接觸面積大、吸振、夾緊可靠，不存在主軸因夾緊向夾壓方向徑向位移，造成一定間隙。
由於該機主軸是在超高速(42000r.p.m)下工作，主軸的擺動能引起噪音、振動，使磨具的正常工作受很大影響，而主軸產生擺動的原因則是由其夾緊方式決定的。
彈性回彈夾緊的原理是先按照主軸部件外徑尺寸的大小在床身上鏜出主軸孔，選取間隙配合。加工完孔後，再銑出開口。由於鑄鐵材質有一定彈性，在切割加工時由於切削力引起的應力及切削熱和鑄造時殘餘應力的綜合影響，使得主軸孔在銑出開口後，內應力釋放，孔型變扁，開口寬度變小，出現回彈現象。為使主軸部件能順利裝入，先擰緊螺釘41使開口量加大，當主軸部件裝入後，旋轉手輪15調節好上下位置，立即將螺釘41鬆動，則主軸孔開始收縮，將主軸部件緊緊抱住，實現對其「包裹」式夾緊。
6、採用浸水式冷卻方式比常用的噴淋或注水式冷卻有以下優點工作時冷卻水沒有飛濺現象，不存在噴出的水造成電氣線路短路、鏽蝕機件、汙染環境的問題，水箱中的水沒有消耗，不需要補水，節約水資源，減少加工費用；不需要對滾動導軌和滾珠絲杆的外露表面採取必要的防護措施，因這些部件進水後不僅引起鏽蝕，更重要的是破壞了潤滑條件，造成精密部位的磨損，影響工具機的工作精度，使步進電機負荷增大；能比較清晰地觀察磨削的工作情況，冷卻充分。浸水式冷卻方式在磨削加工的各種磨床上尚未見報到。
浸水式冷卻的工作原理是將緊固在夾套58上的砂針2通過手輪15使其在水槽12中移動到指定位置，使冷卻水面浸沒砂針的工作部位。
7、電主軸冷卻回水斷流監控報警器20是保證該機正常運行的重要條]件。由於我國自來水質差、易結垢，水中機械微粒多，沉澱後易堵塞管路。一般電主軸的冷卻水管內徑只有3mm左右，況且主軸水套很深，堆積物增多後影響散熱條件，使電主軸壽命下降。電主軸在42000轉運轉時，要求潤滑可靠，冷卻充分，否則幾分鐘內就引起定子線圈冒煙，主軸軸承部抱緊，冷卻不好，軸承發熱，受熱膨脹，減少了間隙，加劇磨損，更加發熱，是一個惡性循環。採用斷流控制器20後，可隨時發出信號，自動切斷電源，使主軸停止轉動。
8、該機採用「弓臂式」床身，大尺寸中空式矩形斷面基於以下出發點從強度(抵抗破壞能力)角度出發，採用有限元法進行優化設計，可科學的節省原材料，降低造價，外觀造型也比較單薄。但主要問題是本機切削負荷不大，磨削力很小，強度條件不作為考慮的主要原因。由於主軸42000r.p.m，因慣性離心力引起的振動是十分可怕的。當外幹擾頻率與系統的固有頻率接近時就產生共振。而系統固有頻率的數值取決於系統的質量和剛度係數。因此，採用大尺寸斷面可增大其慣性矩的數值，遠離共振區，因而提高剛度(抵抗變形的能力)意義重大，可吸收振動、降低噪音、工作平穩。
採用中空矩形截面是因為面積相同條件下，斷面的慣性矩數值大。
在微小型工具機設計中，大尺寸中空式斷面結構是罕見的。人們往往過多地看重輕巧和造型。本機採用這種結構完全是從實用出發，改善其動力特性。
9、採用ER筒夾33是因為其有較寬的夾緊範圍，不像一般的彈性夾頭只能用於夾固特定的一種尺寸。並且ER筒夾工作時，夾套58在螺帽57作用下，內徑的工作區大，不像一般的懸臂變形，只靠近外端收緊，這種夾具夾緊時，接觸面積大，使得砂針在夾頭內沿整個軸向與ER筒夾的內表面都接觸，因而夾緊穩定性好，工作可靠，避免了磨削時引起砂針的偏擺、振動。
10、該機的床身23與底座27採用裝配式結構，而不是另一種常見的整體式結構。因為整體式結構雖剛度大，但底座上用於安裝工作檯的平面的加工及鑽孔將十分困難，而且鑄造工藝性也很差。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1的側視圖；圖3是主軸的結構示意圖；圖4是工作檯的裝配圖；圖5是圖4的側視圖；圖6是圖1中床身的I-I斷面的剖視圖；圖7是圖4的K向視圖；圖8是圖5的III-III剖視圖；圖9是主軸冷卻水的排水管上的斷流監控報警器的構造示意圖；圖10是圖2的II-II斷面剖視圖；圖11是筒夾軸向斷面圖。
(五)、具體實施方案
