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—種帶有w形筋板的臥式加工中心立柱

描述

本發(fā)明屬于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造領(lǐng)域，涉及一種帶有W形筋板的臥式加工中 心立柱。

背景

隨著我國汽車、模具、航空航天、電力電子、塑料、合金工業(yè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，現(xiàn) 代加工制造業(yè)對數(shù)控機床的加工精度、穩(wěn)定性、可靠性等要求越來越高，低端普通數(shù)控機床 已經(jīng)不能滿足國防工業(yè)、航空航天工業(yè)以及高科技產(chǎn)業(yè)的要求，數(shù)控機床的發(fā)展正向著高 速、大功率、高精度、高度集成以及高可靠性的方向發(fā)展。雖然我國數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展迅速， 產(chǎn)量已，但是技術(shù)水平相對落后因此，其中關(guān)鍵技術(shù)、配套設(shè)備仍依賴于進 口。因此，加速開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)數(shù)控機床是國內(nèi)各專業(yè)制造商的當(dāng) 務(wù)之急和重點發(fā)展方向。

國外的數(shù)控機床制造強國主要有瑞士、德國、日本等。瑞士機床主要以中小型為 主，機床以精密、技術(shù)含量高而聞名著稱于世界，但普及不高，同時機床的價格昂貴。德國作 為老牌的工業(yè)強國，機床種類齊全，基本每一種數(shù)控裝備都水平的產(chǎn)品， 但價格也較高。日本機床主要在伺服驅(qū)動及控制等方面技術(shù)較高，機床主要以中產(chǎn)品 為主，機床性價比高。同國外相比，國內(nèi)生產(chǎn)的大多數(shù)臥式加工中心都是以大、中規(guī)格的產(chǎn) 品為主，其機床整體的結(jié)構(gòu)粗放、笨重，材料冗余大，制造成本較高。雖然我國對數(shù)控機床產(chǎn) 業(yè)的物力、財力投入較多，但成效并不大，重要的原因在于缺乏系統(tǒng)的深入的研究，對國 外產(chǎn)品進行長期的仿制，沒有進行統(tǒng)籌周密的發(fā)展規(guī)劃，盲目的追求數(shù)量上的優(yōu)勢，忽略了 質(zhì)量保證以及技術(shù)價值，對零部件、控制系統(tǒng)以及整臺機床的質(zhì)量水平缺乏系統(tǒng)的研究與 知識儲備。加上國外在數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)上對中國保密，導(dǎo)致我國的數(shù)控機床在效率、精 度、可靠性等方面與國外相比還有很大差距。因此提高數(shù)控機床設(shè)計制造的研究水平，打破 國外廠商的技術(shù)壟斷成為當(dāng)前亟需解決的問題，這對于我國數(shù)控裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大 意義。

立柱是臥式加工中心的重要零件之一，主要作用在于連接主軸、滑鞍等零部件與 床身，并承受加工時產(chǎn)生的切削力。主軸作X方向的移動主要依靠滑鞍等零部件整體在立 柱矩形導(dǎo)軌上作X方向的移動，整臺機床剛度的好壞在一定程度上取決于立柱的剛度。過 去的立柱結(jié)構(gòu)多為組合形式，柱體與橫梁采用螺栓連接而成，并且結(jié)構(gòu)整體多數(shù)采用單層 筋板加筋條的形式，這種結(jié)構(gòu)的缺陷在于當(dāng)滑鞍及主軸等零部件在一側(cè)時，立柱局部受力 過大，結(jié)構(gòu)承重不均勻，并且組合形式的立柱結(jié)構(gòu)固定方式本身也不穩(wěn)定。目前的立柱內(nèi)部 結(jié)構(gòu)多數(shù)采用縱橫交錯的“井”字形筋板結(jié)構(gòu)，雖然這種結(jié)構(gòu)能夠承受一定的彎曲載荷，抗 彎剛度較好，但其扭轉(zhuǎn)剛度較差。而W形筋板結(jié)構(gòu)與立柱壁板形成了穩(wěn)定的三角形框架，抗 彎、抗扭剛度均較好，這種結(jié)構(gòu)能有效抵抗機床加工時的振動，提高機床的加工精度。

內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于加強機床立柱的精度和可靠性，提供一種帶有W形筋板的臥式 加工中心立柱。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：帶有W形筋板的臥式加工中心立柱為 一體成型的雙柱體框架式結(jié)構(gòu)，包含左右兩個支撐柱，兩個支撐柱之間設(shè)有上橫梁和下橫 梁。兩個支撐柱包含外壁板、內(nèi)壁板與前壁板。支撐柱的外壁板、內(nèi)壁板和前壁板組成后面 開口其余三面封閉的開式結(jié)構(gòu)，支撐柱的內(nèi)部為中空形式。這使得立柱整體制造加工容易 簡單，同時結(jié)構(gòu)消耗的材料較少。上橫梁和下橫梁包含上壁板、前壁板與下壁板。下橫梁的 上壁板和下壁板與支撐柱之間為圓弧形連接，由于圓弧形成的預(yù)彎曲使得下橫梁連接兩端 立柱的剛度、強度增加。上橫梁和下橫梁的外壁板、內(nèi)壁板和前壁板組成后面開口其余三面 封閉的開式結(jié)構(gòu)，支撐柱的內(nèi)部為中空形式。兩個支撐柱、上橫梁和下橫梁內(nèi)部均設(shè)置有若 千W形筋板。支撐柱、上橫梁、下橫梁和W形筋板一次鑄造成型。

