CN108453518B - 一种数控龙门结构机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数控龙门结构机床，其包括底座、平台、立柱以及横梁，横梁为三棱柱体，其包括连接面安装面以及配重面，连接面位于横梁的底部，其与立柱紧固连接，安装面位于横梁的一侧，其上两角设置有连接机构，且其通过连接机构与第一主轴机构连接设置，该第一主轴机构设置于所述平台的正上方，其通过在安装面所述的两个夹角上设置直线轴承组件配合安装板使第一主轴箱机构可以同时受到横梁三个支撑面的支撑，并且在使用过程中磨损的直线轴承组件可以直接快速的更换，解决了横梁受力不均影响机床加工的精确度的技术问题，提高了机床的加工精确度，使横梁受力更加均匀的同时避免了横梁支撑面磨损。

Description

一种数控龙门结构机床

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种数控龙门结构机床。

背景技术

在机床加工制造中，机床的加工精度直接影响了其加工制造的产品质量，因而加工精度也决定了该机床的档次与价格。生产制造出加工精度高，使用寿命长的机床，一直是开发者们所追求的目标。

目前的龙门机床，包括龙门铣床、龙门刨床、龙门磨床等等，其正面结构大致为在龙门机床底座上安装有两根立柱，立柱间固定有横梁，主轴箱通过主轴箱拖板安装于横梁上可左右滑动，主轴箱可上下移动。主轴箱拖板通过与设置在横梁左侧的滑轨配合滑动,在卡槽内设置有调整块以调节加工精度。由于主轴箱拖板连接主轴箱，在主轴箱上设置有大质量的驱动电机等机构，随着加工机床的使用时间的增长，机床横梁的滑轨会发生磨损，致使主轴箱的倾斜角度发生改变，致使主轴箱拖板与横梁间的密合性不好。当使用机床进行加工时，主轴箱沿横梁左右滑移，当主轴箱移动至滑轨磨损较为厉害之处，加工车刀或砂轮角度发生改变，致使整个加工作表面加工不平整，达不到机床原来的加工效果，影响产品质量。另外，由于横梁的一侧安装有质量很重的主轴箱，长期受力不均会使横梁发生拧曲，安装横梁的立柱也会因同样受不均而弯折，同样严重影响机床加工的精确度。因而，这种机床结构会因使用时间累积而精确度下降，机床使用寿命短。

在专利号为CN201120083107.9的中国专利中，公开了一种龙门机床结构，包括设置于龙门机床底座上的立柱，立柱上固定有横梁，横梁上安装有主轴箱拖板可沿横梁滑移，主轴箱拖板一侧固定连接有主轴箱，所述横梁上设有两个以上的支撑面，形状与横梁支撑面形状相吻合的主轴箱拖板安装于支撑面上与横梁密合。由于横梁支撑面左右两侧所受到的压力相当，不会发生现有技术中因横梁两侧受力不均所引起横梁滑轨扭曲、立柱发生变形的现象；即使横梁会发生磨损，其磨损程度也基本相近，主轴箱、配重部与主轴箱拖板由于本身自重，主轴箱拖板会与横梁重新紧密结合，其精度不会受随使用时间的累积而降低，因而其加工精度高的同时，使用寿命长。

但是，其仅利用了横梁的两个支撑面，且在主轴箱沿横梁进线横向移动的过程中，极易导致横梁的两个支撑面磨损，严重影响机床加工的精确度。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种数控龙门结构机床，其通过在安装面所述的两个夹角上设置直线轴承组件配合安装板使第一主轴箱机构可以同时受到横梁三个支撑面的支撑，并且在使用过程中磨损的直线轴承组件可以直接快速的更换，解决了横梁受力不均影响机床加工的精确度的技术问题，提高了机床的加工精确度，使横梁受力更加均匀的同时避免了横梁支撑面磨损。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种数控龙门结构机床，包括底座、平台、立柱、横梁，所述平台水平设置于所述底座上，所述立柱沿竖直方向设置于所述平台上，所述横梁设置于所述立柱上，且其与所述平台所在的水平面平行设置，所述横梁为三棱柱体，其包括连接面、安装面以及配重面，所述连接面位于所述横梁的底部，其与所述立柱紧固连接，所述安装面位于所述横梁的一侧，其上两角设置有连接机构，且其通过所述连接机构与第一主轴机构连接设置，该第一主轴机构设置于所述平台的正上方。

