CN103447888A - 立式加工中心的光机结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开的立式加工中心的光机结构，包括床身和固定在床身上的立柱以及滑鞍、工作台、主轴箱、滑轮、X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构、重锤平衡装置，Z轴传动机构安装在立柱上，主轴箱滑动配置在立柱上且与Z轴传动机构驱动连接，滑轮固定在立柱的顶部，重锤平衡装置配置在立柱上且通过绕过滑轮的钢丝绳与主轴箱连接；其X轴传动机构安装在床身上，滑鞍滑动配置在床身的滑轨上且与X轴传动机构驱动连接；Y轴传动机构安装在滑鞍上，工作台滑动配置在滑鞍的滑轨上且与Y轴传动机构驱动连接，其中X轴传动机构在下，Y轴传动机构在上。本发明运行起来不抖动，稳定，从而提高了加工精度。

Description

立式加工中心的光机结构

技术领域

本发明涉及立式加工中心技术领域，特别涉及一种立式加工中心的光机结构。 

背景技术

随着我国汽车、模具、航空、航天、电子、塑料、合金工业的飞速发展，传统的手动铣床已不能满足加工制造业的需求。虽然我国数控铣床和加工中心进口数量都在逐年递增，但仍然满足不了国内加工业的需求。因此，加速开发性价比较高的国产数控铣床、加工中心，是国内各专业制造商的当务之急和重点发展方向。 

虽然国内外立式加工中心规格、性能、用途和售价有很大的差异，但在结构上都大同小异，同类规格的产品比较，主要是在整机刚性和稳定性方面，加工精度和切削速度方面，排屑和防漏方面，外观造型和控制系统的配置等方面进行不断的探索研究，改进和提高，中小型规格的产品，目前普遍存在精度的稳定性较低，防泄漏性能、冷却液和润滑油的回收效果都存在不同程度的缺陷。 

立式加工中的光机属于三轴硬轨，即三轴导轨采用滑动导轨副（铸铁高频淬火＋贴塑），无任何电机、电器、控制箱、水箱及外围板金护罩配置的主机。该光机结构经过配置电机、控制系统、刀库、气路控制、液路控制和外围板金护罩，就可成为一台完整的立式加工中心。 

该立式加工中心广泛适用于机械制造业、模具制造业及其它行业加工箱体类、盘类件、壳体及模具等复杂零件。工件在一次装夹后，可连续完成铣、钻、镗、铰等多种工序的加工。可单台使用，亦可多台组成生产流水线加工零件。 

但是现有立式加工中心的光机采用X轴在上，Y轴在下的十字结构，其底座的尺寸较小，滑鞍的尺寸较大，即固定部分质量重，移动部分质量轻，这样结构的光机运行起来容易抖动，不稳定，从而影响到加工精度。另外该结构的光机三轴方向上的导轨跨距较小，造成底座内部空间狭小，使得拖链，光栅尺等 部件无法安装到护罩内部。再者现有的光机一般采用单侧螺旋排屑结构，无法及时排屑，从而影响到光机的使用寿命。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有立式加工中心的光机所存在的上述技术问题而提供一种新型的立式加工中心的光机结构。 

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方来实现： 

立式加工中心的光机结构，包括床身和固定在床身上的立柱以及滑鞍、工作台、主轴箱、滑轮、X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构、重锤平衡装置，所述Z轴传动机构安装在所述立柱上，所述主轴箱滑动配置在所述立柱上且与所述Z轴传动机构驱动连接，所述滑轮固定在所述立柱的顶部，所述重锤平衡装置配置在所述立柱上且通过绕过所述滑轮的钢丝绳与所述主轴箱连接；其特征在于，所述X轴传动机构安装在床身上，在所述床身主体内平行间隔设置有一对X轴导轨；所述滑鞍滑动配置在所述床身的一对X轴导轨上且与所述X轴传动机构驱动连接；所述滑鞍上平行间隔设置有一对Y轴导轨和Y轴传动机构，所述工作台滑动配置在所述滑鞍的一对Y轴导轨上且与所述Y轴传动机构驱动连接，其中所述X轴传动机构在下，Y轴传动机构在上。 

