CN111002050B - 一种平导轨斜床身机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床结构技术领域，具体为一种平导轨斜床身机床，解决斜床身机床的导轨内应力影响加工精度的技术问题。包括机座、液压站、主轴组件、床鞍组件以及床鞍导轨、尾座组件以及尾座导轨，床鞍导轨和尾座导轨分别以阶梯状分布在机座上，床鞍导轨的安装位置在尾座导轨之上；床鞍组件安装有多个卸荷装置，卸荷装置卸载床鞍组件对床鞍导轨的压力；还设置有内应力调节装置，包括弹性支架、马达和偏心轮，产生振动冲击床鞍导轨，消除床鞍导轨的内应力。本发明易于车铣复合或互换，扩大了加工范围，卸荷保养床鞍导轨，减少床鞍导轨的内应力，提高了加工精度，利于延缓床鞍导轨的表面缺陷恶化速度，降低使用成本，使用寿命长。

Description

一种平导轨斜床身机床

技术领域

本发明涉及机床结构技术领域，具体为一种平导轨斜床身机床。

背景技术

斜床身布局的车床，导轨倾斜角度通常选择45°、60°和75°,不仅可以在同等条件下，改变受力情况，而且还可通过整体封闭式截面设计,提高床身的刚度,特别是自动换刀装置的布置较方便。因此,斜床身布局的车床被广泛应用于机械加工行业中,用于精密复杂各种回转体零件的多品种加工。

公开号为CN106392645的中国专利公开了一种斜床身平导轨式车铣复合数控机床，包括液压站、冷却系统、防护罩和斜床身，布置在斜床身上的主轴组件、尾座组件、Y轴床鞍组件、X轴床鞍组件和刀塔组件。其中：斜床身的导轨安装面上设置有两条尾座导轨和两条床鞍导轨，两条尾座导轨的顶滑面和两条床鞍导轨的顶滑面均与导轨安装面形成相同的夹角a，导轨安装面与斜床身的基准面形成夹角b，该夹角b与夹角a相等，使得两条尾座导轨和两条床鞍导轨形成以基准面为参照的平导轨结构；刀塔组件导轨的顶滑动面与基准面形成夹角c。该发明使用寿命较长、降低了能耗、扩大了加工范围、降低了使用成本、不易污染车间和降低了工人劳动强度。但是，导轨需要承载安装在其上的床鞍组件、刀塔组件或尾座组件，还需要承载刀具加工工件时的进给负载，导轨承受的压力比较大、受力不均匀，容易产生不均匀的内应力。

在现代高速高精数控车床的加工过程中，导轨变形对数控车床加工精度的影响越来越受到重视。在未加工时，床鞍组件长期对导轨的固定位置施加较大的负载，另外，为了实现快速定位，需要工作台与刀架在导轨面上快速移动，转移载荷，工作台与导轨之间频繁不均匀地摩擦和发热，进一步加剧导轨内应力的不均匀性。内应力容易集中在导轨表面有缺陷的地方，促进表面缺陷的恶化速度，还会使导轨产生微量形变影响加工精度。斜床身车床的床鞍组件结构复杂、重量大，拆卸保养导轨的工作量繁重，不拆卸又存在较大的静止压力。

发明内容

本发明提供了一种平导轨斜床身机床，解决斜床身机床的导轨内应力影响加工精度的技术问题。

本发明提供的基础方案为：一种平导轨斜床身机床，包括机座、液压站、主轴组件、床鞍组件以及床鞍导轨、尾座组件以及尾座导轨，所述主轴组件安装在机座左端，所述床鞍导轨和尾座导轨阶梯状分布在机座右侧，所述床鞍导轨和尾座导轨自身也分别以阶梯状分布在机座上，床鞍导轨的安装位置在尾座导轨之上，尾座导轨和床鞍导轨都平行于机座底面的基准面；所述床鞍组件安装在床鞍导轨上，所述尾座组件安装在尾座导轨上；床鞍组件安装有多个卸荷装置，所述卸荷装置包括液压缸和支撑块，所述支撑块固定在液压缸的液压杆末端，液压缸连接电磁换向阀，电磁换向阀连接液压站；

所述床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，所述内应力调节装置振动冲击床鞍导轨；所述内应力调节装置包括弹性支架，所述弹性支架固定在机座上，弹性支架上设置有振动单元；所述振动单元包括马达和偏心转子，所述马达输出动力的轴为驱动轴，所述偏心转子安装在驱动轴上，驱动轴和床鞍导轨垂直；弹性支架上还设置有撞击块。