作为改进，所述立柱倾斜设置，其与竖直方向的倾斜角度为α，α满足：4°<α<8°；与所述立柱连接的所述横梁上倾斜朝上的一面为安装面，所述横梁上倾斜朝下的一面为配重面。

作为改进，所述连接面、安装面以及配重面相邻两面之间的夹角为β，β满足：β＝60°。

作为改进，所述连接机构包括：

安装板，所述安装板为V形设置，其设置于所述安装面上，且其包括竖直设置的安装部与倾斜设置的包覆部，所述安装部与所述第一主轴机构固定连接，所述包覆部包覆所述安装面所在的两侧尖角；以及

直线轴承组件，所述直线轴承组件设置于所述包覆部与所述安装面所在的两侧尖角的连接位置处，且所述安装板沿所述直线轴承组件横向滑动设置。

作为改进，所述直线轴承组件包括：

直线滚珠导轨，所述直线滚珠导轨对称设置于所述安装面所在任一尖角的两侧，其与所述横梁平行设置，且其与所述横梁紧固连接；以及

滚珠滑块，所述滚珠滑块滑动设置于所述直线滚珠导轨上，其与所述安装板紧固连接。

作为改进，对称设置的所述直线滚珠导轨之间设置有压条，该压条与所述直线滚珠导轨平行设置，其与所述横梁的尖角处连接，且其对两侧的所述直线滚珠导轨进行卡合限位设置。

作为改进，所述配重面设置于所述安装面的对侧，其上安装有配重块。

作为改进，所述配重面设置于所述安装面的对侧，其上安装有第二主轴机构，该第二主轴机构通过连接板与所述配重面连接设置，该第二主轴机构包括第二主轴箱与第二丝杠滚珠导轨副，该第二主轴箱通过所述第二丝杠滚珠导轨副竖直上下移动。

作为改进，所述第一主轴机构与第二主轴机构的一侧均设置有横向丝杠滚珠导轨副，所述第一主轴机构与第二主轴机构均沿该横向丝杠滚珠导轨副横向移动。

作为改进，所述第一主轴机构包括：

第一主轴箱，所述第一主轴箱至少为一个；以及

第一滚珠丝杆导轨副，所述第一滚珠丝杆导轨副竖直设置，所述第一主轴箱通过所述第一滚珠丝杆导轨副竖直上下移动。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过在安装面所述的两个夹角上设置直线轴承组件配合安装板使第一主轴箱机构可以同时受到横梁三个支撑面的支撑，解决了横梁受力不均影响机床加工的精确度的技术问题，提高了机床的加工精确度；

(2)本发明可以通过将应力集中于直线轴承组件上，避免了横梁支撑面的磨损，而当直线轴承组件发生磨损后，可以通过快速的更换备用的直线轴承组件，保证机床持续性的高精度加工；

(3)本发明在设置直线轴承组件时，将直线轴承组件设置在了横梁上强度最高的夹角上，使直线轴承组件受到的第一主轴机构的拉力分散与夹角两侧的支撑面上，使横梁的受力更加的均与；

(4)本发明在设置直线轴承组件时，利用压条对滚珠直线导轨施加预紧，使直线轴承组件与横梁的支撑面紧密连接，保证机床在工作过程中第一主轴箱机构的温度性，进而提高加工的精度；

