CN112453923A - 一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，旨在提供一种立柱刚性高、变形量小且变形量可控的箱中箱式卧式机床结构。由床身、立柱、滑座、主轴箱、工作台组成，工作台和立柱从前到后依次设置于床身上，滑座安装于立柱上，可沿X轴方向左右移动；主轴箱安装于滑座上，一方面可随滑座一起沿X轴方向移动，另一方面可沿Y轴方向上下移动；其中，立柱为L型结构，包括水平端和竖直端，水平端固定于床身上，水平端和竖直端均沿X轴方向设置有X轴导轨，滑座分别通过其底部和后侧面设置的若干X轴滑块作用于X轴导轨上，并在X轴驱动装置作用下沿X轴导轨移动。

Description

一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床
技术领域
本发明属于机械加工领域，特别涉及一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床。
背景技术
随着我国装备制造业的发展，精密卧式加工中心越来越受到市场的青睐。卧式加工中心领域主要有两种比较典型的结构，一种是动柱式结构，一种是框架式结构，即箱中箱结构。
动柱式卧式加工中心为防止立柱在切削力作用下产生位移和变形，立柱质量一般都较大，而较重的立柱无法实现较高的速度和加速度，使机床整体动态特性不佳。立柱阶梯结构设计的新理念，降低了立柱重量，增强了抵抗Z向切削力的能力，但带来的问题是主轴不能太长，否则Y轴移动到下方会与立柱发生干涉，并且对工作台的高度也有一定要求，无法达到较高的刚性。
箱中箱式卧式加工中心采用立柱固定、滑座带动主轴箱移动的结构形式，提高了立柱的静、动刚度，减轻了运动部件的重量，具有热变形小、刚性高、动态特性好等优势，能够满足数控机床的高速、高精度加工要求，因此成为卧式机床的主流结构。
如图1所示，现有的箱中箱式卧式机床，滑座的驱动支撑结构均设置于滑座后侧面，相当于X轴运动部件悬臂安装于立柱上，其重力会对立柱产生倾覆力矩，使立柱产生变形，另外，主轴箱在滑座上上下移动，刀具的切削力也会对立柱产生倾覆力矩，而且该倾覆力矩为变量，使立柱的变形量不可控，影响了机床精度和动态性能的提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种立柱刚性高、变形量小且变形量可控的箱中箱式卧式机床结构。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，由床身、立柱、滑座、主轴箱、工作台组成，工作台和立柱从前到后依次设置于床身上，滑座安装于立柱上，可沿X轴方向左右移动；主轴箱安装于滑座上，一方面可随滑座一起沿X轴方向移动，另一方面可沿Y轴方向上下移动；其中，立柱为L型结构，包括水平端和竖直端，水平端固定于床身上，水平端和竖直端均沿X轴方向设置有X轴导轨，滑座分别通过其底部和后侧面设置的若干X轴滑块作用于X轴导轨上，并在X轴驱动装置作用下沿X轴导轨移动。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述床身上设置有旋转台，旋转台通过Z轴导轨和Z轴滑块作用于床身上，在Z轴驱动装置作用下可沿Z轴方向往复移动；工作台安装于旋转台上，可在旋转台带动下绕旋转台中心转动。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述主轴箱通过Y轴导轨和Y轴滑块安装于滑座上，在Y轴驱动装置作用下沿Y轴方向往复移动。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述立柱的竖直端可以是封闭型墙体结构，也可为框架结构。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述X轴驱动装置可以是单驱动结构，也可以是同步双驱动结构，当为同步双驱动结构时，X轴驱动装置包含第一X轴驱动和第二X轴驱动，第一X轴驱动设置于立柱竖直端的上部，第二X轴驱动可设置于立柱竖直端的下部或者设置于立柱水平端。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述滑座上设置有滑枕，滑枕通过Y轴导轨和Y轴滑块与滑座安装，可在Y轴驱动装置作用下沿Y轴方向往复移动；主轴箱通过Z轴导轨和Z轴滑块安装于滑枕上，可在Z轴驱动装置作用下沿Z轴方向往复移动。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述床身上设置有旋转台，旋转台的旋转中心固定于床身上，工作台安装于旋转台上，可在旋转台带动下绕旋转台中心转动。
上述一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，所述立柱的竖直端为中空的框架结构，X轴驱动装置为同步双驱动结构，即X轴驱动装置包含第一X轴驱动和第二X轴驱动，第一X轴驱动设置于立柱竖直端的上部，第二X轴驱动可设置于立柱竖直端的下部或者设置于立柱水平端。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过优化X轴导轨的布局形式，实现了X轴运动部件的质心支撑，消除了由于X轴运动部件悬垂而对立柱产生的倾覆力矩，大大减小了立柱的变形量，提升了立柱的静、动刚度，以及X轴的动态特性。
