CN105149968A - 一种高精度稳固型精密立式加工中心 - Google Patents

一种高精度稳固型精密立式加工中心 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度稳固型精密立式加工中心，包括：底座、鞍座、工作台、立柱、加工机头、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构；在底座的上表面设有第一导轨和第二导轨；鞍座安装在第一导轨和第二导轨上并由第一驱动机构驱动沿着Y轴方向进行移动；在鞍座的上表面设有第三导轨和第四导轨；工作台安装在第三导轨和第四导轨上并由第二驱动机构驱动沿着X轴方向进行移动；立柱固定在底座的一侧，立柱上设有第五导轨和第六导轨；加工机头安装在第五导轨和第六导轨上并由第三驱动机构驱动在立柱上沿着Z轴方向进行移动。本发明所提出的高精度稳固型精密立式加工中心，加工精度高，稳固性好，且抗变形能力强，使用寿命长。

Description

一种高精度稳固型精密立式加工中心
技术领域
本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种高精度稳固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。
现有的加工中心，受各种结构影响，其加工精度和稳定性都较差。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种高精度稳固型精密立式加工中心，以提高加工中心的加工精度及其稳固性。
本发明提出了一种高精度稳固型精密立式加工中心，包括：底座、鞍座、工作台、立柱、加工机头、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构；
底座水平布置，在底座的上表面位于底座中心线的两侧设有沿着Y轴方向布置且相互平行的第一导轨和第二导轨；
鞍座安装在第一导轨和第二导轨上，且鞍座通过第一传动机构与第一驱动机构传动连接并由第一驱动机构驱动在底座上沿着Y轴方向进行移动；
在鞍座的上表面位于鞍座中心线的两侧设有沿着X轴方向布置且相互平行的第三导轨和第四导轨；
工作台安装在第三导轨和第四导轨上，且工作台通过第二传动机构与第二驱动机构传动连接并由第二驱动机构驱动在鞍座上沿着X轴方向进行移动；
立柱固定在底座的一侧，立柱上靠近底座的一侧设有沿着Z轴方向布置且相互平行的第五导轨和第六导轨；
加工机头安装在第五导轨和第六导轨上，且加工机头通过第三传动机构与第三驱动机构传动连接并由第三驱动机构驱动在立柱上沿着Z轴方向进行移动。
优选地，立柱内部设有竖直布置的矩形腔，矩形腔内设有一体成型的竖直布置的加强构件；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设有多层，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，每层加强件均包括在同一平面上且首尾依次连接的第一连接片、第二连接片、第三连接片和第四连接片，且第一连接片、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，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，在底座的下表面位于底座中心线的两侧设有沿着Y轴方向布置且相互平行的第一支撑面和第二支撑面；第一支撑面和第二支撑面之间设有弧形面，且弧形面的凸面朝向底座的上表面，弧形面的最高点位于底座上表面中心线的下方。
优选地，第一支撑面和第二支撑面的下方分别沿Y轴方向布置且相互平行的第一支撑座和第二支撑座。
优选地，第一支撑座和第二支撑座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。
优选地，在底座下表面位于弧形面的两端均设有水平调节块，水平调节块上设有竖直布置的调节螺栓。
优选地，在工作台的下表面位于工作台中心线的两侧设有沿着X轴方向布置且相互平行的第三支撑面和第四支撑面；第三支撑面和第四支撑面之间设有弧形面，且弧形面的凸面朝向工作台的上表面，弧形面的最高点位于工作台上表面中心线的下方。
优选地，在底座的上表面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，鞍座的下表面上，设有一体成型的第一螺母座。
优选地，第一传动机构包括第一丝杠和套装在第一丝杠上的第一丝杠螺母，第一丝杠依次穿过第一丝杠座和第二丝杠座并与第一驱动机构连接；第一丝杠螺母安装在第一螺母座上且位于第一丝杠座和第二丝杠座之间。
优选地，第一导轨和第二导轨与底座一体成型。
优选地，在鞍座的上表面位于第三导轨和第四导轨之间设有一体成型的第三丝杠座和第四丝杠座，且第三丝杠座和第四丝杠座的之间的连线平行于第三导轨和第四导轨。
优选地，在工作台的下表面位于弧形面最高点处设有一体成型的第二螺母座。
优选地，第二传动机构包括第二丝杠和套装在第二丝杠上的第二丝杠螺母，第二丝杠依次穿过第三丝杠座和第四丝杠座并与第二驱动机构连接；第二丝杠螺母安装在第二螺母座上且位于第三丝杠座和第四丝杠座之间。
优选地，第三导轨和第四导轨与鞍座一体成型，
优选地，立柱上，位于第五导轨和第六导轨之间设有一体成型的第五丝杠座和第六丝杠座，且第五丝杠座和第六丝杠座之间的连线平行于第五导轨和第六导轨。
优选地，加工机头上，设有一体成型的第三螺母座。
优选地，第三传动机构包括第三丝杠和套装在第三丝杠上的第三丝杠螺母，第三丝杠依次穿过第五丝杠座和第六丝杠座并与第三驱动机构连接；第三丝杠螺母安装在第三螺母座上且位于第五丝杠座和第六丝杠座之间。
优选地，第五导轨和第六导轨一体成型。