所述床身，包括床身主体，所述床身主体具有一用以安装大护罩的床身底盘连接面和用以安装立柱的立柱结合面；在所述床身主体内平行间隔设置有一对X轴导轨，一对X轴导轨之间的空间为拖链光栅尺安装空间，在所述拖链光栅尺安装空间的两端分别设置有左、右挡油板，在所述拖链光栅尺安装空间内设置有一内部走线孔，所述内部走线孔顶面高于左、右挡油板顶面；在一对X轴导轨的右端设置由中间向两侧倾斜的导屑斜坡，左端设置有油水分离设备，同时在左挡油板上开设有一与拖链光栅尺安装空间连通的导油孔，该导油孔与所述油水分离设备通过软管连通；在每一X轴导轨的底轨面上开设有一条导油槽，在每一X轴导轨的左端开设有一与拖链光栅尺安装空间连通的回油孔，所述导油槽的右端高于导屑斜坡的最低点，导油槽的左端与所述回油孔连通；在一对X轴导轨的外侧各开设有一条用以安装螺旋排屑机的螺旋排屑槽，该螺旋排屑槽与导屑斜坡连接，每一螺旋排屑槽安装有一个螺旋排屑机。 

为了防止立柱内部进水无法排除，在所述立柱结合面内设置有回流空间。 

在一对Y轴导轨外侧均设置有一套防水防屑构件。 

所述防水防屑构件包括固定在所述滑鞍上的第一挡板和固定在所述工作台上的第二挡板，所述第二挡板的底部设置有一开口朝向Y轴导轨的U形防水防屑槽，所述第一挡板的顶部设置有一防水防屑边，所述防水防屑边延伸进所述的U形防水防屑槽内。 

所述第一挡板上的防水防屑边的长度与所述第一部件的长度同长。 

所述第一挡板上的防水防屑边与第一挡板固定在所述第一部件上的一部份之间的夹角＞90°，优选为98°；所述U形防水防屑槽的下槽边与防水防屑边平行。 

所述第一挡板上的防水防屑边的下表面与所述U形防水防屑槽的下槽边的内表面之间的距离为2～3mm，优选为3mm。 

所述第一挡板上的防水防屑边的外缘与所述U形防水防屑槽槽底之间的距离为2～3mm，优选为3mm。 

在所述工作台四周设置有接油盘。 

在所述工作台的前侧安装有一前挡板，所述前挡板向下延伸至滑鞍前侧的第一挡板处，构成一遮挡式防屑结构。 

由于采用了如上的技术方案，本发明的光机采用了X轴传动机构在下，Y轴传动机构在上的十字结构，与市面常见的立式加工中心不同。相同的行程下，增大了底座的尺寸，减小了滑鞍的尺寸，从而达到了固定部分质量重，移动部分质量轻的设计结构，光机运行起来不抖动，稳定，从而提高了加工精度。另采用这样的结构后，可以较大的增大三轴方向上的导轨跨距，增加了光机内部空间，使拖链，光栅尺等部件设计到护罩内部。另外在X轴传动机构两侧的床身上各安装有一个螺旋排屑机，提高了排屑的效率。 

床身底盘连接面可直接与大护罩连接，床身主体可代替钣金的底盘结构，又可以保证大护罩与床身连接平整密封，防止切削液的渗漏。X轴导轨上设置导油槽，可将润滑油导流回床身内部，通过导流孔排向油水分离设备。床身增大了导轨跨距，增加了床身内部空间，并留有内部走线孔，使拖链，光栅尺等部件设计到护罩内部，可以得到防护罩的有效保护。设置的导屑斜坡将产生的切 削残渣集中于螺旋排屑机上，便于切削残渣排除。立柱安装面中间设有回流空间，防止立柱内部进水无法排除。 