本发明的工作原理及优点在于：

本发明中主轴组件安装在机座左端，床鞍导轨和尾座导轨阶梯状分布在机座右侧，床鞍导轨和尾座导轨自身也分别以阶梯状分布在机座上，床鞍导轨的安装位置在尾座导轨之上，尾座导轨和床鞍导轨都平行于机座底面的基准面；床鞍组件安装在床鞍导轨上，尾座组件安装在尾座导轨上。将床鞍组件的位置抬高，易于车铣复合或互换。本发明中的斜面布局能延长床鞍组件的X向活动距离，刀具带着床鞍组件的重力斜向下进给，提高加工精度和扩大加工范围。床身的纵向截面积更大，机床刚性好，不易形变，使用寿命长。

床鞍组件安装有多个卸荷装置，卸荷装置包括液压缸和支撑块，支撑块固定在液压缸的液压杆末端，液压缸连接电磁换向阀，电磁换向阀连接液压站。液压缸伸出液压杆时使支撑块直接接触到机座，将床鞍组件施加在床鞍导轨上的重力转移到基座上。清除床鞍导轨的内应力之前，先用卸荷装置卸载床鞍组件对床鞍导轨施加的压力，利于提升清除导轨内应力的能力，还利于对床鞍导轨的维护和保养，提高加工精度。

床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，内应力调节装置振动冲击床鞍导轨；内应力调节装置包括弹性支架，弹性支架固定在机座上，弹性支架上设置有振动单元；振动单元包括马达和偏心转子，马达输出动力的轴为驱动轴，偏心转子安装在驱动轴上，驱动轴和床鞍导轨垂直；弹性支架上还设置有撞击块。弹性支架对撞击块施加预紧力，使撞击块紧贴床鞍导轨，在偏心转子产生振动时，带动撞击块不断振动冲击床鞍导轨。内应力调节装置的结构简单，安装方便，对床鞍导轨施加振动冲击，减少床鞍导轨内应力，避免内应力集中在压痕和微裂痕等表面缺陷处造成二次破坏，提高加工精度，利于延缓床鞍导轨的表面缺陷恶化速度，延长导轨的使用寿命，降低使用成本。

本发明将易于车铣复合或互换，扩大了加工范围，机床刚性好，不易形变，使用寿命长，利于床鞍导轨的维护和保养，卸荷保养床鞍导轨，减少床鞍导轨的内应力，提高了加工精度，利于延缓床鞍导轨的表面缺陷恶化速度，延长导轨的使用寿命，降低使用成本。

进一步，所述卸荷装置设置有3～8个，分别设置在床鞍组件的底部四周，在床鞍组件滑动范围内、卸荷装置的正下方设置有位于机座表面的受压平面，所述受压平面平行于地面。降低单个卸荷装置的承受载荷量，相对缩小载荷装置的体积，利于均衡卸荷。

进一步，所述液压缸为方形薄型液压油缸。体积小，安装接触面为平面，利于安装固定。

进一步，所述支撑块形状为锥形，支撑块顶面和液压缸的液压杆顶端固定。避免应力集中，锥形底面增大压力接触面，减少对机座的挤压变形。

进一步，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀。方便控制液压缸实现卸荷过程，三位四通电磁换向阀的截止位利于保持卸荷的状态。

进一步，卸荷时液压缸的压力总和小于床鞍组件的重力。避免对导轨施加反向作用力造成冲击破坏。

进一步，所述弹性支架为折弯的长板状钣金件。结构简单，加工和安装都比较方便。

进一步，弹性支架的一端固定在机座的右侧面，撞击块设置在弹性支架另一端靠近床鞍导轨的一侧，振动单元设置在弹性支架上和撞击块相背的一侧。机座的右侧面空间充足，方便安装和维修，不会对加工零件造成干涉。

进一步，所述内应力调节装置还包括遮罩，所述遮罩将弹性支架、振动单元和撞击块包裹在内，遮罩固定在机座上。避免异物入侵阻碍内应力调节装置正常工作，阻挡灰尘，延长寿命，降低噪声。