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述結合圖1和圖2，瓷嵌體數控機的組成包括機座27、床身23，安裝在床身上的主軸部件14，安裝在床身上的工作檯10，床身與機座之間由連接螺釘22固定。同時結合圖6，床身上鏜有與主軸部件外徑相等的主軸孔，主軸孔壁上開有收縮口a，床身上設置對主軸回彈夾緊用螺釘41，主軸部件套在主軸孔中。同時結合圖3，主軸部件由主軸29(同時也是轉子)、主軸外的線圈套30(同時也是定子)、線圈套外的冷卻水套31、主軸與定子水套之間的高速軸承32和安裝在主軸下端的筒夾33組成，主軸上端安裝升降調節手輪15，主軸部件上還帶有冷卻水進水管16、排水管18，在主軸冷卻水的排水管上設置斷流監控報警器20。同時結合圖9，斷流監控報警器的組成包括斷流監控報警器絕緣水管50及其中的水流51、上端管接頭52、絕緣套筒53、安裝在絕緣套筒53內與水流51接觸的導電金屬片54、下端管接頭55和下端管接頭上的接地導線56。同時結合圖4、5、7和8，工作檯由縱向移動滾動導軌35、橫向移動滾動導軌36、分別安裝在縱、橫向移動滾動導軌上的縱、橫向驅動步進電機38、34組成；滾動導軌44外設置滾動導軌支撐滾珠42、滾珠架43；橫向移動滾動導軌的兩端分別設置橫向移動限位傳感器37，縱向移動滾動導軌的兩端分別設置縱向移動限位傳感器40。工作檯臺面39安裝在橫向移動導軌上。工作檯上安裝有瓷棒夾具11，瓷棒夾緊在瓷棒夾具上，瓷棒夾具外設置冷卻水槽12，工作檯及冷卻水槽外設置有防水防塵罩13。冷卻水槽上裝有進水管及控制閥24和出水管及控制閥25。在床身的下部設置冷卻水箱28。機座上安裝有供水泵21。同時結合圖10，床身呈弓臂式，床身斷面為中空的矩形。在床身上安裝有工作檯橫向位移光柵傳感器9和縱向位移光柵傳感器26。
本實用新型的使用方法為1、首先將長條狀瓷棒(毛坯)夾固在夾具11上，按尺寸要求調整好其外伸長度。
2、起動電主軸14，同時打開進水管16及排水管18，斷流監控器20開始工作，當遇到斷流時，立即報警，切斷電源，使主軸停止轉動，防止定子線圈燒毀和主軸因軸承發熱而「抱住」。
3、步進電機自動啟動，在光柵尺9、27檢測下，開始磨削。
4、當磨削達到加工要求時，由光柵傳感器發出信號，整機停止工作，完成一個瓷嵌體加工。
5、經過一段延時之後，計算機發出指令，自動退力，工件19遠離磨削區，退回到指定位置，由限位控制器37、40發出信號工作檯停止移動。
權利要求1.一種瓷嵌體數控機，它包括機座、床身，安裝在床身上的主軸部件，安裝在機座上的工作檯，其特徵是床身上鏜有與主軸部件外徑相等的主軸孔，主軸孔壁上開有收縮口，主軸部件套在主軸孔中，主軸部件由主軸、主軸外的線圈、線圈外的冷卻水套、主軸與冷卻水套之間的高速軸承和安裝在主軸下端的筒夾組成，主軸上端安裝升降調節手輪，工作檯由縱向移動滾動導軌、橫向移動滾動導軌，分別安裝在縱、橫向移動滾動導軌上的縱、橫向驅動步進電機組成，工作檯上安裝有瓷棒夾具，瓷棒夾具安置在冷卻水槽內，工作檯及冷卻水槽外設置有防水防塵罩。
2.根據權利要求1所述的瓷嵌體數控機，其特徵是在床身的下部設置冷卻水箱。
3.根據權利要求1或2所述的瓷嵌體數控機，其特徵是在主軸冷卻水的排水管上設置斷流監控報警器。
4.根據權利要求1或2所述的瓷嵌體數控機，其特徵是床身呈弓臂式，床身斷面為中空的矩形。
5.根據權利要求3所述的瓷嵌體數控機，其特徵是床身呈弓臂式，床身斷面為中空的矩形。
6.根據權利要求1、2或5所述的瓷嵌體數控機，其特徵是在床身上安裝有工作檯橫向位移光柵傳感器和縱向位移光柵傳感器，在縱橫向移動滾動導軌的兩端安裝有磁感應限位傳感器。
7.根據權利要求3所述的瓷嵌體數控機，其特徵是在床身上安裝有工作檯橫向位移光柵傳感器和縱向位移光柵傳感器，在縱橫向移動滾動導軌的兩端安裝有磁感應限位傳感器。
8.根據權利要求4所述的瓷嵌體數控機，其特徵是在床身上安裝有工作檯橫向位移光柵傳感器和縱向位移光柵傳感器，在縱橫向移動滾動導軌的兩端安裝有磁感應限位傳感器。
專利摘要本實用新型提供的是一種瓷嵌體數控機。它包括機座、床身，安裝在床身上的主軸部件，安裝在機座上的工作檯，床身上鏜有主軸孔，主軸孔壁上開有收縮口，主軸部件套在主軸孔中，主軸上端安裝升降調節手輪，工作檯由縱向移動滾動導軌、橫向移動滾動導軌，分別安裝在縱、橫向移動滾動導軌上的縱、橫向驅動步進電機組成，工作檯上安裝有瓷棒夾具，瓷棒夾具安置在冷卻水槽內，工作檯及冷卻水槽外設置有防水防塵罩。本實用新型的裝置具有結構簡單、加工精度高、造價低，材料消耗少等優點。
文檔編號B28D1/32GK2721364SQ20042001904
公開日2005年8月31日 申請日期2004年6月2日 優先權日2004年6月2日
發明者白濱, 欒曉明, 白元立 申請人:白濱, 欒曉明, 白元立