CN110524264A - 一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，包括横梁本体，横梁本体的底面设有两个滑块安装面，横梁本体为左右对称结构，两个滑块安装面左右对称设置，横梁本体的底部的前侧和后侧均设置有两个外伸的凸台，每个滑块安装面的前侧和后侧分别对应一个凸台，每个凸台的底面与一面滑块安装面齐平。该横梁采用模块化设计，可提升横梁本体结构的随动性能，并将热源对机床造成的影响降至最低；该横梁刚性好、成本低、通用性好、方便装配，可有效降低滑枕部件的翻转力矩，使横梁本体的扭转变形下降，提升横梁的刚性，保证机床精度，可通用于航空航天、模具行业和传统制造行业等不同领域应用的高架桥式龙门加工中心。

Description

一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁

技术领域

本发明涉及一种加工中心横梁，具体是一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁。

背景技术

近年来，高速切削被广泛应用于我国的模具、工具制造以及航空航天领域中复杂曲面、薄壁零件的加工。随着行业的细分，机床工具行业需要不断推出针对不同行业的产品。对于高架桥式龙门加工中心而言，在航空航天领域，要求机床配备五轴头，进给、快移速度和主轴转速要求非常高；模具行业要求配备五轴头或者3+2摆头，相比航空航天领域，在进给、转速等方面要求不是特别高，但是对于加工模具的精度和表面质量要求非常高；传统制造行业，对附件头没有特殊要求，强调的是主轴功率扭矩，进给、快移速度和主轴转速要求相比航空航天领域和模具行业要求低。

每个行业应用的高架桥式龙门加工中心在规格大小、进给参数、快移速度、主轴转速、各伺服轴工作行程等不同，但是机床本体结构的形式还是比较稳定的。横梁作为高架桥式龙门加工中心的重要组成，其尺寸和质量较大，一般采用铸件形式。对于横梁在立柱上可动的高架桥式龙门加工中心而言，横梁的驱动方式通常有三种：丝杠驱动、齿轮齿条驱动和直线电机驱动。不同驱动方式下，横梁的结构不同，横梁配备的过渡连接件也不同，通过不同的过渡连接件连接不同的驱动结构。铸件厂在铸造造型过程中，对于不同驱动形式的横梁，需要配置不同的横梁木模和过渡连接件木模，即横梁木模和过渡连接件木模为一对一形式，木模种类和数量较多，占用空间较大，不利于现场管理，且木模制作成本和维护成本较高。此外，横梁的底面设有两个滑块安装面，两个滑块安装面上分别安装有滑块，机床两侧立柱上分别安装有与两块滑块相配合的滑轨，横梁通过两块滑块与两道滑轨的配合横跨在机床两侧立柱上，滑鞍直立安装在横梁前侧，滑枕直立安装在滑鞍上。在驱动结构的驱动下，横梁可沿机床两侧立柱前后移动。由于横梁并非为规则的前后对称结构，重心偏向横梁前侧，加之滑枕部件质量较大，因此滑枕部件的翻转力矩（即向前侧倾的侧倾力矩）较大，使横梁的扭转变形增大，造成横梁刚性不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，该横梁采用模块化设计，刚性好、成本低、通用性好，可通用于航空航天、模具行业和传统制造行业等不同领域应用的高架桥式龙门加工中心。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，包括横梁本体，所述的横梁本体的底面设有两个滑块安装面，所述的横梁本体为左右对称结构，所述的两个滑块安装面左右对称设置，所述的横梁本体的底部的前侧和后侧均设置有两个外伸的凸台，每个所述的滑块安装面的前侧和后侧分别对应一个所述的凸台，每个所述的凸台的底面与一面所述的滑块安装面齐平。

本发明公开的用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其横梁本体采用左右对称结构，保证安装时可以配备两个对称刀库。该横梁本体采用模块化设计，可采用左右两侧同时驱动的驱动结构，避免因单边驱动而造成的爬行现象，提升横梁本体结构的随动性能，并将热源对机床造成的影响降至最低。

