【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机床，尤其涉及一种内约束结构的机床。
技术介绍
1、数控机床作为现代装备制造业的基石，承载着为制造业提供关键基础装备的战略使命。在高端装备制造业快速发展的时代背景下，机床行业亟待突破精密制造技术的性能瓶颈。特别是在航空航天、精密仪器等高端制造领域，随着超精密加工需求的指数级增长，对机床动态稳定性和加工精度的要求已逼近物理极限。研究表明，当加工精度进入亚微米级时，机床结构对力响应的敏感性将呈非线性增长，尤其是在机床切削加工过程中，刀具系统承受的动态切削力具有显著的时变特性和多自由度耦合特征。在超硬刀具加工工况下，刀具-工件接触区产生的瞬时切削力峰值可达千牛以上，这种高频交变载荷会引发机床结构的三维动态响应，切削力矩在主轴-主轴安装结构件（横梁、立柱等）接合面处诱发的倾覆力矩，可使刀具切削点的产生微位移，导致刀具系统产生微米级的位姿偏移。这种精密加工中的"蝴蝶效应"不仅直接影响加工成型质量，更会通过误差传递机制造成加工精度的系统性衰减。
2、因此，如何有效控制切削力对机床的影响，以提升机床加工精度已成为当前亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种内约束结构的机床，以有效控制切削力对机床的影响。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种内约束结构的机床，包括：机床主轴，还包括：
4、xy坐标面、yz坐标面和zx坐标面；
5、所述xy坐标面为垂直于z轴方向的平面；
6、所
7、所述zx坐标面为垂直于y轴方向的平面；
8、x轴方向、y轴方向和z轴方向均至少设置两根导轨，同一轴向上至少存在一对不在同一坐标面内的导轨；
9、每对不在同一坐标面内的两根x向导轨所在的两个xy坐标面和两个zx坐标面形成x向分空间，所述x向分空间的并集形成x向内约束空间；
10、每对不在同一坐标面内的两根y向导轨所在的两个xy坐标面和两个yz坐标面形成y向分空间，所述y向分空间的并集形成y向内约束空间；
11、每对不在同一坐标面内的两根z向导轨所在的两个zx坐标面和两个yz坐标面形成z向分空间，所述z向分空间的并集形成z向内约束空间z1；
12、所述x向内约束空间、y向内约束空间和z向内约束空间z1中至少两者相重合区域为运动空间，所述运动空间为加工过程中所述机床主轴的刀尖点的运动区域。
13、优选地，所述运动空间为所述x向内约束空间、y向内约束空间和z向内约束空间z1三者相重合区域。
14、优选地，同一轴向上的一对不在同一坐标面内的导轨间形成第一运动平面，加工过程中，所述机床主轴的刀尖点能够与至少一个轴向上的所述第一运动平面重合。
15、优选地，所述x轴方向、y轴方向和z轴方向中至少一个轴向上至少设置三根导轨。
16、优选地，至少设置三根导轨的方向上以导轨作为棱边而形成的棱柱形空间为导轨约束空间，所述导轨约束空间替换对应轴向的内约束空间以形成所述运动空间。
17、优选地，还包括角度头，同一轴向上的两根不在同一坐标面内的导轨间形成第一运动平面，加工过程中，所述角度头的摆动轴线与至少一个轴向上的所述第一运动平面存在交点，所述角度头的刀尖点与所述交点重合。
18、优选地，所述角度头为单摆角度头，加工过程中，所述角度头的摆动轴线位于至少一个轴向上的所述第一运动平面内。
19、优选地，所述角度头为双摆角度头，加工过程中，所述角度头的摆动轴线位于至少一个轴向上的所述第一运动平面内。
20、优选地，所述角度头为非正交角度头，所述非正交角度头的刀尖点处于所述非正交角度头的摆动轴线上。
21、优选地，所述角度头的安装面与xy坐标面之间存在夹角。
22、优选地，还包括转台，所述转台能够固定工件，加工过程中，所述工件的转动中心处于所述运动空间内。
23、优选地，所述转台为双轴转台，所述双轴转台能够固定工件，加工过程中，所述工件的待加工部分的包络面处于所述运动空间内。
24、优选地，所述机床为车铣复合机床，所述车铣复合机床包括工件主轴，所述工件主轴能够固定工件，加工过程中，所述工件的待加工部分的包络线处于所述运动空间内。
25、优选地，所述机床为铣床，所述铣床包括转台和摆角铣头，所述转台能够固定工件，加工过程中，所述摆角铣头的刀尖点在所述工件的待加工部分的包络线内，且处于所述运动空间内。
26、有益效果：
27、本申请公开的一种内约束结构的机床，通过在x轴方向、y轴方向和z轴方向上均至少设置一对不在同一坐标面内的导轨，使x轴方向、y轴方向和z轴方向上导轨分别形成的x向内约束空间、y向内约束空间和z向内约束空间中至少两者能够相交，形成封闭的运动空间，从而实现了对导轨结构布局的优化，利用导轨对机床部件的运动进行内约束，使得刀尖点在加工过程中始终位于封闭的运动空间内，实现了对刀尖点在x轴方向、y轴方向和z轴方向上的有效约束，大幅降低了切削力对刀尖点的影响，从而减少刀尖点的微位移量；有效避免了机床主轴在工作时受到倾覆力矩的影响，抑制了振动和变形，确保了机床的加工精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种内约束结构的机床，包括：机床主轴，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述运动空间为所述X向内约束空间、Y向内约束空间和Z向内约束空间三者相重合区域。