本发明中，鞍座安装在底座上并可在底座上沿着Y轴方向进行移动，工作台安装在鞍座上并可在鞍座上沿着X轴方向进行移动；加工机头安装在立柱上并可在立柱上沿着Z轴方向进行移动；在工作过程中，通过加工机头的上下移动实现对放置在工作台上的待加工工件进行加工，通过鞍座和工作台的相互配合可调整待加工工件的加工方位；本发明所提出的高精度稳固型精密立式加工中心，加工精度高，稳固性好，且抗变形能力强，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明提出的一种高精度稳固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高精度稳固型精密立式加工中心的侧视图；
图3为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述立柱的结构示意图；
图4为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述立柱的俯视图；
图5为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述加工机头与立柱的装配图；
图6为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图一；
图7为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图二；
图8为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述鞍座与底座的装配图；
图9为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述工作台的结构示意图；
图10为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述工作台与鞍座的装配图。
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1-10所示，图1为本发明提出的一种高精度稳固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高精度稳固型精密立式加工中心的侧视图；图3为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述立柱的结构示意图；图4为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述立柱的俯视图；图5为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述加工机头与立柱的装配图；图6为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图一；图7为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述底座的结构示意图二；图8为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述鞍座与底座的装配图；图9为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述工作台的结构示意图；图10为本发明提出的一种高精度稳固型精密立式加工中心中所述工作台与鞍座的装配图。
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1-2，本发明实施例提出的一种高精度稳固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、第一驱动机构6、第二驱动机构7和第三驱动机构8，
底座1水平布置，在底座1的上表面位于底座1中心线的两侧设有沿着Y轴方向布置且相互平行的第一导轨101和第二导轨102；鞍座2安装在第一导轨101和第二导轨102上，且鞍座2通过第一传动机构与第一驱动机构6传动连接并由第一驱动机构6驱动在底座1上沿着Y轴方向进行移动；在鞍座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三导轨201和第四导轨202；工作台3安装在第三导轨201和第四导轨202上，且工作台3通过第二传动机构与第二驱动机构7传动连接并由第二驱动机构7驱动在鞍座2上沿着X轴方向进行移动；立柱4固定在底座1的一侧，立柱4上靠近底座1的一侧设有沿着Z轴方向布置且相互平行的第五导轨401和第六导轨402；加工机头5安装在第五导轨401和第六导轨402上，且加工机头5通过第三传动机构与第三驱动机构8传动连接并由第三驱动机构8驱动在立柱4上沿着Z轴方向进行移动；在工作过程中，通过加工机头5的上下移动实现对放置在工作台3上的待加工工件进行加工，通过鞍座2和工作台3的相互配合可调整待加工工件的加工方位。
且为了提高加工中心的加工精度，本实施例中，对各部件结构进行了如下改进：
参照图3-4，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竖直布置的加强构件；加强构件包括圆筒91和加强件92，圆筒91的外周面与矩形腔的内周面之间预留有间隙，加强件92位于间隙内且沿着立柱4的高度方向设有多层，加强件92的两端分别连接矩形腔内周面和圆筒91的外周面；每层加强件92均包括在同一平面上且首尾依次连接的第一连接片921、第二连接片922、第三连接片923和第四连接片924，且第一连接片921、第二连接片922、第三连接片923和第四连接片924分别位于矩形腔的四角，第一连接片921、第二连接片922、第三连接片923和第四连接片924上均设有缓冲孔；本发明通过在方形空腔内设置加强构件，使立柱4的刚性加强，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91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。
