CN109420904A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床，包括床身10，床身被支承在机脚3,3a上并由相互连接的筋的支撑结构形成，其中，床身10的相对外侧的顶面设有两个导轨1，两个导轨1之间设机床工作台2；其中，床身10的两侧设有第一主筋11，在床身10的横截面中，第一主筋的轮廓自导轨1下方开始，在床身1中向内倾斜地延伸至外机脚3a，以将作用在导轨1上的负载引至机脚3，3a内。

Description

机床

技术领域

本发明涉及机床。

背景技术

除了机床配套的加工单元和所使用的测量系统以外，床身(machine bed)也是机床最重要的组成部分之一。由于床身必须通过相应的刚度来吸收加工过程中产生的力和载荷，因而床身对于待加工零件的精度具有重要的作用。对于相对较大的用于处理大量的重量大的零件的机床，尤其如此。在这种情况下，床身的刚度越大，加工结果越精确。

为此，通常在床身中提供内部支撑结构，该内部支撑结构用于使该刚度最大化，同时使得用于形成床身的材料用量最小化。此外，床身的支撑结构可以具有对正常工作起重要作用的用于线路或配件的空隙和通道。

EP3023190A1中已知的一种机床，在导轨下方具有竖直布置的支撑元件，以避免床身的用于支撑导轨的侧部的极轻微移动。

床身的另一个重要任务是将产生的金属屑导离机床的工作区域。

特别是必须从工件上去除大量材料的情况下，在加工工件期间，必须可靠地将相应的大量冷却润滑剂及所产生的金属屑从机床的工作区域移离并输送至机床外。如果工件上堆积了金属屑，会导致在工件上产生不希望的划痕，或者甚至导致比期望从工件上移除的材料更多的材料(由于金属屑被引入至该移除过程)，这可能导致制造公差变化很大。

在设计和构造床身时，同时兼顾床身的高刚度和确保大量金属屑和/或冷却润滑剂被带走这两个需求，可能导致出现问题，因此通常需要做出妥协。

发明内容

由此，本发明的一个目的在于提供一种机床，可以避免上述问题。

本发明的目的可以由根据权利要求1的机床实现，各附属权利要求涉及根据本发明的机床的有利的示例性实施例。

根据本发明的机床包括：床身，所述床身被支承在机脚上并由相互连接的筋的支撑结构形成，其中在所述床身的相对外侧、在顶面设有两个导轨，所述两个导轨之间设有机床工作台(machine table)；其中，在所述床身的两侧设有第一主筋，在所述床身的横截面中，所述第一主筋的轮廓起始于所述导轨下方并在所述床身中向内倾斜地延伸至机脚，以便将作用在所述导轨上的负载引至所述机脚内。

由于设置了从导轨朝机脚向内倾斜地延伸的该第一主筋，可以将作用在导轨上的负载(例如可在导轨上移动的龙门的质量；通过机加工装置等在该龙门上产生的加工力)沿直接负载作用线引入机脚。这导致机床的刚度增加。

如果床身通过三点支撑安装在基底上，则根据本发明设置的筋对于床身的稳定性和刚度是特别有利的。通过这种方式，筋部导致的床身的高刚度与稳定且易调节的三点支撑的设置相结合，从而以最佳方式将加工过程和/或负载期间产生的力，例如待加工工件的力，引至基底。这是有利的，因为由于例如变化的负载仅会导致床身最小程度的变形，而这些变形不会对床身的稳定性产生进一步的影响。

此外，由于设置了该第一主筋，有可能确保导轨之间具有最大可能的距离(也称为导向架间距)。该距离取决于床身的尺寸。因此，重要的是，导轨尽可能靠近床身边缘，以便通过尽可能大的导向架间距使床身的刚度最大化。

机床被有利地设计为使导轨引入的负载与机床工作台引入的负载相分离。沿机床工作台和机脚间的假想直接负载作用线设置的若干第二主筋有助于实现此设计，且这样还可以吸收横向力。这使得机加工装置与机床工作台之间互不影响，例如，不存在由导轨引至床身并因而影响机床工作台的加工力，以及由机床工作台吸收并对导轨产生影响的负载。由此，可以获得更高的加工精度。