进一步，所述撞击块接触床鞍导轨的接触面为光滑曲面。避免应力集中，减少对床鞍导轨的破坏，刚性好，不易变形，变形后也是规则的圆形接触面。

附图说明

图1为本发明一种平导轨斜床身机床的结构示意图。

图2为本发明一种平导轨斜床身机床中卸荷装置的结构示意图。

图3为本发明一种平导轨斜床身机床的实施例1中内应力调节装置的剖视图。

图4为本发明一种平导轨斜床身机床的实施例2中内应力调节装置的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机座1、主轴组件2、床鞍组件3、卸荷装置4、床鞍导轨5、内应力调节装置6、尾座组件7、尾座导轨8、液压缸9、支撑块10、弹性支架11、马达12、偏心转子13、撞击块14、调整螺杆15、遮罩16。

实施例1基本如附图1所示：

一种平导轨斜床身机床，包括机座1、液压站、主轴组件2、床鞍组件3以及床鞍导轨5、尾座组件7以及尾座导轨8，主轴组件2安装在机座1左端，床鞍导轨5和尾座导轨8阶梯状分布在机座1右侧，床鞍导轨5和尾座导轨8自身也分别以阶梯状分布在机座1上，床鞍导轨5的安装位置在尾座导轨8之上，尾座导轨8和床鞍导轨5都平行于机座1底面的基准面；床鞍组件3安装在床鞍导轨5上，尾座组件7安装在尾座导轨8上。将床鞍组件3的位置抬高，提高加工精度和扩大加工范围，易于车铣复合或互换。

床鞍组件3安装有4个卸荷装置4，如附图2所示，卸荷装置4包括液压缸9和支撑块10，支撑块10固定在液压缸9的液压杆末端，液压缸9连接电磁换向阀，电磁换向阀连接液压站。支撑块10形状为锥形，支撑块10的顶面和液压缸9的液压杆顶端固定，固定方式为螺纹固定，锥形底面增大压力接触面，减少对机座1的挤压变形。床鞍组件3的本体设有4个水平的支撑耳板，分别焊接在床鞍组件3的本体底部两侧的上下端，支撑耳板下方分别用螺栓安装有滑枕，滑枕配合床鞍导轨5滑动。4个卸荷装置4分别设置在床鞍组件3的底部四周，分别用螺栓把液压缸9固定在4个支撑耳板旁的床鞍组件3的本体底部，降低单个卸荷装置4的承受载荷量，相对缩小载荷装置的体积，利于均衡卸荷。液压缸9为CX-SD方形薄型液压油缸，体积小，安装接触面为平面，利于安装固定。在床鞍组件3滑动范围内、卸荷装置4的正下方设置有位于机座1表面的受压平面，受压平面平行于地面。清除床鞍导轨5的内应力之前，先启动液压缸9，使其向下伸出液压杆，将床鞍组件3施加在导轨上的重力直接传递到机座1上，实现用卸荷装置4卸载床鞍组件3对床鞍导轨5施加的压力。

电磁换向阀为三位四通电磁换向阀。三位四通电磁换向阀的P、T口用液压油管连接液压站，A口用第一五通接头分别连接各液压缸9的A口，B口用第二五通接头分别连接各液压缸9的B口。三位四通电磁换向阀方便控制液压缸9实现卸荷过程，三位四通电磁换向阀的截止位利于保持卸荷的状态。卸荷时液压缸9的压力总和小于床鞍组件3的重力，避免对导轨施加反向作用力造成冲击破坏。

床鞍导轨5旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置6，如附图3所示，内应力调节装置6包括弹性支架11，弹性支架11为折弯的长板状钣金件，结构简单，加工和安装都比较方便。弹性支架11的下端用四颗螺钉固定在床鞍导轨右端旁的机座1右侧面，机座1的右侧面空间充足，方便安装和维修，不会对加工零件造成干涉。弹性支架11的上端左侧还用螺钉固定有与床鞍导轨5齐平的撞击块14，撞击块14的材料为黄铜合金，具有一定的延展性，减少冲击破坏力。撞击块14靠近床鞍导轨5的接触面为光滑曲面，避免应力集中，减少对床鞍导轨5的破坏，刚性好，不易变形，变形后也是规则的圆形接触面。

弹性支架11上设置有振动单元，振动单元包括马达12和偏心转子13，马达12输出动力的轴为驱动轴，偏心转子13安装在驱动轴上，驱动轴和床鞍导轨5垂直。马达12用抱箍固定在弹性支架11的上端右侧，偏心转子13和驱动轴之间的固定方式为过盈配合。弹性支架11对撞击块14施加预紧力，使撞击块14紧贴床鞍导轨5，在马达12驱动偏心转子13转动时，偏心转子由于转动惯量不平衡而产生振动，带动撞击块14不断振动冲击床鞍导轨5。内应力调节装置6对床鞍导轨5施加振动冲击，减少床鞍导轨5的内应力。