(5)本发明在设置用于安装第一主轴机构的安装板时，将安装部与包覆部一体设置，增加了安装板的强度，同时V形的设置很好的将第一主轴机构的重力分散至横梁上；

(6)本发明在设置立柱时，使立柱成纵向倾斜设置，进而使安装面倾斜向上，如此，在横梁受到第一主轴机构的重力时，使横梁底部倾斜的安装面，也能起到支撑的作用；

(7)本发明在设置配重面时，可以依据加工需要安装配重块平衡横梁两侧的受力，也可以安装第二主轴机构，以适应生产加工的具体需要，功能强大；

综上所述，本发明具有加工精度高、稳定性好、使用寿命长等优点，尤其适用于数控机床技术领域。

附图说明

图1为本发明局部剖视结构示意图；

图2为本发明正视结构示意图；

图3为图1中A处结构放大示意图；

图4为图1中C处结构放大示意图；

图5为本发明横向丝杠滚珠导轨副结构放大示意图；

图6为本发明横梁受力分析示意图；

图7为图3中B处结构放大示意图；

图8为本发明实施三侧视结构示意图；

图9为本发明实施三正视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一：

如图1、图2、图3与图4所示，一种数控龙门结构机床，包括底座1、平台2、立柱3、横梁4，所述平台2水平设置于所述底座1上，所述立柱3沿竖直方向设置于所述平台2上，所述横梁4设置于所述立柱3上，且其与所述平台2所在的水平面平行设置，所述横梁4为三棱柱体，其包括连接面41、安装面42以及配重面43，所述连接面41位于所述横梁4的底部，其与所述立柱3紧固连接，所述安装面42位于所述横梁4的一侧，其上两角设置有连接机构5，且其通过所述连接机构5与第一主轴机构6连接设置，该第一主轴机构6设置于所述平台2的正上方。

其中，所述连接面41、安装面42以及配重面43相邻两面之间的夹角为β，β满足：β＝60°。

需要说明的是，较传统的龙门机床，通过将横梁4设置为三棱柱体，使第一主轴机构6通过连接机构5安装在横梁4上时，使横梁4上的连接面41、安装面42以及配重面43均起到支撑的作用，将传统的一面或者两面受力改变为三面受力，横梁的受力更加均匀，机床的加工精度与稳定性更高。

进一步说明的是，在三棱柱中，夹角60°的三棱柱的稳定性最高，三个面的受力最均匀，因此，将横梁4设置为夹角60°的三棱柱。

如图1、图3与图4所示，作为一种优选的实施方式，所述连接机构5包括：

安装板51，所述安装板51为V形设置，其设置于所述安装面42上，且其包括竖直设置的安装部511与倾斜设置的包覆部512，所述安装部511与所述第一主轴机构6固定连接，所述包覆部512包覆所述安装面42所在的两侧尖角；以及

直线轴承组件52，所述直线轴承组件52设置于所述包覆部512与所述安装面42所在的两侧尖角的连接位置处，且所述安装板51沿所述直线轴承组件52横向滑动设置。

如图3与图4所示，进一步的，所述直线轴承组件52包括：

直线滚珠导轨521，所述直线滚珠导轨521对称设置于所述安装面42所在任一尖角的两侧，其与所述横梁4平行设置，且其与所述横梁4紧固连接；以及

滚珠滑块522，所述滚珠滑块522滑动设置于所述直线滚珠导轨521上，其与所述安装板51紧固连接。

如图1所示，更进一步的，所述立柱3倾斜设置，其与竖直方向的倾斜角度为α，α满足：4°<α<8°；与所述立柱3连接的所述横梁4上倾斜朝上的一面为安装面42，所述横梁4上倾斜朝下的一面为配重面43。

需要说明的是，在第一主轴机构6通过安装板51与横梁4连接时，安装板51的包覆部512将横梁4上安装面42所在的两侧尖角包覆住，并通过直线轴承组件52与横梁4固定连接，由于包覆部512包覆住了横梁4的两个尖角，因此安装板51就与横梁4的三个面均固定连接，并且由于α满足：4°<α<8°，使安装面42倾斜朝上设置，安装面42与连接面41的夹角朝向上方，进而连接面41也受到第一主轴机构6的拉力。

