CN111037313A - 一种五轴动梁式龙门架及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴动梁式龙门架及安装方法，涉及龙门机床领域，包括主轴滑枕、横梁、滑座，所述横梁的数量为两根，两根横梁的两端通过端板连接成矩形结构，所述滑座具有四个围成矩形的滑鞍；所述滑座沿所述横梁的延伸方向可移动地安装在两根横梁之间，所述滑座的两个平行的滑鞍的外表面与所述横梁连接；所述主轴滑枕沿竖直方向可移动地安装在所述滑座中，所述主轴滑枕与所述滑座的另两个平行的滑鞍的内表面连接。本发明采用框中框的双横梁形式，主轴滑枕自身重量由两梁抬起，解决了单横横结构在运动和自重以及切削力的作用下产生的弯曲和扭曲变形，同时减少了横梁的总体重量，避免在高速时产生振动的现象，从而延长了使用寿命。

Description

一种五轴动梁式龙门架及安装方法

技术领域

本发明涉及龙门机床领域，具体涉及一种五轴动梁式龙门架及安装方法。

背景技术

五轴动梁式龙门加工中心是我国正在发展、生产的重型、高速、高精机床产品，为满足不同类型用户需要，要求对机床的刚性及切削速度增强，五轴动梁龙门加工中心产品，运动、承载主要由横梁来承担，因此横梁刚性最为重要。目前五轴动梁式龙门加工中心采用的方法是主轴滑枕悬在横梁外面的单横梁结构，五轴动梁式龙门加工中心上采用单横梁结构存在着下列问题：1.横梁截面积加大，自身重量加大，成本增加；2.自身重量加大，运动惯量增大，电气驱动同时需加大；3.运动惯量增大，运动的响应速度变缓(特别是在进行二维和三维插补切削)，降低了运动精度和切削精度；4.在高速时易产生振动。

由于上述原因，五轴动梁式龙门加工中心采用单横梁结构(在高速、高精切削时)增加了机床总成本；运动惯量增大进而影响到加工零件的精度、减少五轴动梁式龙门加工中心使用寿命和机床精度的保持性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五轴动梁式龙门架及安装方法，解决单横横结构在运动和自重以及切削力的作用下产生的弯曲和扭曲变形，同时减少横梁的总体重量，减少在高速时产生振动现象，延长五轴动梁式龙门加工中心使用寿命。

本发明的五轴动梁式龙门架，包括主轴滑枕、横梁、滑座，所述横梁的数量为两根，两根横梁的两端通过端板连接成矩形结构，所述滑座具有四个围成矩形的滑鞍；所述滑座沿所述横梁的延伸方向可移动地安装在两根横梁之间，所述滑座的两个平行的滑鞍的外表面与所述横梁连接；所述主轴滑枕沿竖直方向可移动地安装在所述滑座中，所述主轴滑枕与所述滑座的另两个平行的滑鞍的内表面连接。五轴动梁式龙门架采用框中框的双横梁形式，主轴滑枕置于两梁中间，主轴滑枕自身重量由两梁抬起，避免主轴滑枕的自重及切削力对横梁产生扭矩，保证主轴滑枕在竖直方向和横梁的延伸方向上运动的刚性以及切削精度。

进一步，外表面与所述横梁连接的两个平行的滑鞍为水平轴滑鞍，内表面与所述主轴滑枕连接的另两个平行的滑鞍为竖直轴滑鞍，两根横梁的内侧面上分别安装有水平导轨，所述主轴滑枕的两个平行的外侧面上分别安装有竖直导轨，两个水平轴滑鞍对称地安装在所述水平导轨上，两个竖直轴滑鞍对称地安装在所述竖直导轨上。水平轴滑鞍与竖直轴滑鞍连接构成滑座，主轴滑枕自身重量由两根横梁抬起，避免主轴滑枕及切削力对横梁产生扭矩。

进一步，所述主轴滑枕与水平导轨的垂直度不超过0.01mm，所述竖直导轨相互间的平行度不超过0.01mm，所述水平导轨的直线度和平行度均不超过0.01mm，从而保证主轴滑枕的运动精度和切削精度。

进一步，所述横梁的内部筋板采用“工”字筋与竖筋的组合结构，可以承受一个更大的抗弯力矩，能够提高支承的总刚度。

进一步，两根横梁安装在横梁滑鞍上，并可沿与所述横梁的延伸方向相垂直的水平方向移动。

本发明的五轴动梁式龙门架安装方法，包括下列步骤：

(1)将四根Y轴直线导轨分别装在前横梁、后横梁上，每根横梁上安装两根Y轴直线导轨，分别校核前横梁、后横梁上的两根Y轴直线导轨的直线度和平行度；

(2)分别将Y轴前滑鞍、Y轴后滑鞍安装在前横梁、后横梁的两根Y轴直线导轨上，校正并用螺栓将Y轴前滑鞍、Y轴后滑鞍锁紧在Y轴直线导轨上；

(3)分别将前横梁和后横梁安装X轴滑鞍上；

(4)将四根Z轴直线导轨分别装在主轴滑枕的两个平行侧面上，每个侧面上安装有两根Z轴直线导轨，校正四根Z轴直线导轨相互间的平行度，再将Z轴右滑鞍、Z轴左滑鞍分别装在两根Z轴直线导轨上；