在一对Y轴导轨外侧设置有互扣结构形式的防水防屑构件，可以有效的减少因多次反弹而使切削液、切削残渣进入一对Y轴导轨安装位置，其安装简便，利于调整及维修。同时在工作台的四周设置有接油盘，可以阻止切削液的顺流现象，有效减小导轨内部进入异物的现象。 

本发明主要基础部件布置合理，制作简便，刚性高，可以提高机械精度和稳定；机床结构简化，加工方便，便于安装、维护、保养。 

附图说明

图1为本发明立式加工中心的光机结构结构示意图。 

图2为图1的俯视图。 

图3为本发明立式加工中心光机的床身结构示意图。 

图4为图2的A-A剖视图。 

图5为本发明滑鞍与工作台之间装配后的正面示意图。 

图6为图5的A-A剖视图。 

图7为图6的K部放大示意图。 

图8为接油盘与工作台之间的安装示意图。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。 

参见图1和图2，图中给出的立式加工中心的光机结构，包括床身100和固定在床身100上的立柱400以及滑鞍200、工作台300、主轴箱500、滑轮700、X轴传动机构800、Y轴传动机构900、Z轴传动机构600、重锤平衡装置1000，在床身100的底部安装有床脚120，便于调节床身100的高低位置和水平。 

立柱400设为Z轴，Z轴传动机构600安装在立柱400上，主轴箱500滑动配置在立柱400上且与Z轴传动机构600驱动连接，滑轮700固定在立柱400的顶部，重锤平衡装置1000配置在立柱400上且通过绕过滑轮700的钢丝绳与主轴箱500连接。 

床身100设为X轴作为底座固定部分，X轴传动机构800安装在床身100上， 滑鞍200滑动配置在床身100的一对X轴导轨上用以承载工作台300，滑鞍200与X轴传动机构800驱动连接；X轴传动机构800驱动滑鞍200沿一对X轴导轨运动。 

Y轴传动机构900安装在滑鞍200上，工作台300滑动配置在滑鞍200的一对Y轴导轨上且与Y轴传动机构900驱动连接，X轴传动机构800在下，Y轴传动机构900在上。与市面常见的立式加工中心不同。相同的行程下，增大了底座的尺寸，减小了滑鞍的尺寸，从而达到了固定部分质量重，移动部分质量轻的设计结构。又可以较大的增大三轴方向上的导轨跨距，增加了光机内部空间，使拖链，光栅尺等部件设计到护罩内部。 

参见图3和图4，床身100包括床身主体101，床身主体101具有一用以安装大护罩的床身底盘连接面109和用以安装立柱400的立柱结合面107；床身底盘连接面109可直接与大护罩连接，床身主体可代替钣金的底盘结构，又可以保证大护罩与床身连接平整密封，防止切削液的渗漏。 

在床身主体内101平行间隔设置有一对X轴导轨111，一对X轴导轨111之间的空间为拖链光栅尺安装空间106，在该拖链光栅尺安装空间106的两端分别设置有左、右挡油板112、113，在拖链光栅尺安装空间106内设置有一内部走线孔105，内部走线孔105顶面的高于左、右挡油板112、113的顶面；这样拖链光栅尺安装空间106不会由内部走线孔105流出。 

在一对X轴导轨111的右端设置由中间向两侧倾斜的导屑斜坡103，左端设置有油水分离设备114，同时在左挡油板112上开设有一与拖链光栅尺安装空间连通的导油孔110，该导油孔110与油水分离设备114通过软管连通；在每一X轴导轨111的底轨面上开设有一条导油槽102，在每一X轴导轨111的左端开设有一与拖链光栅尺安装空间106连通的回油孔115，导油槽102的右端高于导屑斜坡103的最低点，左端与回油孔115连通；这样润滑油导流回床身内部，通过导流孔110排向油水分离设备114。 

在一对X轴导轨111的外侧各开设有一条用以安装螺旋排屑机的螺旋排屑槽116，该螺旋排屑槽116与导屑斜坡103连接，每一螺旋排屑槽116内安装有一个螺旋排屑机130、130a（参见图2），这样导屑斜坡103上的铁屑可以及时通过螺旋排屑机130、130a导出。 