上橫梁內(nèi)部布置有W形筋板，W形筋板左右對稱。下橫梁內(nèi)部設(shè)有八塊W形筋板， w形筋板上下、左右對稱。兩個支撐柱的內(nèi)部各設(shè)置兩塊w形筋板，w形筋板上下對稱。各 w形筋板的斜筋與支撐柱的內(nèi)壁板、外壁板形成了三角形框架，這種結(jié)構(gòu)形式具有抗彎、抗 扭剛度好的優(yōu)點，能有效抵抗機床加工過程中發(fā)生的振動。

所述帶有W形筋板的臥式加工中心立柱的上部后側(cè)為斜角形式，換句話說，帶有W 形筋板的臥式加工中心立柱的上部在長度方向的尺寸逐漸減小。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1)結(jié)構(gòu)對稱，易于制造，質(zhì)量較輕，成本較低；

2)采用W形式的筋板結(jié)構(gòu)，承載力強、抗振性好、剛度與強度高；

3)結(jié)構(gòu)整體緊湊、承重均勻、安裝穩(wěn)定、布局合理。

實施

下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。

帶有W形筋板的臥式加工中心立柱為一體成型的雙柱體框架式結(jié)構(gòu)，包含左右兩 個支撐柱2,兩個支撐柱之間設(shè)有上橫梁1和下橫梁10。兩個支撐柱2包含外壁板2A、內(nèi)壁 板2B與前壁板2C。支撐柱的外壁板、內(nèi)壁板和前壁板組成后面開口其余三面封閉的開式結(jié) 構(gòu)，支撐柱的內(nèi)部為中空形式。上橫梁1和下橫梁10包含上壁板、前壁板與下壁板。兩個 支撐柱、上橫梁和下橫梁內(nèi)部均設(shè)置有若干W形筋板3。

下橫梁10的上壁板和下壁板與支撐柱之間為圓弧形連接，由于圓弧形成的預(yù)彎 曲使得下橫梁連接兩端柱體的剛度、強度增加。

上橫梁1內(nèi)部布置有兩塊W形筋板3, W形筋板左右對稱。下橫梁10內(nèi)部設(shè)有八 塊W形筋板3, W形筋板上下、左右對稱。兩個支撐柱2的內(nèi)部各設(shè)置兩塊W形筋板3, W形 筋板上下對稱。各W形筋板的斜筋與立柱的內(nèi)、外壁板形成了三角形框架，這種結(jié)構(gòu)形式具 有抗彎、抗扭剛度好的優(yōu)點，能有效抵抗機床加工過程中發(fā)生的振動。

支撐柱的上部后側(cè)為斜角形式。

有W形筋板的臥式加工中心立柱的頂面設(shè)有凸臺，凸臺上設(shè)有螺紋孔，用來與機 床冷卻系統(tǒng)的電機連接。

支撐柱的外壁板上設(shè)有凸臺，凸臺上設(shè)有螺紋孔，用來與機床其余的附屬結(jié)構(gòu)連 接。

支撐柱的正面設(shè)有限位器的凸臺6,限位器的凸臺上設(shè)有螺紋孔，用來與限位器連

接。

帶有W形筋板的臥式加工中心立柱的正面的上部和下部分別設(shè)有矩形的導(dǎo)軌槽

4,導(dǎo)軌槽4通過螺紋孔連接矩形導(dǎo)軌條。絲杠電機座5上安裝驅(qū)動滾珠絲杠的電機，通過 上下同步的滾珠絲杠可實現(xiàn)主軸箱及滑鞍等零部件在矩形導(dǎo)軌上的移動。導(dǎo)軌槽4與所述 帶有W形筋板的臥式加工中心立柱之間有加強筋7以提高導(dǎo)軌的局部剛度，防止導(dǎo)軌變形 過大。

支撐柱的下部設(shè)有工藝孔8,工藝孔8為左右對稱的通孔，用作電器控制柜的線路 通道。支撐柱的底部設(shè)有螺栓孔9,通過高強度的螺栓連接機床床身，兩端共有十四個螺栓 孔，可實現(xiàn)立柱與床身的穩(wěn)固連接。

將本發(fā)明提出的帶有W形筋板的臥式加工中心立柱應(yīng)用于某高速臥式加工中心 的機床中，如圖4所示。通過在機床主軸的三個方向上施加相同的簡諧力，分析主軸靠近刀 具的參考點振幅頻響曲線，如圖6、圖7和圖8所示。現(xiàn)有的高速臥式加工中心的機床如圖

5,該立柱結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕，同時整機振幅值得到了大幅下降，并且在高頻下的振幅較小，波動 平緩，這說明本發(fā)明的立柱結(jié)構(gòu)改善了整機的動態(tài)精度，提高了加工效率，實現(xiàn)了機床高精 高效及高可靠性的發(fā)展要求。