(5)将主轴滑枕吊起放置在前横梁和后横梁之间，用螺栓分别将Y轴前滑鞍、Y轴后滑鞍和Z轴右滑鞍、Z轴左滑鞍连接形成矩形框；校正主轴滑枕与Y轴直线导轨的垂直度；

(6)将前横梁、后横梁两端分别用端板连接，使两根横梁组成为矩形结构。

本发明的五轴动梁式龙门架安装方法，设计合理，能够减小五轴动梁式龙门架的结构，减轻了横梁重量，同时也减小了运动惯量，提高了加工精度，延长了五轴动梁式龙门加工中心使用寿命。

进一步，两根Y轴直线导轨的直线度和平行度均在0.01mm范围之内；四根Z轴直线导轨相互间的平行度不超过0.01mm；所述主轴滑枕与Y轴直线导轨的垂直度不超过0.01mm，保证了五轴动梁式龙门架的运动精度和切削精度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)采用框中框的双横梁形式，在承载同样的主轴滑枕的重量情况下，结构减小，减轻了横梁重量，运动惯量同时也减小，在进行二维和三维插补切削时运动响应速度增加，提高了运动精度和切削精度；

(2)采用双横梁结构，横梁只有弯曲变形误差，在数控系统做精度补偿时方便可靠，得到了机床设计要求，提高了机床精度的保持性；

(3)由于横梁没有(或很小的)扭曲变形误差，减少了在高速时产生振动现象，提高了加工精度，延长了五轴动梁式龙门加工中心使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中单横梁龙门架的结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的前视图；

图4为图3的A-A视图；

图5为本发明的俯视图；

附图标记：1.主轴滑枕、1-1.单横梁、2.前横梁、3.后横梁、4.端板、5.X轴滑鞍、6.Y轴前滑鞍、7.Y轴后滑鞍、8.Y轴直线导轨、9.Z轴直线导轨、10.Z轴右滑鞍、11.Z轴左滑鞍。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

现有的五轴动梁式龙门加工中心采用的单横梁结构如图1所示，主轴滑枕1悬在单横梁1-1的外面。本发明主要用于五轴动梁式龙门加工中心机床。如图2所示，本发明的五轴动梁式龙门架包括主轴滑枕1、前横梁2、后横梁3和端板4，主轴滑枕1置于前横梁2和后横梁3中间，前横梁2和后横梁3的两端分别用端板4连接。

如图3和图4所示，前横梁2和后横梁3的两端都置于X轴滑鞍5(即横梁滑鞍)上，可一起沿X轴方向(即与横梁的延伸方向相垂直的水平方向)移动。前横梁2和后横梁3上分别安装有两根水平的Y轴直线导轨8，前横梁2的两根Y轴直线导轨8上安装有Y轴前滑鞍6，后横梁3的两根Y轴直线导轨8上安装有Y轴后滑鞍7。

如图5所示，主轴滑枕1的左、右侧面分别安装有两根竖直的Z轴直线导轨9，主轴滑枕1的左侧面的Z轴直线导轨9上安装有Z轴左滑鞍11，主轴滑枕1的右侧面的Z轴直线导轨9上安装有Z轴右滑鞍10。其中，用螺栓分别将Y轴前滑鞍6、Y轴后滑鞍7和Z轴右滑鞍10、Z轴左滑鞍11连接，构成一个整体的滑座。通过Z轴滑鞍与Y轴滑鞍的连接，主轴滑枕自身重量由两根横梁抬起，避免主轴滑枕的重力及切削力对横梁产生扭矩，保证主轴滑枕在Y轴方向(即横梁的延伸方向)和Z轴方向(即竖直方向)的运动刚性以及切削精度。为保证横梁的抗弯能力，内部筋板采用“工”字筋与竖筋的结合，可以承受一个更大的抗弯力矩，能够提高支承的总刚度，从而提高了机床刚度。

本发明的五轴动梁式龙门架安装方法，包括下列步骤：

(1)先将四根Y轴直线导轨8分别装在前横梁2、后横梁3上(每根横梁上安装两根Y轴直线导轨)，分别校核前横梁2、后横梁3上的两根Y轴直线导轨8，要求两根Y轴直线导轨8的直线度和平行度均在0.01mm范围之内；

(2)分别将Y轴前滑鞍6、Y轴后滑鞍7安装在前横梁2、后横梁3的两根Y轴直线导轨8上，校正并用螺栓将Y轴前滑鞍6、Y轴后滑鞍7锁紧在Y轴直线导轨8上，防止Y轴前滑鞍6、Y轴后滑鞍7在接下来的安装过程中滑动，安装完成后可将该螺栓拆卸；