在立柱结合面107内设置有回流空间108，这样立柱内部进水就能及时排除。 

参见图5至图8，图中给出的立式加工中心线性导轨防水防屑结构包括滑鞍200、工作台300，在滑鞍200上安装有一对Y轴导轨210、210a，工作台300滑动配置在一对Y轴导轨210、210a上。在工作台300的四周安装有接油盘310。接油盘310可以将切削液导流回护罩内部，降低其沿工作台流入一对Y轴导轨210、210a安装位置的可能。 

在一对Y轴导轨210、210a的外侧各设置有一个防水防屑结构1100、1100a。 

防水防屑结构1100由一块后挡板1110和一块后下挡板1120构成，其中后挡板1110固定在工作台300后侧上且位于接油盘310的下方，该后挡板1110向下延伸接近滑鞍200的位置，在该后挡板1110的底部设置有一开口朝向Y轴导轨210的U形防水防屑槽1111；后下挡板1120的横截面呈大致成“与”字形状，其固定在滑鞍200的前侧，顶部设置有一防水防屑边1121，长度与滑鞍200的长度同长。可遮挡拉罩1200下部和Y轴导轨210安装处之间的间隙。防水防屑边1121延伸进U形防水防屑槽1111内，两者成为互扣结构形式的防水防屑结构。 

防水防屑结构1100a由一块前挡板1110a和一块前下挡板1120a构成，其中前挡板1110a固定在工作台300前侧上且位于接油盘310的下方，该前挡板1110a向下延伸接近滑鞍200的位置，在该前挡板1110a的底部设置有一开口朝向Y轴导轨210a的U形防水防屑槽1111a；前下挡板1120a的横截面呈大致成“与”字形状，其固定在滑鞍200的前侧，顶部设置有一防水防屑边1121a，长度与滑鞍200的长度同长。可遮挡拉罩1200下部和Y轴导轨210a安装处之间的间隙。防水防屑边1121a延伸进U形防水防屑槽1111a内，两者成为互扣结构形式的防水防屑结构。 

在工作台300的侧安装有一前挡板1300，前挡板1300向下延伸至前下挡板1120a最下面的转折处1122a处，构成一遮挡式防屑结构。 

参见图4，后下挡板1120（前下挡板1120a）上的防水防屑边1121（1121a）与后下挡板1120（前下挡板1120a）固定在滑鞍200上的一部份1123（1123a）之间的夹角为98°；可有效阻止切削残渣及切削液的弹入，降低拉罩1200下部进入残余物的可能。U形防水防屑槽1111（1111a）的下槽边1112(1112a)与防 水防屑边1121（1121a）平行，即向下倾斜8°，同时，防水防屑边1121（1121a）的下表面与U形防水防屑槽1111（1111a）的下槽边1112(1112a)的内表面之间的距离为3mm，防水防屑边1121（1121a）的外缘与U形防水防屑槽1111（1111a）槽底之间的距离为3mm。 

对于防水防屑边1121（1121a）的下表面与U形防水防屑槽1111（1111a）的下槽边1112(512a)的内表面之间的距离和防水防屑边1121（1121a）的外缘与U形防水防屑槽1111（1111a）槽底之间的距离的设置，经现场使用情况及多次试验表明，可以多次弹入一对Y轴导轨210、210a安装处的切削残渣2mm至3mm的居多。如预留2mm，对零件制作要求甚高，会增加制作成本，故选择3mm间隙为最佳。U形防水防屑槽1111（1111a）的下槽边1112(1112a)与防水防屑边1121（521a）平行，即向下倾斜8°，可以将溅至后挡板1110（前挡板1110a）上的切削液导流回护罩内部，顺带将小于3mm的切削残渣带走，可以有效的减少因多次反弹而使切削液、切削残渣进入一对Y轴导轨210、210a安装位置，从而达到导轨的防水防屑的目的。 

