CN105108502A - 一种立柱加强型精密立式加工中心 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立柱加强型精密立式加工中心，包括：立柱，所述立柱内部设有竖直布置的矩形腔，矩形腔内设有与矩形腔内壁一体成型的加强构件；加强构件包括圆筒和加强件；圆筒的外周面与矩形腔的内周面之间预留有间隙，加强件位于间隙内且沿着立柱的高度方向分层布置，加强件的两端分别连接矩形腔内周面和圆筒的外周面。本发明通过在方形空腔内设置加强构件，使立柱的刚性加强，且加强了立柱的抗震、抗弯曲和抗扭曲能力；使得立柱在加工机头高转速和高扭矩的工作状态下不会发生弯曲或扭曲，圆筒的空心结构和连接片上缓冲孔的结构设计可以起到良好的减震效果，使加工机头在工作过程中更为平稳，从而提高了加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种立柱加强型精密立式加工中心。
背景技术
加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。广泛应用于机械制造、机加工领域。
在加工中心中，立柱是其主要组成部件，用于支持加工机头的上下移动。由于立柱在加工过程中不经要承受加工机头的全部重量，而且还要承受加工机头在加工过程中所产生的高转速、高扭矩。因此，立柱的抗变能力尤为主要。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种立柱加强型精密立式加工中心，该立柱具有优异的抗变形能力。
本发明提出了一种立柱加强型精密立式加工中心，包括：立柱，所述立柱内部设有竖直布置的矩形腔，矩形腔内设有与矩形腔内壁一体成型的加强构件；
加强构件包括圆筒和加强件；
圆筒的外周面与矩形腔的内周面之间预留有间隙，加强件位于间隙内且沿着立柱的高度方向分层布置，加强件的两端分别连接矩形腔内周面和圆筒的外周面。
优选地，加强件包括第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片，第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片首尾依次连接且一体成型，第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片分别位于矩形腔的四角。
优选地，第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片首尾依次连接在中部形成圆形腔；圆筒位于圆形腔内，且圆筒的外周面与圆形腔的内周面之间预留有间隙；第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片上靠近圆形腔的一侧均设有与圆筒一体成型的连接桥架。
优选地，第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片上均设有缓冲孔。
优选地，立柱包括竖直部和位于竖直部下方的基座部，基座部水平布置，且基座部的宽度大于竖直部的宽度。
优选地，基座部的下表面位于中心线的两侧设有第一凸台和第二凸台，第一凸台和第二凸台上均设有用于与基座进行固定的安装孔。
优选地，立柱的下表面位于第一凸台和第二凸台之间设有弧形凹面，且弧形凹面的凸面朝向立柱的上表面。
优选地，立柱上设有沿着Z轴方向布置且相互平行的第一导轨和第二导轨。
优选地，立柱上位于第一导轨和第二导轨之间设有一体成型的第一丝杠座和第二丝杠座，且第一丝杠座和第二丝杠座之间的连线平行于第一导轨和第二导轨。
优选地，还包括底座、安装在底座上并可在底座上沿着Y轴方向进行滑动的鞍座、安装在鞍座上并可在鞍座上沿着X轴方向进行滑动的工作台、以及安装在立柱上并可在立柱上沿着Z轴方向进行滑动的加工机头；立柱固定在底座的一侧。
本发明通过在方形空腔内设置加强构件，使立柱的刚性加强，且加强了立柱的抗震、抗弯曲和抗扭曲能力；使得立柱在加工机头高转速和高扭矩的工作状态下不会发生弯曲或扭曲，圆筒的空心结构和连接片上缓冲孔的结构设计可以起到良好的减震效果，使加工机头在工作过程中更为平稳，从而提高了加工精度。
附图说明
图1为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心的结构示意图；
图2为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述立柱的结构示意图；
图3为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述立柱的俯视图；
图4为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述加工机头与立柱的装配图；
图5为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图一；
图6为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图二；
图7为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述鞍座与底座的装配图；
图8为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述工作台与鞍座的装配图；