对于机床厂来说，采用本横梁后，由于横梁本体的结构不变，仅驱动结构不同，因此机床的外观可保持不变，有利于提高机床防护设计的稳定性和通用性，使一套防护满足三类驱动方式的机床的防护需要。同时，对于铸件厂来说，在铸造造型过程中，一个横梁木模可配套不同的驱动结构对应的不同的过渡连接件木模使用，即横梁木模和过渡连接件木模为一对多形式，从而提高横梁木模的通用性，方便铸件厂对木模的现场管理，并降低木模的制作成本和维护成本。

此外，横梁本体的底部的前侧和后侧均设置有两个外伸的凸台，每个滑块安装面的前侧和后侧分别对应一个凸台，每个凸台的底面与一面滑块安装面齐平。凸台实际上具有延长滑块安装面的作用，在滑鞍滑枕部件安装到横梁上后，由于滑鞍滑枕部件的重心不变，而滑鞍滑枕部件的重力所产生的力臂减少，从而有效降低滑枕部件的翻转力矩，使横梁本体的扭转变形下降，提升横梁的刚性，保证机床精度。并且，由于横梁本体为铸件，对于横梁本体铸件而言，通过上述凸台对滑块安装面进行外延式延长，可有效减少滑块安装面出现缩松、气孔等铸造缺陷，同时该凸台的设计，能够增加机床装配人员安装机床防护结构的可操作空间，减少装配人员的工作强度。

作为优选，位于所述的横梁本体左侧的凸台的底部的左侧和右侧分别开设有第一定位槽和第二定位槽，所述的第一定位槽和所述的第二定位槽分别用于安装第一侧顶块和第二侧顶块，所述的第一侧顶块的横截面为L型，所述的第二侧顶块的横截面为直角梯形，所述的第一侧顶块和所述的第二侧顶块用于调节位于所述的横梁本体左侧的滑块与所述的横梁本体的垂直度，位于所述的横梁本体右侧的凸台的底面为一完整平面。采用上述结构后，可使滑块的装配更方便，同时可使滑块与横梁本体的垂直度调节更快捷。需要调节滑块与横梁本体的垂直度时，以位于横梁本体左侧的滑块作为基准，调节好其与横梁本体的垂直度后，再锁紧第一侧顶块和第二侧顶块，而位于横梁本体右侧的滑块无需加装侧顶结构。

作为优选，所述的横梁本体为箱体结构，所述的横梁本体的内腔中一体连接设置有加强筋网，所述的加强筋网由交错的加强筋板组成。加强筋网在满足横梁的轻量化设计要求的同时，可以保证横梁的抗变形能力和刚度。

作为优选，所述的加强筋板包括上下均布的若干横筋、左右均布的若干纵筋和倾斜设置的若干斜筋，每条所述的横筋沿所述的横梁本体的长度方向设置，每条所述的纵筋垂直于每条所述的横筋设置，每条所述的斜筋的两端分别连接设置在相应的横筋与纵筋的交汇处。上述横筋、纵筋和斜筋的设计，使横梁使用过程中的变形更线性、规则，方便后续机床后置处理时的精度控制和保持，此外，配合横梁的左右对称设计，可以提高横梁的抗变形能力和刚度，即使机床受热变形，横梁两侧也会对称均匀变形，有利于提高机床精度及精度保持性。

作为优选，所述的横梁本体的前侧设置有两个丝杠安装部，所述的两个丝杠安装部左右对称设置，每个所述的丝杠安装部的外侧设置有以该丝杠安装部为中心的呈辐射状间隔分布的多块三角筋，所述的多块三角筋与所述的横梁本体一体连接设置。对于由丝杠驱动的滑鞍滑枕部件，丝杠部件的两端分别安装在两个丝杠安装部上。机床进行实际加工过程中，由于滑鞍滑枕部件在横梁上左右移动，在加工复杂曲面（尤其是加工模具）时，机床需要在各方向频繁加减速，这样滑鞍滑枕部件在加减速过程中，会反复冲击横梁本体，采用呈辐射状间隔分布的多块筋板，可以抵消一部分冲击，从而改善机床的动态响应特性，并有效提升横梁刚性。

作为优选，每个所述的丝杠安装部的上侧和下侧各连接有一块水平设置的梯形筋，每块所述的梯形筋上连接设置有呈辐射状间隔分布的若干所述的三角筋。梯形筋与三角形筋板的配合，可保证对机床的动态响应特性及横梁刚性的改善和提升效果。