参照图3-5，立柱4上，位于第五导轨401和第六导轨402之间设有一体成型的第五丝杠座403和第六丝杠座404，且第五丝杠座403和第六丝杠座404之间的连线平行于第五导轨401和第六导轨402；加工机头5上，设有一体成型的第三螺母座；第三传动机构包括第三丝杠和套装在第三丝杠上的第三丝杠螺母，第三丝杠依次穿过第五丝杠座403和第六丝杠座404并与第三驱动机构8连接；第三丝杠螺母安装在第三螺母座上且位于第五丝杠座403和第六丝杠座404之间；第五导轨401和第六导轨402一体成型；通过在立柱4上一体成型第五丝杠座403和第六丝杠座404，在加工机头5上一体成型第三螺母座，从而避免了因丝杠支撑座在工作中受力造成连松动，影响加工机头5与立柱4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。
参照图6，在底座1的下表面位于底座1中心线的两侧设有沿着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；在底座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；此外，由于在上表面不变的情况下，下表面设为弧形面的结构，可以减小底座1自身重力，减少了底座1的承重负担。
此外，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7-8，在底座1的上表面位于第一导轨101和第二导轨102之间设有一体成型的第一丝杠座106和第二丝杠座107，且第一丝杠座106和第二丝杠座107之间的连线平行于第一导轨101和第二导轨102；鞍座2的下表面上，设有一体成型的第一螺母座；第一传动机构包括第一丝杠和套装在第一丝杠上的第一丝杠螺母，第一丝杠依次穿过第一丝杠座106和第二丝杠座107并与第一驱动机构6连接；第一丝杠螺母安装在第一螺母座上且位于第一丝杠座106和第二丝杠座107之间；第一导轨101和第二导轨102与底座1一体成型。通过在底座1上一体成型第一丝杠座106和第二丝杠座107，在鞍座2上一体成型第一螺母座，从而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。
参照图9，在工作台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三支撑面301和第四支撑面302；第三支撑面301和第四支撑面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；在工作台3的下表面位于弧形面303最高点处设有一体成型的第二螺母座304。通过在第三支撑面301和第四支撑面302之间设置成弧形面303，使工作台3的下表面形成形拱形，从而将工作台3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303的设计也为工作台3的形变提供了让力空间，从而可有效延长底座工作台3的使用寿命；此外，由于在上表面不变的情况下，下表面设为弧形面的结构，可以减小工作台3自身重力，减少了工作台3的承重负担。
参照图8-10，在鞍座2的上表面位于第三导轨201和第四导轨202之间设有一体成型的第三丝杠座203和第四丝杠座204，且第三丝杠座203和第四丝杠座204的之间的连线平行于第三导轨201和第四导轨202；在鞍座2的上表面位于第三丝杠座203远离第四丝杠座204的一侧设有一体成型的轴承安装座205；第二传动机构包括第二丝杠和套装在第二丝杠上的第二丝杠螺母，第二丝杠依次穿过第三丝杠座203和第四丝杠座204并与第二驱动机构7连接；第二丝杠螺母安装在第二螺母座304上且位于第三丝杠座203和第四丝杠座204之间；第三导轨201和第四导轨202与鞍座2一体成型。通过在鞍座2上一体成型第三丝杠座203和第四丝杠座204，在工作台3上一体成型第二螺母座304，从而避免了因丝杠支撑座在工作中受力造成连松动，影响工作台3与底座1鞍座2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。
由上可知，本发明所提出的高精度稳固型精密立式加工中心，加工精度高，稳固性好，且抗变形能力强，使用寿命长。
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)

1.一种高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，包括：底座(1)、鞍座(2)、工作台(3)、立柱(4)、加工机头(5)、第一驱动机构(6)、第二驱动机构(7)和第三驱动机构(8)；
底座(1)水平布置，在底座(1)的上表面位于底座(1)中心线的两侧设有沿着Y轴方向布置且相互平行的第一导轨(101)和第二导轨(102)；
鞍座(2)安装在第一导轨(101)和第二导轨(102)上，且鞍座(2)通过第一传动机构与第一驱动机构(6)传动连接并由第一驱动机构(6)驱动在底座(1)上沿着Y轴方向进行移动；
在鞍座(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三导轨(201)和第四导轨(202)；
工作台(3)安装在第三导轨(201)和第四导轨(202)上，且工作台(3)通过第二传动机构与第二驱动机构(7)传动连接并由第二驱动机构(7)驱动在鞍座(2)上沿着X轴方向进行移动；