图9为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述工作台的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1-9所示，图1为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心的结构示意图；图2为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述立柱的结构示意图；图3为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述立柱的俯视图；图4为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述加工机头与立柱的装配图；图5为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图一；图6为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图二；图7为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述鞍座与底座的装配图；图8为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述工作台与鞍座的装配图；图9为本发明提出的一种立柱加强型精密立式加工中心中所述工作台的结构示意图。
在本文中，所述X轴、Y轴、Z轴相互正交构成三维立体坐标系。
参照图1，本发明实施例提出的一种立柱加强型精密立式加工中心，包括：底座1、鞍座2、工作台3、立柱4、加工机头5、丝杠螺母机构和驱动机构；其中：丝杠螺母机构包括丝杠7和丝杠螺母；驱动机构包括第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构，第一驱动机构用于驱动鞍座2在底座1上沿着Y轴方向进行移动；第二驱动机构用于驱动工作台3在鞍座2上沿着X轴方向进行移动；第三驱动机构用于驱动加工机头5在立柱4上沿着Z轴方向进行移动。
参照图2，立柱4竖直固定在底座1上，立柱4包括竖直部409和位于竖直部409下方的基座部410，基座部410水平布置，且基座部410的宽度大于竖直部409的宽度；基座部410的下表面位于中心线的两侧设有第一凸台406和第二凸台407，第一凸台406和第二凸台407上均设有用于与基座进行固定的安装孔408；立柱4的下表面位于第一凸台406和第二凸台407之间设有弧形凹面，且弧形凹面的凸面朝向立柱4的上表面。
参照图3，立柱4内部设有竖直布置的矩形腔，矩形腔内设有一体成型的加强构件6；加强构件6包括圆筒61和加强件62，圆筒61的外周面与矩形腔的内周面之间预留有间隙，加强件62位于间隙内且沿着立柱4的高度方向分层设置，加强件62的两端分别连接矩形腔内周面和圆筒61的外周面；每层加强件62均包括第一连接片621、第二连接片622、第三连接片623和第四连接片624，第一连接片621、第二连接片622、第三连接片623和第四连接片624首尾依次连接且一体成型，第一连接片621、第二连接片622、第三连接片623和第四连接片624分别位于矩形腔的四角；，第一连接片621、第二连接片622、第三连接片623和第四连接片624上均设有缓冲孔；第一连接片621、第二连接片622、第三连接片623和第四连接片624首尾依次连接在中部形成圆形腔；圆筒位于圆形腔内，且圆筒的外周面与圆形腔的内周面之间预留有间隙；第一连接片621、第二连接片622、第三连接片623和第四连接片624上靠近圆形腔的一侧均设有与圆筒一体成型的连接桥架63。
本发明通过在方形空腔内设置加强构件6，使立柱4的刚性加强，且加强了立柱4的抗震、抗弯曲和抗扭曲能力；使得立柱4在加工机头5高转速和高扭矩的工作状态下不会发生弯曲或扭曲，圆筒61的空心结构和连接片上缓冲孔的结构设计可以起到良好的减震效果，使加工机头5在工作过程中更为平稳，从而提高了加工精度。
此外，本实施例中，立柱4上设有沿着Z轴方向布置且相互平行的第一导轨401和第二导轨402；立柱4上位于第一导轨401和第二导轨402之间设有一体成型的第一丝杠座403和第二丝杠座404，且第一丝杠座403和第二丝杠座404之间的连线平行于第一导轨401和第二导轨402。
参照图4，加工机头5设有与第一导轨401和第二导轨402相配合的第一滑槽和第二滑槽；加工机头5可滑动安装在第一导轨401和第二导轨402上；加工机头5上，设有一体成型的螺母座；其中，加工机头5通过丝杠螺母和丝杠7与加工机头5上的螺母座和立柱4上的第一丝杠座403和第二丝杠座404进行配合实现与立柱4的连接，从而避免了因丝杠支撑座在工作中受力造成连松动，使得加工机头5升降更加平稳。且简化了装配工艺，使得整个加工中心的结构更为简单实用。
参照图5，底座1水平布置，底座1的上表面位于中心线的两侧设有沿着Y轴方向布置且相互平行的第三导轨101和第四导轨102；底座1的下表面位于底座1中心线的两侧均设有沿着Y轴方向布置且相互平行的第一支撑面103和第二支撑面104；第一支撑面103和第二支撑面104之间均设有弧形面105，且弧形面105的凸面朝向底座1的上表面，弧形面105的最高点位于底座1上表面中心线的下方；第一支撑面103和第二支撑面104的下方分别沿Y轴方向布置且相互平行的第一支撑座1031和第二支撑座1041；第一支撑座1031和第二支撑座1041均由多块在同一直线上的支撑块组成，且每块支撑座上均设有竖直布置的调节螺栓孔；底座1下表面位于弧形面105的两端均设有水平调节块1051，水平调节块1051上设有竖直布置的调节螺栓孔。本发明通过在第一支撑面103和第二支撑面104之间设置成弧形面105，使底座1的下表面形成形拱形，从而将底座1的承重力向两侧分散，把竖直向下的压力分散成向下和向外传递给相邻的部分的力，从而避免压力集中造成底座变形弯曲的问题；且弧形面105的设计也为底座1的形变提供了让力空间，从而可有效延长底座1的使用寿命；通过在调节螺栓孔内安装调节螺栓，通过调节调节螺栓可以调整底座1的水平位置。
参照图6，本实施例中，底座1的上表面位于第三导轨101和第四导轨102之间设有一体成型的第三丝杠座106和第四丝杠座107，且第三丝杠座106和第四丝杠座107之间的连线平行于第三导轨101和第四导轨102。
参照图7，鞍座2安装在第三导轨101和第四导轨102上；鞍座2的下表面设有一体成型的螺母座；鞍座2通过丝杠螺母和丝杠7与鞍座2上的螺母座、底座1的第三丝杠座106和第四丝杠座107进行配合实现鞍座2与底座1的连接；由于螺母座、第三丝杠座106和第四丝杠座107均采用一体成型，从而提高了鞍座2与底座1配合的稳定性、避免了因丝杠支撑座在工作中受力造成连松动，影响鞍座2与底座1的配合精度。且简化了装配工艺，使得整个加工中心的结构更为简单实用。