此外，由于设置该第一主筋和该第二主筋，在导轨下方靠近基底处形成空隙，便于插入用于移离在工件加工期间产生的材料(例如金属屑、塑料屑或其他材料颗粒)的装置。这具有以下重要优点：用于移离金属屑的装置靠近机床工作台，因此可以较快地将所生产的金属屑移离机床的工作区域。这降低了机床内碎屑堆积的风险。

此外，用于移离金属屑的装置被插装至床身而被“集成”到机床，通过该装置的插装，可以显著减少机床所需的安装面积。除了可将冷却润滑剂可靠地导离并在机床工作台下方与金属屑一起被收集的技术优点外，将用于移离金属屑的装置插装至床身还提供了紧凑的机床设计。

根据本发明的机床的一个特别有利的改进，相对于所述第一主筋在内侧、在两侧设有第二主筋，在所述床身的横截面中，所述第二主筋的轮廓起始于所述机床工作台下方，并在所述床身中向外倾斜地延伸至外机脚，以便将作用在所述机床工作台上的负载引至所述机脚。

由此，因为第二主筋沿机床工作台与机脚之间的假想直接负载作用线设置，可以有利地将机床工作台的负载引至机脚。此外，第二主筋可以吸收例如加工安装在机床工作台上的工件所产生的横向力。

根据本发明的机床的另一个有利的改进，在各实施例中，床身在基底区域内所述导轨的侧下方具有空隙，该空隙适于在床身的侧下方插装材料输送装置。

由于可将材料输送装置插装在床身下方或床身内，因此从机床工作台产生和掉落的冷却润滑剂和金属屑可以被可靠地移离并相互分离，这样，可以将金属屑清理掉(例如清理到特殊的收集容器中)，也可以对从机床工作台流出的冷却润滑剂进行处理。

根据本发明的机床的有利的改进，所述材料输送装置被沿着床身的整个边长插装在床身下方。

这样，具有不仅可以在机床的有限区域内，而且可以沿机床的整个长度收集并导离金属屑和冷却润滑剂的优点。在工件加工期间，金属屑和/或冷却润滑剂可以分布在机器的整个工作区域中，因此应确保能够沿整个机器收集并导离金属屑和/或冷却润滑剂，因而该优点也是特别有利的。

此外，根据本发明的机床的有利的改进，材料输送装置被插装在床身下方后，材料输送装置的外侧与所述床身的对应外侧大致齐平。

这样做的优点在于，通过将材料输送装置“集成”到床身中，机器操作者在机床处的安全性得以提升。否则，由于这种材料输送装置通常安装在紧邻机床处，因此常有机器操作者在材料输送装置上受伤或绊倒的风险。除了使用机床时安全性的有利效果之外，由于不再需要将材料输送装置直接安装在机床旁，将材料输送装置集成至床身还提供了更紧凑的机床设计。

根据本发明的机床的特别有利的改进，在床身的两侧设有引导筋，在床身的横截面中，引导筋的轮廓起始于机床工作台的外侧下方，并在床身中向外倾斜地延伸至对应的空隙，以便将自机床工作台落下的材料引导至空隙，其中，引导筋与所述床身中的第二主筋相比被设置为在侧向上更远离所述外侧。

引导筋可以特别有利地将从机床工作台落下或在机床工作台下方流动的金属屑或冷却润滑剂引导到相应的例如设有材料输送装置的空隙。

根据本发明的机床的有利的改进，第一主筋具有较大数据的多个周期性地设置的通道开口，其中引导筋上的材料穿过通道开口被引导至相应的空隙。

进一步的，有利的是，第一主筋具有规则性间隔设置的通道开口，金属屑和/或冷却润滑剂可以通过通道开口从机床工作台被引导到各引导筋的相应间隙。因此，导轨的负载可以有利地被机脚吸收，同时，产生的材料(例如金属屑、冷却润滑剂等)可以从床身上设置的机床工作台被引导筋引导至相应的间隙。