立柱(4)固定在底座(1)的一侧，立柱(4)上靠近底座(1)的一侧设有沿着Z轴方向布置且相互平行的第五导轨(401)和第六导轨(402)；
加工机头(5)安装在第五导轨(401)和第六导轨(402)上，且加工机头(5)通过第三传动机构与第三驱动机构(8)传动连接并由第三驱动机构(8)驱动在立柱(4)上沿着Z轴方向进行移动。
2.根据权利要求1所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，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竖直布置的加强构件；加强构件包括圆筒(91)和加强件(92)，圆筒(91)的外周面与矩形腔的内周面之间预留有间隙，加强件(92)位于间隙内且沿着立柱(4)的高度方向设有多层，加强件(92)的两端分别连接矩形腔内周面和圆筒(91)的外周面；优选地，每层加强件(92)均包括在同一平面上且首尾依次连接的第一连接片(921)、第二连接片(922)、第三连接片(923)和第四连接片(924)，且第一连接片(921)、第二连接片(922)、第三连接片(923)和第四连接片(924)分别位于矩形腔的四角，第一连接片(921)、第二连接片(922)、第三连接片(923)和第四连接片(924)上均设有缓冲孔。
3.根据权利要求2所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，在底座(1)的下表面位于底座(1)中心线的两侧设有沿着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。
4.根据权利要求3所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，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)。
5.根据权利要求4所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，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。
6.根据权利要求5所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，在底座(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。
7.根据权利要求2所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，在工作台(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三支撑面(301)和第四支撑面(302)；第三支撑面(301)和第四支撑面(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。
8.根据权利要求7所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，在底座(1)的上表面位于第一导轨(101)和第二导轨(102)之间设有一体成型的第一丝杠座(106)和第二丝杠座(107)，且第一丝杠座(106)和第二丝杠座(107)之间的连线平行于第一导轨(101)和第二导轨(102)；优选地，鞍座(2)的下表面上，设有一体成型的第一螺母座；优选地，第一传动机构包括第一丝杠和套装在第一丝杠上的第一丝杠螺母，第一丝杠依次穿过第一丝杠座(106)和第二丝杠座(107)并与第一驱动机构(6)连接；第一丝杠螺母安装在第一螺母座上且位于第一丝杠座(106)和第二丝杠座(107)之间；优选地，第一导轨(101)和第二导轨(102)与底座(1)一体成型。
9.根据权利要求2所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，优选地，在鞍座(2)的上表面位于第三导轨(201)和第四导轨(202)之间设有一体成型的第三丝杠座(203)和第四丝杠座(204)，且第三丝杠座(203)和第四丝杠座(204)的之间的连线平行于第三导轨(201)和第四导轨(202)；优选地，在鞍座(2)的上表面位于第三丝杠座(203)远离第四丝杠座(204)的一侧设有一体成型的轴承安装座(205)；优选地，在工作台(3)的下表面位于弧形面(303)最高点处设有一体成型的第二螺母座(304)；优选地，第二传动机构包括第二丝杠和套装在第二丝杠上的第二丝杠螺母，第二丝杠依次穿过第三丝杠座(203)和第四丝杠座(204)并与第二驱动机构(7)连接；第二丝杠螺母安装在第二螺母座(304)上且位于第三丝杠座(203)和第四丝杠座(204)之间；优选地，第三导轨(201)和第四导轨(202)与鞍座(2)一体成型。
10.根据权利要求2所述的高精度稳固型精密立式加工中心，其特征在于，立柱(4)上，位于第五导轨(401)和第六导轨(402)之间设有一体成型的第五丝杠座(403)和第六丝杠座(404)，且第五丝杠座(403)和第六丝杠座(404)之间的连线平行于第五导轨(401)和第六导轨(402)；优选地，加工机头(5)上，设有一体成型的第三螺母座；优选地，第三传动机构包括第三丝杠和套装在第三丝杠上的第三丝杠螺母，第三丝杠依次穿过第五丝杠座(403)和第六丝杠座(404)并与第三驱动机构(8)连接；第三丝杠螺母安装在第三螺母座上且位于第五丝杠座(403)和第六丝杠座(404)之间；优选地，第五导轨(401)和第六导轨(402)一体成型。
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