现有技术中使用的立式铣床的主轴 (Z 轴 ) 的运动机构上安装有切削旋转传 动机构、夹具、切削刀具等，因此具有较大的重量，需要配置相应的平衡装置才能使机床正 常工作，目前氮气平衡装置由于其重量轻、运行平稳，与其它平衡机构如 ：重块平衡机构相 比可大大提高机构的运动工作速度，因此被越来越多的立式加工中心所采用 ；文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3564.html

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目前使用氮 气平衡装置的方法是将与氮气瓶相连通的平衡缸体固定于机床立柱的顶端，活塞杆向下伸 出与机床的 Z 轴运动机构相连接，平衡缸体作为蓄能机构通过活塞杆对 Z 轴运动机构施加 的力与 Z 轴机构自身的重量相适配，起到 Z 轴重力平衡的作用。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3564.html

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采用上述方式设置平衡机构的缺点在于平衡缸体的长度必须与机床 Z 轴运动机 构的行程相适配，文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3564.html

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这就使得安装平衡缸体后机床会额外增加较高的高度，这在许多空间高 度有限的场合会造成机床的无法使用，且额外的高度还易造成与吊装设备的碰撞事故而损 坏设备文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3564.html

数控加工中心机床 Z 轴运动机构的平衡装置

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1- 立柱，11- 立柱导轨，12- 吊架，13- 吊架螺孔，2- 主轴头，21- 平衡缸体固定座， 3- 平衡缸体，31- 平衡缸体法兰，4- 活塞杆，41- 活塞杆连接端部，42- 万向接头，5- 蓄能钢 瓶，51- 压力管，52- 钢瓶座，53- 钢瓶抱箍，6- 吊架紧固螺栓，7- 法兰紧固螺栓，8- 平衡缸体 固定座紧固螺栓。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3564.html

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机床 Z 轴运动机构平衡装置如图 1 所示，立柱 1、主轴头 2、氮气 平衡装置，立柱 1 为固定件，立柱朝向主轴头的端面上设有垂直的导轨 11 ；主轴头 2 通过立 柱的垂直导轨 11 与立柱 1 垂直滑动连接，主轴头内根据需要可设置传动装置、夹具及刀具。

氮气平衡装置包括蓄能钢瓶 5 和平衡缸体 3，平衡缸体内设有活塞杆 4，平衡缸体 通过压力管 51 与蓄能钢瓶连接，蓄能钢瓶 5 通过抱箍 53 与钢瓶座 52 紧固连接，钢瓶座安 装于立柱的内部空间中。机床立柱 1 的上端面设有吊架 12，吊架 12 通过吊架紧固螺栓 6 与立柱紧固连接， 吊架相对于活塞杆4设有贯通的吊架螺孔13，平衡缸体3带有活塞杆的一面朝上，活塞杆的 上端 ( 即活塞杆连接端部 41) 设螺纹，连接端部 41 穿过吊架螺孔 13 并通过万向接头 42 与 吊架 12 紧固连接。 平衡缸体 3 的上端外表面设有法兰 31，主轴头 2 通过平衡缸体固定座螺栓 8 与平 衡缸体固定座 21 紧固连接，法兰 31 通过法兰紧固螺栓 7 与平衡缸体固定座 21 紧固连接， 实现平衡缸体 3 与主轴头 2 的紧固连接，且平衡缸体容置于主轴头内部的富余空间中，平衡 缸体可随主轴头做垂直运动，与蓄能钢瓶的连接使得平衡缸体内的力与主轴头的重量实现 力矩平衡，此时活塞杆 4 成为了固定件。

与现有技术相比，通过将平衡缸体与主轴头的连接、活塞杆与机床立 柱的连接，既实现机床 Z 轴机构的氮气平衡功能又不额外增加机床的高度。