鞍座2的上表面位于鞍座2中心线的两侧设有沿着X轴方向布置且相互平行的第五导轨201和第六导轨202；鞍座2的上表面位于第五导轨201和第六导轨202之间设有一体成型的第五丝杠座203和第六丝杠座204，且第五丝杠座203和第六丝杠座204的之间的连线平行于第五导轨201和第六导轨202；鞍座2的上表面位于第五丝杠座203远离第六丝杠座204的一侧还设有一体成型的轴承安装座205，轴承安装座205用于对第二驱动机构中的轴承进行固定，以提高轴承固定的稳定性。
参照图8，工作台3的下表面设有一体成型的螺母座304，工作台3通过丝杠螺母和丝杠7与工作台3上的螺母座304和鞍座2上的第五丝杠座203和第六丝杠座204进行配合实现与鞍座2的连接；由于用于固定丝杠螺母的螺母座304、用于固定丝杠的第五丝杠座203和第六丝杠座204均采用一体成型技术，从而提高了工作台3与鞍座2配合的稳定性，避免了因螺栓固定造成连接松动，配合精度降低的问题；同时，简化了装配工艺，使得整个加工中心的结构更为简单实用。
参照图9，工作台3的下表面位于工作台3中心线的两侧设有沿着X轴方向布置且相互平行的第一水平面301和第二水平面302；第一水平面301和第二水平面302上分别设有沿X轴方向布置且相互平行的第一滑台305和第二滑台306；第一滑台305和第二滑台306上均设有沿X轴方向并列布置的多个水平调节孔307；工作台3上，靠近第一滑台305一侧的侧面、以及靠近第二滑台306的侧面上均设有操作窗口308；水平调节孔307与操作窗口的底部导通；操作人员通过操作窗口308将调节螺栓插入到水平调节孔307内。
第一水平面301和第二水平面302之间设有弧形面303，且弧形面303的凸面朝向工作台3的上表面，弧形面303的最高点位于工作台3上表面中心线的下方；弧形面303上分布有多个减重孔。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，包括：立柱(4)，所述立柱(4)内部设有竖直布置的矩形腔，矩形腔内设有与矩形腔内壁一体成型的加强构件(6)；
加强构件(6)包括圆筒(61)和加强件(62)；圆筒(61)的外周面与矩形腔的内周面之间预留有间隙，加强件(62)位于间隙内且沿着立柱(4)的高度方向分层布置，加强件(62)的两端分别连接矩形腔内周面和圆筒(61)的外周面。
2.根据权利要求1所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，加强件(62)包括第一连接片(621)、第二连接片(622)、第三连接片(623)和第四连接片(624)，第一连接片(621)、第二连接片(622)、第三连接片(623)和第四连接片(624)首尾依次连接且一体成型，第一连接片(621)、第二连接片(622)、第三连接片(623)和第四连接片(624)分别位于矩形腔的四角。
3.根据权利要求2所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，第一连接片(621)、第二连接片(622)、第三连接片(623)和第四连接片(624)首尾依次连接在中部形成圆形腔；圆筒位于圆形腔内，且圆筒的外周面与圆形腔的内周面之间预留有间隙；第一连接片(621)、第二连接片(622)、第三连接片(623)和第四连接片(624)上靠近圆形腔的一侧均设有与圆筒一体成型的连接桥架(63)。
4.根据权利要求3所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，第一连接片(621)、第二连接片(622)、第三连接片(623)和第四连接片(624)上均设有缓冲孔。
5.根据权利要求2所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，立柱(4)包括竖直部(409)和位于竖直部(409)下方的基座部(410)，基座部(410)水平布置，且基座部(410)的宽度大于竖直部(409)的宽度。
6.根据权利要求5所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，基座部(410)的下表面位于中心线的两侧设有第一凸台(406)和第二凸台(407)，第一凸台(406)和第二凸台(407)上均设有用于与基座进行固定的安装孔(408)。
7.根据权利要求6所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，立柱(4)的下表面位于第一凸台(406)和第二凸台(407)之间设有弧形凹面，且弧形凹面的凸面朝向立柱(4)的上表面。
8.根据权利要求2所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，立柱(4)上设有沿着Z轴方向布置且相互平行的第一导轨(401)和第二导轨(402)。
9.根据权利要求8所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，立柱(4)上位于第一导轨(401)和第二导轨(402)之间设有一体成型的第一丝杠座(403)和第二丝杠座(404)，且第一丝杠座(403)和第二丝杠座(404)之间的连线平行于第一导轨(401)和第二导轨(402)。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的立柱加强型精密立式加工中心，其特征在于，还包括底座(1)、安装在底座(1)上并可在底座(1)上沿着Y轴方向进行滑动的鞍座(2)、安装在鞍座(2)上并可在鞍座(2)上沿着X轴方向进行滑动的工作台(3)、以及安装在立柱(4)上并可在立柱(4)上沿着Z轴方向进行滑动的加工机头(5)；立柱(4)固定在底座(1)的一侧。
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