进一步说明的是，在机床的加工过程中，由于第一主轴机构6的往复移动，难免导致直线滚珠导轨521与滚珠滑块522的磨损，只要通过更换直线滚珠导轨521与滚珠滑块522，就可以使机床重新投入到加工工作中，较传统的横梁支撑面发生磨损的情况，其修复速度更快，且更简单。

如图6所示，第一主轴机构6的重力为G，安装面42受到第一主轴机构6的压力后给予支撑力F2，连接面41受到第一主轴机构6的压力后给予支撑力F1,配重面43则受到第一主轴机构6的压力后给予支撑力F3，将支撑力F2与F1合并后形成支撑力F4，再将支撑力F3与支撑力F4合并形成支撑力F，利用支撑力F对第一主轴机构6进行支撑，因此，实现了横梁4的三个支撑面对第一支撑机构6进行支撑的效果。

如图1所示，作为一种优选的实施方式，所述配重面43设置于所述安装面42的对侧，其上安装有配重块7。

需要说明的是，由于第一主轴机构6安装在了安装面42一侧，因此横梁4的受力集中在了安装面42的一侧，通过在配重面43上安装配重块7，可以使横梁4的两个侧面的受力分配均匀，避免单侧过重，导致横梁4发生变形。

如图1与图5所示，作为一种优选的实施方式，所述第一主轴机构6一侧设置有横向丝杠滚珠导轨副9，所述第一主轴机构6沿该横向丝杠滚珠导轨副9横向移动。

进一步的，所述第一主轴机构6包括：

第一主轴箱61，所述第一主轴箱61的数量为一个；以及

第一滚珠丝杆导轨副62，所述第一滚珠丝杆导轨副62竖直设置，所述第一主轴箱61通过所述第一滚珠丝杆导轨副62竖直上下移动。

需要说明的是，所述横向丝杠滚珠导轨副9包括伺服电机91与丝杠滚珠导轨92，由伺服电机91驱动，第一主轴机构6沿丝杠滚珠导轨92横向移动。

实施例二：

图7为本发明一种数控龙门结构机床的实施例二的一种结构示意图；如图7所示，其中与实施例一种相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一的不同之处在于：

如图7所示，一种数控龙门结构机床，对称设置的所述直线滚珠导轨521之间设置有压条523，该压条523与所述直线滚珠导轨521平行设置，其与所述横梁4的尖角处连接，且其对两侧的所述直线滚珠导轨521进行卡合限位设置。

需要说明的是，为了加强直线滚珠导轨521与横梁4的连接强度，通过设置压条523对直线滚珠导轨521进行卡合限位，使直线滚珠导轨521牢牢的固定在横梁4上，如此，增加直线滚珠导轨521的强度，保证了机床的稳定性。

实施例三：

图8与图9为本发明一种数控龙门结构机床的实施例二的一种结构示意图；如图8所示，其中与实施例一种相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一的不同之处在于：

如图8与图9所示，一种数控龙门结构机床，所述配重面43设置于所述安装面42的对侧，其上安装有第二主轴机构8，该第二主轴机构8通过连接板81与所述配重面43连接设置，该第二主轴机构8包括第二主轴箱82与第二丝杠滚珠导轨副83，该第二主轴箱82通过所述第二丝杠滚珠导轨副83竖直上下移动。

进一步的，所述第二主轴机构8的一侧设置有横向丝杠滚珠导轨副9，所述第二主轴机构8均沿该横向丝杠滚珠导轨副9横向移动。

需要说明的是，与实施例一相比，本实施例中，配重面43安装的不是配重块7，其安装的第二主轴机构8，利用第二主轴机构8的重力平衡第一主轴机构6的重力的同时，使机床可以获得更强大的加工能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数控龙门结构机床 ，包括底座（1）、平台（2）、立柱（3）、横梁（4），所述平台（2）水平设置于所述底座（1）上，所述立柱（3）沿竖直方向设置于所述平台（2）上，所述横梁（4）设置于所述立柱（3）上，且其与所述平台（2）所在的水平面平行设置，其特征在于：