作为优选，位于所述的横梁本体左侧的丝杠安装部的外侧的每块梯形筋上连接设置有三块所述的三角筋，位于所述的横梁本体右侧的丝杠安装部的外侧的每块梯形筋上连接设置有四块所述的三角筋，即可满足滑鞍滑枕部件由丝杠驱动的机床的动态响应特性。

作为优选，所述的横梁本体的前侧连接有两个限位块，所述的两个限位块位于所述的两个丝杠安装部之间。装配后，滑鞍可滑动地安装在横梁上，可沿横梁左右移动。两个限位块可对滑鞍的左右移动起限位作用。在两个限位块上分别加装胶块，可起到进一步的保护和缓冲作用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明公开的用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其横梁本体采用模块化设计，可采用左右两侧同时驱动的驱动结构，避免因单边驱动而造成的爬行现象，提升横梁本体结构的随动性能，并将热源对机床造成的影响降至最低。

2、本发明公开的横梁可通用于航空航天、模具行业和传统制造行业等不同领域应用的高架桥式龙门加工中心。同时有利于提高机床防护设计的稳定性和通用性，使一套防护满足三类驱动方式的机床的防护需要。

3、本发明公开的横梁，其铸造造型所需的横梁木模和过渡连接件木模为一对多形式，可提高横梁木模的通用性，方便铸件厂对木模的现场管理，并降低木模的制作成本和维护成本。

4、本发明公开的横梁，其横梁本体的前侧和后侧均设置有两个外伸的凸台，通过凸台延长滑块安装面，可使滑鞍滑枕部件的重心前移，从而有效降低滑枕部件的翻转力矩，使横梁本体的扭转变形下降，提升横梁的刚性，保证机床精度；同时，凸台可有效减少滑块安装面出现缩松、气孔等铸造缺陷，同时该凸台的设计，能够增加机床装配人员安装机床防护结构的可操作空间，减少装配人员的工作强度。

附图说明

图1为本发明横梁的外观图；

图2为本发明横梁的右视图；

图3为本发明横梁的局剖示意图；

图4为丝杠部件在实施例2的横梁上安装后效果正视图；

图5为图4中I处放大图；

图6为实施例2的横梁A与用于连接丝杠驱动结构的过渡连接件B的连接效果图；

图7为实施例2的横梁A与用于连接齿轮齿条驱动结构的过渡连接件C的连接效果图；

图8为实施例2的横梁A与用于连接直线电机驱动结构的过渡连接件D的连接效果图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的用于高架桥式龙门加工中心的横梁，如图所示，包括横梁本体1，横梁本体1为箱体结构，横梁本体1的内腔中一体连接设置有加强筋网，加强筋网由交错的加强筋板组成；横梁本体1的底面设有两个滑块安装面11，横梁本体1为左右对称结构，两个滑块安装面11左右对称设置，横梁本体1的底部的前侧和后侧均设置有两个外伸的凸台12，每个滑块安装面11的前侧和后侧分别对应一个凸台12，每个凸台12的底面与一面滑块安装面11齐平。

实施例1中，位于横梁本体1左侧的凸台12的底部的左侧和右侧分别开设有第一定位槽17和第二定位槽18，第一定位槽17和第二定位槽18分别用于安装第一侧顶块（图中未示出）和第二侧顶块（图中未示出），第一侧顶块的横截面为L型，第二侧顶块的横截面为直角梯形，第一侧顶块和第二侧顶块用于调节位于横梁本体1左侧的滑块（图中未示出）与横梁本体1的垂直度，位于横梁本体1右侧的凸台12的底面为一完整平面。

实施例1中，加强筋板包括上下均布的若干横筋21、左右均布的若干纵筋22和倾斜设置的若干斜筋23，每条横筋21沿横梁本体1的长度方向设置，每条纵筋22垂直于每条横筋21设置，每条斜筋23的两端分别连接设置在相应的横筋21与纵筋22的交汇处。

实施例2的用于高架桥式龙门加工中心的横梁，与实施例1的区别在于，实施例2中，横梁本体1的前侧设置有两个丝杠安装部13，两个丝杠安装部13左右对称设置，每个丝杠安装部13的外侧设置有以该丝杠安装部13为中心的呈辐射状间隔分布的多块三角筋14，多块三角筋14与横梁本体1一体连接设置；横梁本体1的前侧连接有两个限位块15，两个限位块15位于两个丝杠安装部13之间。