此外，根据本发明的机床的有利的改进，材料输送装置是链型的和/或螺旋型的碎屑输送器。

在此，材料输送装置不是仅限于链型和/或螺旋型碎屑输送器。而是，这两个实施例仅用作示例。当然可将任何其他类型的材料输送装置插装至机床下方或机床内。

根据本发明的机床的另一个有利的改进，机床具有支撑机加工装置的龙门，龙门具有两个支架和由支架支撑的横构件，其中支架能够在导轨上移动超出机床工作台。

根据本发明的机床的另一个有利的改进，由横构件支撑的机加工装置能够借且于两个线性主轴移动，其中，该两个线性主轴彼此垂直且垂直于导轨的轨道。

因此，机加工装置(例如工作主轴或其他材料去除装置)可以至少沿三个空间方向移动。此外，机床可以被有利地改进为，例如，使得机床工作台相对于机加工装置的位置可以类似于从旋转或枢转工作台中已知的方式，通过一个、两个或更多的轴线被改变。

由于根据本发明的机床设置第一主筋和第二主筋，可以通过简单的方式提高机床的刚度。此外，由于该设置，可以靠近基底产生空隙，该空隙便于例如将碎屑输送器插装至床身中或床身下，因此不仅确保将金属屑和/或冷却润滑剂快速可靠地被移走，同时降低了机床所需的安装面积。

下面的描述和附图的说明中，对上述各方面和特征的其他方面及其优点以及更具体的可能的实施例进行描述，不应以任何方式认为这些描述和解释是限制性的。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明的机床的实施例的横截面，其中包括第一和第二主筋及引导筋；

图2示意性地示出根据本发明的机床的实施例的三维剖视图，其中包括第一主筋中的可见通道开口；和

图3示意性地示出根据本发明的机床的实施例的前视截面图的放大细节。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的各实例和示例性实施例进行详细描述。附图中的相同或相似的元件可以用相同的附图标记表示。

然而，值得注意的是，本发明并不局限或受限于下面所描述的各示例性实施例及其设计特征，而是还包括对各示例性实施例的改变，尤其是改变所描述的实例的特征或者是组合所描述的实例的单个或若干特征的情况，均在独立权利要求的保护范围内。

图1示意性地示出了根据本发明的机床100的实施例，机床100包括第一主筋11、第二主筋12和引导筋13，第一主筋11、第二主筋12和引导筋13作为支撑结构设于机床100的床身10内。

本实施例中，床身10安装在多个机脚3,3a上，机脚3,3a支撑包括被夹持工件在内的机床100的全部负载。用于为床身10提供相应支撑载荷和刚度的所述支撑结构被构造为：各第一主筋11从各导轨1延伸到各机脚(此处指机脚3a，机脚3a跨越机床100的占地区)，其中，设于最外侧的机脚3a与设置在床身10的顶面的导轨1相比位于床身10的更内侧，因而第一主筋11在机身10中向内倾斜地延伸。

由此产生两个优点：首先，由于导轨1之间的距离大致对应于床身10的宽度，因而可以增加在导轨1上移动的装置(例如支撑工作主轴的龙门40)的刚度，因此，可以确保最大可能的导向架间距(导轨1之间的距离，如图1所示)。其次，通过在朝机脚3a的方向上向内延伸的第一主筋11产生空隙20，该空隙位于导轨1下方并邻近基底，可以利用所述空隙插装材料输送装置(例如链型和/或螺旋型碎屑输送器21，在图1中未示出，而是由床身10左下角和右下角的矩形表示)。

将碎屑输送器21(图1中未示出，参见图2和图3)插装至床身10下方或床身10中，还具有进一步的优点：碎屑输送器21可因此设置在更靠近机床100的机床工作台2的位置，这样，可以以相对快速和可靠的方式将金属碎屑(或其他材料的颗粒)和/或冷却润滑剂移离机床100，特别是工作区域30。

此外，可以将碎屑输送器21以其外表面与机床100的外表面齐平地的方式插装至床身10下方或内部，使得床身10基本上具有矩形的外轮廓(如横截面图所示)。这样，不但使机床100具有更紧凑的设计，并且，由于机床100上或周围可能伤到或绊倒机器操作员的组件和设备更少，也可以增加机器操作员的安全性。