Claims (14)

1.立式加工中心的光机结构，包括床身和固定在床身上的立柱以及滑鞍、工作台、主轴箱、滑轮、X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构、重锤平衡装置，所述Z轴传动机构安装在所述立柱上，所述主轴箱滑动配置在所述立柱上且与所述Z轴传动机构驱动连接，所述滑轮固定在所述立柱的顶部，所述重锤平衡装置配置在所述立柱上且通过绕过所述滑轮的钢丝绳与所述主轴箱连接；其特征在于，所述X轴传动机构安装在床身上，在所述床身主体内平行间隔设置有一对X轴导轨；所述滑鞍滑动配置在所述床身的一对X轴导轨上且与所述X轴传动机构驱动连接；所述滑鞍上平行间隔设置有一对Y轴导轨和Y轴传动机构，所述工作台滑动配置在所述滑鞍的一对Y轴导轨上且与所述Y轴传动机构驱动连接，其中所述X轴传动机构在下，Y轴传动机构在上。

2.如权利要求1所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述床身，包括床身主体，所述床身主体具有一用以安装大护罩的床身底盘连接面和用以安装立柱的立柱结合面；在所述床身主体内平行间隔设置有一对X轴导轨，一对X轴导轨之间的空间为拖链光栅尺安装空间，在所述拖链光栅尺安装空间的两端分别设置有左、右挡油板，在所述拖链光栅尺安装空间内设置有一内部走线孔，所述内部走线孔顶面高于左、右挡油板顶面；在一对X轴导轨的右端设置由中间向两侧倾斜的导屑斜坡，左端设置有油水分离设备，同时在左挡油板上开设有一与拖链光栅尺安装空间连通的导油孔，该导油孔与所述油水分离设备通过软管连通；在每一X轴导轨的底轨面上开设有一条导油槽，在每一X轴导轨的左端开设有一与拖链光栅尺安装空间连通的回油孔，所述导油槽的右端高于导屑斜坡的最低点，导油槽的左端与所述回油孔连通；在一对X轴导轨的外侧各开设有一条用以安装螺旋排屑机的螺旋排屑槽，该螺旋排屑槽与导屑斜坡连接，每一螺旋排屑槽安装有一个螺旋排屑机。

3.如权利要求2所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，在所述立柱结合面内设置有回流空间。

4.如权利要求1所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，在一对Y轴导轨外侧均设置有一套防水防屑构件。

5.如权利要求4所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述防水 防屑构件包括固定在所述滑鞍上的第一挡板和固定在所述工作台上的第二挡板，所述第二挡板的底部设置有一开口朝向Y轴导轨的U形防水防屑槽，所述第一挡板的顶部设置有一防水防屑边，所述防水防屑边延伸进所述的U形防水防屑槽内。

6.如权利要求5所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边的长度与所述滑鞍的长度同长。

7.如权利要求5所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边与第一挡板固定在所述滑鞍上的一部份之间的夹角＞90°，所述U形防水防屑槽的下槽边与防水防屑边平行。

8.如权利要求7所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边与第一挡板固定在所述滑鞍上的一部份之间的夹角为98°。

9.如权利要求8所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边的下表面与所述U形防水防屑槽的下槽边的内表面之间的距离为2～3mm。

10.如权利要求9所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边的下表面与所述U形防水防屑槽的下槽边的内表面之间的距离为3mm。

11.如权利要求9所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边的外缘与所述U形防水防屑槽槽底之间的距离为2～3mm。

12.如权利要求11所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，所述第一挡板上的防水防屑边的外缘与所述U形防水防屑槽槽底之间的距离为3mm。

13.如权利要求4所述的立式加工中心的光机结构，其特征在于，在所述工作台四周设置有接油盘。

14.如权利要求5所述的立式加工中心中心线性导轨防水防屑结构，其特征在于，在所述工作台的前侧安装有一前挡板，所述前挡板向下延伸至滑鞍前侧的第一挡板处，构成一遮挡式防屑结构。 

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