实施例2中，每个丝杠安装部13的上侧和下侧各连接有一块水平设置的梯形筋16，每块梯形筋16上连接设置有呈辐射状间隔分布的若干三角筋14，多块三角筋14均为三角形三角筋14。具体来说，位于横梁本体1左侧的丝杠安装部13的外侧的每块梯形筋16上连接设置有三块三角筋14，位于横梁本体1右侧的丝杠安装部13的外侧的每块梯形筋16上连接设置有四块三角筋14。

丝杠部件3在实施例2的横梁上安装后效果正视图见图4，该横梁上的滑鞍滑枕部件由丝杠部件3驱动。

以实施例2的横梁为例，其可以配套不同的过渡连接件，通过过渡连接件连接不同的驱动结构。

图6为实施例2的横梁A与用于连接丝杠驱动结构的过渡连接件B（即B模块）的连接效果图，B模块用于连接丝杠丝母，最终由丝杠驱动结构驱动横梁，实现横梁在立柱上的运动。

图7为实施例2的横梁A与用于连接齿轮齿条驱动结构的过渡连接件C（即C模块）的连接效果图，C模块用于连接减速电机和齿轮，同时连接毛毡轮润滑，配合立柱上安装的齿条，最终由齿轮齿条驱动结构驱动横梁，实现横梁在立柱上的运动。

图8为实施例2的横梁A与用于连接直线电机驱动结构的过渡连接件D（即D模块）的连接效果图，D模块相当于过渡板，用于连接直接电机的动子部分，同时直线电机的定子部分安装在立柱上，最终由直线电机驱动结构驱动横梁，实现横梁在立柱上的运动。

Claims (8)

1.一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，包括横梁本体，所述的横梁本体的底面设有两个滑块安装面，其特征在于：所述的横梁本体为左右对称结构，所述的两个滑块安装面左右对称设置，所述的横梁本体的底部的前侧和后侧均设置有两个外伸的凸台，每个所述的滑块安装面的前侧和后侧分别对应一个所述的凸台，每个所述的凸台的底面与一面所述的滑块安装面齐平。

2.根据权利要求1所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：位于所述的横梁本体左侧的凸台的底部的左侧和右侧分别开设有第一定位槽和第二定位槽，所述的第一定位槽和所述的第二定位槽分别用于安装第一侧顶块和第二侧顶块，所述的第一侧顶块的横截面为L型，所述的第二侧顶块的横截面为直角梯形，所述的第一侧顶块和所述的第二侧顶块用于调节位于所述的横梁本体左侧的滑块与所述的横梁本体的垂直度，位于所述的横梁本体右侧的凸台的底面为一完整平面。

3.根据权利要求1所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：所述的横梁本体为箱体结构，所述的横梁本体的内腔中一体连接设置有加强筋网，所述的加强筋网由交错的加强筋板组成。

4.根据权利要求3所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：所述的加强筋板包括上下均布的若干横筋、左右均布的若干纵筋和倾斜设置的若干斜筋，每条所述的横筋沿所述的横梁本体的长度方向设置，每条所述的纵筋垂直于每条所述的横筋设置，每条所述的斜筋的两端分别连接设置在相应的横筋与纵筋的交汇处。

5.根据权利要求3所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：所述的横梁本体的前侧设置有两个丝杠安装部，所述的两个丝杠安装部左右对称设置，每个所述的丝杠安装部的外侧设置有以该丝杠安装部为中心的呈辐射状间隔分布的多块三角筋，所述的多块三角筋与所述的横梁本体一体连接设置。

6.根据权利要求5所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：每个所述的丝杠安装部的上侧和下侧各连接有一块水平设置的梯形筋，每块所述的梯形筋上连接设置有呈辐射状间隔分布的若干所述的三角筋。

7.根据权利要求6所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：位于所述的横梁本体左侧的丝杠安装部的外侧的每块梯形筋上连接设置有三块所述的三角筋，位于所述的横梁本体右侧的丝杠安装部的外侧的每块梯形筋上连接设置有四块所述的三角筋。

8.根据权利要求5所述的一种用于高架桥式龙门加工中心的横梁，其特征在于：所述的横梁本体的前侧连接有两个限位块，所述的两个限位块位于所述的两个丝杠安装部之间。