3.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，同一轴向上的一对不在同一坐标面内的导轨间形成第一运动平面，加工过程中，所述机床主轴的刀尖点能够与至少一个轴向上的所述第一运动平面重合。
4.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中至少一个轴向上至少设置三根导轨。
5.根据权利要求4所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，至少设置三根导轨的方向上以导轨作为棱边而形成的棱柱形空间为导轨约束空间，所述导轨约束空间替换对应轴向的内约束空间以形成所述运动空间。
6.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，还包括角度头，同一轴向上的两根不在同一坐标面内的导轨间形成第一运动平面，加工过程中，所述角度头的摆动轴线与至少一个轴向上的所述第一运动平面存在交点，所述角度头的
7.根据权利要求6所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述角度头为单摆角度头，加工过程中，所述角度头的摆动轴线位于至少一个轴向上的所述第一运动平面内。
8.根据权利要求6所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述角度头为双摆角度头，加工过程中，所述角度头的摆动轴线位于至少一个轴向上的所述第一运动平面内。
9.根据权利要求6所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述角度头为非正交角度头，所述非正交角度头的刀尖点处于所述非正交角度头的摆动轴线上。
10.根据权利要求9所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述角度头的安装面与XY坐标面之间存在夹角。
11.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，还包括转台，所述转台能够固定工件，加工过程中，所述工件的转动中心处于所述运动空间内。
12.根据权利要求11所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述转台为双轴转台，所述双轴转台能够固定工件，加工过程中，所述工件的待加工部分的包络面处于所述运动空间内。
13.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述机床为车铣复合机床，所述车铣复合机床包括工件主轴，所述工件主轴能够固定工件，加工过程中，所述工件的待加工部分的包络线处于所述运动空间内。
14.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述机床为铣床，所述铣床包括转台和摆角铣头，所述转台能够固定工件，加工过程中，所述摆角铣头的刀尖点在所述工件的待加工部分的包络线内，且处于所述运动空间内。
...【技术特征摘要】
1.一种内约束结构的机床，包括：机床主轴，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述运动空间为所述x向内约束空间、y向内约束空间和z向内约束空间三者相重合区域。
3.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，同一轴向上的一对不在同一坐标面内的导轨间形成第一运动平面，加工过程中，所述机床主轴的刀尖点能够与至少一个轴向上的所述第一运动平面重合。
4.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述x轴方向、y轴方向和z轴方向中至少一个轴向上至少设置三根导轨。
5.根据权利要求4所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，至少设置三根导轨的方向上以导轨作为棱边而形成的棱柱形空间为导轨约束空间，所述导轨约束空间替换对应轴向的内约束空间以形成所述运动空间。
6.根据权利要求1所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，还包括角度头，同一轴向上的两根不在同一坐标面内的导轨间形成第一运动平面，加工过程中，所述角度头的摆动轴线与至少一个轴向上的所述第一运动平面存在交点，所述角度头的刀尖点与所述交点重合。
7.根据权利要求6所述的一种内约束结构的机床，其特征在于，所述角度头为单摆角度头，加工过程中，所述角度头的摆动轴线位于至少一个轴向上的所述第一运动平面内。
8.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈虎，安可，于本宏，朱莉华，何豪威，汤洪涛，侯延星，蔡春刚，张传思，任志辉，范春宏，杜长林，宋明山，张国靖，
申请(专利权)人：科德数控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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