引导筋13是机床10的支撑结构中的另一元件。所述引导筋将从机床工作台2落下或在机床工作台2下流动的金属碎屑和/或冷却润滑剂引导至相应的插装有碎屑输送器21(图1中未示出，参见图2和图3)的空隙20。

本实施例中，引导筋13以一个陡的角度被定位，使得从机床工作台2落下的金属屑在没有额外装置的情况下从引导筋13滑至碎屑输送器21。由于设置了筋部和碎屑输送器21，金属屑以及冷却润滑剂须被引导通过第一主筋11。然而，由于第一主筋11具有较大数量的多个通常周期性地设置的通道开口14，这是可能的。然而，通道开口14之间的距离也可以具有偏差，例如，当床身10的支撑结构的更多的元件不允许通道开口14的周期性地布置时，这可能就是必须的。

第二主筋12是床身10的支撑结构中的另一基本元件。所述第二主筋在机床工作台2的外部区域下方向外倾斜地延伸至机脚3a。本实施例中，所述第二主筋能够吸收机床工作台2和夹紧工件的负载并且将所述负载引入机脚3a，还能在加工工件期间可靠地将横向力从机床工作台2引至机脚3a，由此使这些力对周围支撑结构的影响最小。

第一主筋11和第二主筋12的设置形成床身10的支撑结构的一个特别的特征。所述第一主筋和第二主筋相对于彼此形成V形。这使得吸收导轨1的负载和力的第一主筋11与吸收机床工作台2的力和负载的第二主筋12之间的相互影响被限制到最小。

这是特别有利的，因为所产生的力主要是可变力(例如工件的可变的质量，在加工工件等期间不断变化的横向力等)。在加工过程中，这些力随时间变化，并由此可被监控且可能得到高度复杂性(例如多个另外的位置测量系统等)的补偿。因此，有利的是，基于出现的力，使机床工作台2和机加工装置(例如在龙门40上的工作主轴)的相互影响从一开始就尽可能小。

此外，有利的是，根据本发明的机床100安装在由机脚3,3a形成的三点支撑之上。

这样，基于第一、第二主筋11、12的床身10的高刚度与三点支撑的稳定性和易调节性相结合。由此，可以以最佳方式将加工过程中产生的力和/或例如待加工工件的负荷引至基底中。

此外，有利的是，基于例如可变载荷，仅会产生床身10的最小变形，然而，这些变形不会对床身10的稳定性产生进一步的影响。这样可以改善工件的加工精度。

此外，可以将各机器支脚3,3a设计成固定/松动的支撑组合，从而不会因床身10的夹紧，例如床身10热膨胀时，引起任何变形，这可以进一步提高工件的加工精度。

除了第一主筋11和第二主筋12之外，支撑结构还具有多个水平筋15和竖直筋16，水平筋15和竖直筋16与第一主筋11、第二主筋12及引导筋13相互作用，增加机床10的整体刚度或为支撑结构提供相应所需或所预期的刚度。

然而，除了已提到的筋部之外，支撑结构还可以具有其他的筋，这些筋例如在水平筋15和竖直筋16之间倾斜地延伸，以便增加床身10的刚度。

图2示意性地示出根据本发明的机床100的实施例的三维剖视图，其中包括第一主筋11中的可见通道开口14。

图中，在机床100的侧面区域中，除了其他部分，包括通道开口14以及碎屑输送器21(例如链型碎屑输送器)的一个第一主筋11以突出于床身10的其余部分的方式被示出。

图中可见的通道开口14被设计为，其上部区域中具有弧形轮廓或两个圆角区域，使得上部区域具有桥形。这样具有的优点是，第一主筋11在纵向上，也就是说，在导轨1(例如龙门40与机加工装置可在导轨上移动)的轨道方向上，具有更刚性的设计，因此可以吸收更大的沿纵向作用的力。现可将这些力直接引入机脚3,3a，而不需要第二主筋12，且不会在该过程中对机床工作台2下方的支撑结构产生过度严重的影响。