内应力调节装置6还包括遮罩16，遮罩16为左侧未封口的薄壁盒状，遮罩底部的下表面垂直设有固定板，位于左侧边沿。固定板和遮罩16一体成型。遮罩16将弹性支架11、振动单元和撞击块14包裹在内。遮罩16的形状为开口薄壁立方体，遮罩16和机座1接触的边沿设置有外沿，外沿用螺钉固定在机座1上。

本实施例将易于车铣复合或互换，扩大了加工范围，机床刚性好，不易形变，使用寿命长，实现了床鞍导轨5的卸荷，利于床鞍导轨5的维护和保养，减少床鞍导轨5的内应力，提高了加工精度，利于延缓床鞍导轨5的表面缺陷恶化速度，延长导轨的使用寿命，降低使用成本，结构简单，安装方便。

实施例2基本如附图4所示：

实施例2和实施例1大致相同，不同之处在于，内应力调节装置6还包括一端固定有手轮的调整螺杆15。弹性支架11的中间段铣加工有长圆孔，长圆孔向左投影到机座1的侧面位置处钻有螺纹孔，调整螺杆15的自由端穿过长圆孔旋入螺纹孔内。顺时针旋转手轮，在螺杆向左旋进螺纹孔的同时手轮把弹性支架11压向螺纹孔的方向；逆时针旋转手轮时可松开弹性支架11，弹性支架11在弹性势能的作用下向背对螺纹孔的方向移动，从而调整撞击块14和床鞍导轨5之间的预紧力。调整螺杆15上设置有第一螺母和第二螺母，位于弹性支架11和机座1之间，第一螺母旋转至贴紧机座1表面时将调整螺杆15固定在机座1上，第二螺母旋转至贴紧弹性支架11的左侧表面时将弹性支架11的中间段锁定。撞击块14和床鞍导轨5之间的预紧力大小能影响到冲击力的大小，因为对床鞍导轨施加的振动冲击力叠加在预紧力之上。

实施例2在实施例1的效果基础上方便操作者根据需求自由调整对床鞍导轨5的冲击力，用更适合的冲击力来清除床鞍导轨5的内应力，避免对床鞍导轨5造成破坏。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种平导轨斜床身机床，其特征在于：一种平导轨斜床身机床，包括机座、液压站、主轴组件、床鞍组件以及床鞍导轨、尾座组件以及尾座导轨，所述主轴组件安装在机座左端，所述床鞍导轨和尾座导轨阶梯状分布在机座右侧，所述床鞍导轨和尾座导轨自身也分别以阶梯状分布在机座上，床鞍导轨的安装位置在尾座导轨之上，尾座导轨和床鞍导轨都平行于机座底面的基准面；所述床鞍组件安装在床鞍导轨上，所述尾座组件安装在尾座导轨上；床鞍组件安装有多个卸荷装置，所述卸荷装置包括液压缸和支撑块，所述支撑块固定在液压缸的液压杆末端，液压缸连接电磁换向阀，电磁换向阀连接液压站；

所述床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，所述内应力调节装置振动冲击床鞍导轨；所述内应力调节装置包括弹性支架，所述弹性支架固定在机座上，弹性支架上设置有振动单元；所述振动单元包括马达和偏心转子，所述马达输出动力的轴为驱动轴，所述偏心转子安装在驱动轴上，驱动轴和床鞍导轨垂直；弹性支架上还设置有撞击块；

弹性支架的一端固定在机座的右侧面，撞击块设置在弹性支架另一端靠近床鞍导轨的一侧，振动单元设置在弹性支架上和撞击块相背的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述卸荷装置设置有3～8个，分别设置在床鞍组件的底部四周，在床鞍组件滑动范围内、卸荷装置的正下方设置有位于机座表面的受压平面，所述受压平面平行于地面。

3.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述液压缸为方形薄型液压油缸。

4.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述支撑块形状为锥形，支撑块顶面和液压缸的液压杆顶端固定。

5.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀。

6.根据权利要求2所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：卸荷时液压缸的压力总和小于床鞍组件的重力。

7.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述弹性支架为折弯的长板状钣金件。

8.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述内应力调节装置还包括遮罩，所述遮罩将弹性支架、振动单元和撞击块包裹在内，遮罩固定在机座上。

9.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身机床，其特征在于：所述撞击块接触床鞍导轨的接触面为光滑曲面。

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