所述横梁（4）为三棱柱体，其包括连接面（41）、安装面（42）以及配重面（43），所述连接面（41）位于所述横梁（4）的底部，其与所述立柱（3）紧固连接，所述安装面（42）位于所述横梁（4）的一侧，其上两角设置有连接机构（5），且其通过所述连接机构（5）与第一主轴机构（6）连接设置，该第一主轴机构（6）设置于所述平台（2）的正上方；

所述连接机构（5）包括：

安装板（51），所述安装板（51）为V形设置，其设置于所述安装面（42）上，且其包括竖直设置的安装部（511）与倾斜设置的包覆部（512），所述安装部（511）与所述第一主轴机构（6）固定连接，所述包覆部（512）包覆所述安装面（42）所在的两侧尖角；以及

直线轴承组件（52），所述直线轴承组件（52）设置于所述包覆部（512）与所述安装面（42）所在的两侧尖角的连接位置处，且所述安装板（51）沿所述直线轴承组件（52）横向滑动设置；

所述直线轴承组件（52）包括：

直线滚珠导轨（521），所述直线滚珠导轨（521）对称设置于所述安装面（42）所在任一尖角的两侧，其与所述横梁（4）平行设置，且其与所述横梁（4）紧固连接；以及

滚珠滑块（522），所述滚珠滑块（522）滑动设置于所述直线滚珠导轨（521）上，其与所述安装板（51）紧固连接；

所述立柱（3）倾斜设置，其与竖直方向的倾斜角度为α，α满足：4°<α<8°；与所述立柱（3）连接的所述横梁（4）上倾斜朝上的一面为安装面（42），所述横梁（4）上倾斜朝下的一面为配重面（43）。

2.根据权利要求1所述的一种数控龙门结构机床 ，其特征在于，所述连接面（41）、安装面（42）以及配重面（43）相邻两面之间的夹角为β，β满足：β=60°。

3.根据权利要求1所述的一种数控龙门结构机床 ，其特征在于，对称设置的所述直线滚珠导轨（521）之间设置有压条（523），该压条（523）与所述直线滚珠导轨（521）平行设置，其与所述横梁（4）的尖角处连接，且其对两侧的所述直线滚珠导轨（521）进行卡合限位设置。

4.根据权利要求1所述的一种数控龙门结构机床 ，其特征在于，所述配重面（43）设置于所述安装面（42）的对侧，其上安装有配重块（7）。

5.根据权利要求1所述的一种数控龙门结构机床 ，其特征在于，所述配重面（43）设置于所述安装面（42）的对侧，其上安装有第二主轴机构（8），该第二主轴机构（8）通过连接板（81）与所述配重面（43）连接设置，该第二主轴机构（8）包括第二主轴箱（82）与第二丝杠滚珠导轨副（83），该第二主轴箱（82）通过所述第二丝杠滚珠导轨副（83）竖直上下移动。

6.根据权利要求5所述的一种数控龙门结构机床 ，其特征在于，所述第一主轴机构（6）与第二主轴机构（8）的一侧均设置有横向丝杠滚珠导轨副（9），所述第一主轴机构（6）与第二主轴机构（8）均沿该横向丝杠滚珠导轨副（9）横向移动。

7.根据权利要求6所述的一种数控龙门结构机床 ，其特征在于，所述第一主轴机构（6）包括：

第一主轴箱（61），所述第一主轴箱（61）至少为一个；以及

第一滚珠丝杆导轨副（62），所述第一滚珠丝杆导轨副（62）竖直设置，所述第一主轴箱（61）通过所述第一滚珠丝杆导轨副（62）竖直上下移动。

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