同时，通道开口14的上部区域的桥形便于形成大的通道开口14，这提供了既提高床身10刚度，又确保所产生的材料(例如金属屑等)和/或冷却润滑剂被可靠快速移离的优点。

从机床工作台2落下来并分别向下流的金属屑和/或冷却润滑剂通过引导筋13被送至碎屑输送器21。所述碎屑输送器现在可以将金属碎屑和/或冷却润滑剂从机床100中输送出，或者根据碎屑输送器21的设计，将冷却润滑剂与金属屑分离。这有利于确保将金属碎片清理掉，同时将冷却润滑剂快速供至下一步处理的装置。

此外，图2还示出了水平筋15和竖直筋16的相应三维视图。

图3示意性地示出了根据本发明的机床100的实施例的前视截面图的放大细节，其中示出了引导筋13的轮廓(如虚线所示)。

该图示出了从机床工作台2落下的材料(例如金属屑)或从所述机床工作台流出的冷却润滑剂如何在引导筋13的表面上被引导至空隙或碎屑输送器21。其中，引导筋13以一个陡的角度被定位，使得从机床工作台2落下的金属屑和/或冷却润滑剂在没有额外装置的情况下自机床工作台2朝碎屑输送器21的方向下滑或流动。

此外，还非常清楚地示出了床身10中的第一主筋11和第二主筋12的轮廓，因此第一主筋11和第二主筋12相对于彼此呈V形设置并在机脚3a处交汇。这有利于降低由于可变负载和力导致的第一主筋11和第二主筋12间的相互影响。这样可以有效提高机床100的精度。

此外，图3还示出了导轨1和可在导轨1上移动的龙门40，以及水平筋15和竖直筋16的相应前视图。

附图标记说明

1 导轨

2 机床工作台

3,3a 机脚

10 床身

11 第一主筋

12 第二主筋

13 引导筋

14 通道开口

15 水平筋

16 竖直筋

20 空隙

21 碎屑输送器

30 工作区域

40 龙门

100 机床

Claims (10)

1.机床，包括：

床身，所述床身被支承在机脚上并由相互连接的筋的支撑结构形成，其中在所述床身的相对的两外侧、在顶面设有两个导轨，在所述两个导轨之间设有机床工作台；

其特征在于：

在所述床身的两侧设有第一主筋，在所述床身的横截面中，所述第一主筋的轮廓起始于所述导轨下方并在所述床身中向内倾斜地延伸至机脚，以便将作用在所述导轨上的负载引至所述机脚内。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：

相对于所述第一主筋在内侧、在两侧设有第二主筋，在所述床身的横截面中，所述第二主筋的轮廓起始于所述机床工作台下方并在所述床身中向外倾斜地延伸至外机脚，以便将作用在所述机床工作台上的负载引至所述机脚。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于：

所述床身在基底区域内在所述导轨的侧下方具有空隙，所述空隙适于在所述床身的侧下方插装材料输送装置。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于：所述材料输送装置插装能够被沿着所述床身的整个边长插装在所述床身下方。

5.根据权利要求3或4所述的机床，其特征在于：在所述材料输送装置被插装在所述床身下方后，所述材料输送装置的外侧与所述床身的对应外侧大致齐平。

6.根据权利要求3至5任一项所述的机床，其特征在于：所述床身的两侧设有引导筋，在所述床身的横截面中，所述引导筋的轮廓起始于所述机床工作台的外侧下方并在所述床身中向外倾斜地延伸至对应的空隙，以便将从所述机床工作台落下的材料引导至所述空隙，其中，

所述引导筋与所述床身中的第二主筋相比被设置为在侧向上更远离所述外侧。

7.根据权利要求6所述的机床，其特征在于：所述第一主筋具有较大数量的多个周期性地设置的通道开口，其中，所述引导筋上的材料穿过所述通道开口被引导到相应的所述空隙。

8.根据权利要求3至7任一项所述的机床，其特征在于：所述材料输送装置是链型的和/或螺旋型的碎屑输送器。

9.根据权利要求3至7任一项所述的机床，其特征在于：所述机床具有支撑机加工装置的龙门，所述龙门具有两个支架和由所述支架支撑的横构件，其中所述支架能够在所述导轨上移动超出所述机床工作台。

10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于：由所述横构件支撑的所述机加工装置能够借助于两个线性主轴移动，其中所述两个线性主轴彼此垂直地设置且垂直于所述导轨的轨道。