(3)分别将前横梁2、Y轴前滑鞍6构成的组件和后横梁3、Y轴后滑鞍7构成的组件吊置到X轴滑鞍5上，并面对面安装在X轴滑鞍5上；

(4)将四根Z轴直线导轨9分别装在主轴滑枕1的两个平行侧面上，每个侧面上安装有两根Z轴直线导轨9，校正四根Z轴直线导轨9相互间的平行度不超过0.01mm；将Z轴右滑鞍10、Z轴左滑鞍11分别装在两根Z轴直线导轨9上；

(5)将主轴滑枕1、Z轴右滑鞍10、Z轴左滑鞍11构成的组件吊起放置在前横梁2、Y轴前滑鞍6构成的组件和后横梁3、Y轴后滑鞍7构成的组件之间，用螺栓分别将Y轴前滑鞍6、Y轴后滑鞍7和Z轴右滑鞍10、Z轴左滑鞍11连接形成矩形框；校正主轴滑枕1与Y轴直线导轨8的垂直度不超过0.01mm；

(6)最后将前横梁2、后横梁3两端分别用端板4连接，使两根横梁组成为矩形结构，并与滑座构成框中框的结构形式。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种五轴动梁式龙门架，包括主轴滑枕、横梁、滑座，其特征在于，所述横梁的数量为两根，两根横梁的两端通过端板连接成矩形结构，所述滑座具有四个围成矩形的滑鞍；所述滑座沿所述横梁的延伸方向可移动地安装在两根横梁之间，所述滑座的两个平行的滑鞍的外表面与所述横梁连接；所述主轴滑枕沿竖直方向可移动地安装在所述滑座中，所述主轴滑枕与所述滑座的另两个平行的滑鞍的内表面连接。

2.根据权利要求1所述的五轴动梁式龙门架，其特征在于，外表面与所述横梁连接的两个平行的滑鞍为水平轴滑鞍，内表面与所述主轴滑枕连接的另两个平行的滑鞍为竖直轴滑鞍，两根横梁的内侧面上分别安装有水平导轨，所述主轴滑枕的两个平行的外侧面上分别安装有竖直导轨，两个水平轴滑鞍对称地安装在所述水平导轨上，两个竖直轴滑鞍对称地安装在所述竖直导轨上。

3.根据权利要求2所述的五轴动梁式龙门架，其特征在于，所述主轴滑枕与水平导轨的垂直度不超过0.01mm。

4.根据权利要求2所述的五轴动梁式龙门架，其特征在于，所述竖直导轨相互间的平行度不超过0.01mm。

5.根据权利要求2所述的五轴动梁式龙门架，其特征在于，所述水平导轨的直线度和平行度均不超过0.01mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的五轴动梁式龙门架，其特征在于，所述横梁的内部筋板采用“工”字筋与竖筋的组合结构。

7.根据权利要求1-5任一项所述的五轴动梁式龙门架，其特征在于，两根横梁安装在横梁滑鞍上，并可沿与所述横梁的延伸方向相垂直的水平方向移动。

8.一种五轴动梁式龙门架安装方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)将四根Y轴直线导轨分别装在前横梁、后横梁上，每根横梁上安装两根Y轴直线导轨，分别校核前横梁、后横梁上的两根Y轴直线导轨的直线度和平行度；

(2)分别将Y轴前滑鞍、Y轴后滑鞍安装在前横梁、后横梁的两根Y轴直线导轨上，校正并用螺栓将Y轴前滑鞍、Y轴后滑鞍锁紧在Y轴直线导轨上；

(3)分别将前横梁和后横梁安装到X轴滑鞍上；

(4)将四根Z轴直线导轨分别装在主轴滑枕的两个平行侧面上，每个侧面上安装有两根Z轴直线导轨，校正四根Z轴直线导轨相互间的平行度，再将Z轴右滑鞍、Z轴左滑鞍分别装在两根Z轴直线导轨上；

(5)将主轴滑枕吊起放置在前横梁和后横梁之间，用螺栓分别将Y轴前滑鞍、Y轴后滑鞍和Z轴右滑鞍、Z轴左滑鞍连接形成矩形框；校正主轴滑枕与Y轴直线导轨的垂直度；

(6)将前横梁、后横梁两端分别用端板连接，使两根横梁组成为矩形结构。

9.根据权利要求8所述的五轴动梁式龙门架安装方法，其特征在于，两根Y轴直线导轨的直线度和平行度均在0.01mm范围之内。

10.根据权利要求8所述的五轴动梁式龙门架安装方法，其特征在于，四根Z轴直线导轨相互间的平行度不超过0.01mm；所述主轴滑枕与Y轴直线导轨的垂直度不超过0.01mm。

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