附图说明
图1是现有卧式机床机构示意图。
图2是本发明实施例1的结构示意图。
图3是本发明实施例1的X轴导轨布局结构示意图。
图4是本发明实施例2的结构示意图。
图5是本发明实施例2的X轴导轨布局结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1。
结合图2和图3所示，本发明的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，由床身1、立柱2、滑座3、主轴箱4、旋转台5、工作台6、X轴导轨7、X轴滑块8、X轴驱动装置9、Y轴导轨10、Y轴滑块11、Y轴驱动装置12、Z轴导轨13、Z轴滑块14、以及Z轴驱动装置15组成。立柱2为L型结构，包括水平端和竖直端，水平端固定于床身1上，竖直端位于水平端的后侧并且为墙体结构；X轴导轨7分别固定于立柱2水平端的上端面和竖直端的内侧面，滑座3分别通过其底面和后侧面设置的X轴滑块8作用于三根X轴导轨7上，可在X轴驱动装置9作用下沿X轴方向往复移动。主轴箱4通过Y轴导轨10和Y轴滑块11安装于滑座3的前端，并在Y轴驱动装置12作用下沿Y轴方向往复移动。旋转台5通过Z轴导轨13和Z轴滑块14安装于床身上，可在Z轴驱动装置15的作用下沿Z轴方向往复移动；工作台6安装于旋转台5上，一方面可随旋转台一起沿Z轴方向往复移动，另一方面可在旋转台5的带动下绕旋转台中心转动。
实施例2。
结合图4和图5所示，本发明的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，由床身1、立柱2、滑座3、主轴箱4、旋转台5、工作台6、X轴导轨7、X轴滑块8、第一X轴驱动91、第二X驱动92、Y轴导轨10、Y轴滑块11、Y轴驱动装置12、Z轴导轨13、Z轴滑块14、Z轴驱动装置15和滑枕16组成。立柱2为L型结构，包括水平端和竖直端，水平端固定于床身1上，竖直端位于水平端的后侧并且为中空的框架结构；X轴导轨7分别固定于立柱2水平端的上端面和竖直端内侧面的上部，滑座3分别通过其底部和后侧设置的X轴滑块8作用于两根X轴导轨7上，可在第一X轴驱动91和第二X驱动92的同步作用下沿X轴方向往复移动。主轴箱4通过Z轴导轨13和Z轴滑块14安装于滑枕16上，可在Z轴驱动装置15的作用下沿Z轴方向往复移动；滑枕16则通过Y轴导轨10和Y轴滑块11安装于滑座3上，可在Y轴驱动装置12作用下沿Y轴方向往复移动。旋转台5的旋转中心固定于床身1上，工作台6安装于旋转台5上，可在旋转台5的带动下绕旋转中心转动。
本发明采用L型立柱的设计，优化了X轴导轨的布局，通过在X轴运动部件底部设置X轴导轨支撑，可消除由于X轴运动部件悬垂而带来的不利影响，并且X轴导轨的支撑位置可根据X轴运动部件的质心来确定，实现X轴运动部件的零悬垂，有效消除由于X轴运动部件悬垂而对立柱产生的倾覆力矩，大大减小立柱的变形量。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，由床身、立柱、滑座、主轴箱、工作台组成，工作台和立柱从前到后依次设置于床身上，滑座安装于立柱上，可沿X轴方向左右移动；主轴箱安装于滑座上，一方面可随滑座一起沿X轴方向移动，另一方面可沿Y轴方向上下移动；其特征在于，所述立柱为L型结构，包括水平端和竖直端，水平端固定于床身上，水平端和竖直端均沿X轴方向设置有X轴导轨，滑座分别通过其底部和后侧面设置的若干X轴滑块作用于X轴导轨上，并在X轴驱动装置作用下沿X轴导轨移动。
2.根据权利要求1所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述床身上设置有旋转台，旋转台通过Z轴导轨和Z轴滑块作用于床身上，在Z轴驱动装置作用下可沿Z轴方向往复移动；工作台安装于旋转台上，可在旋转台带动下绕旋转台中心转动。
3.根据权利要求2所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述主轴箱通过Y轴导轨和Y轴滑块安装于滑座上，在Y轴驱动装置作用下沿Y轴方向往复移动。
4.根据权利要求3所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述立柱的竖直端可以是封闭型墙体结构，也可为框架结构。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述X轴驱动装置可以是单驱动结构，也可以是同步双驱动结构，当为同步双驱动结构时，X轴驱动装置包含第一X轴驱动和第二X轴驱动，第一X轴驱动设置于立柱竖直端的上部，第二X轴驱动可设置于立柱竖直端的下部或者设置于立柱水平端。
6.根据权利要求1所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述滑座上设置有滑枕，滑枕通过Y轴导轨和Y轴滑块与滑座安装，可在Y轴驱动装置作用下沿Y轴方向往复移动；主轴箱通过Z轴导轨和Z轴滑块安装于滑枕上，可在Z轴驱动装置作用下沿Z轴方向往复移动。
7.根据权利要求6所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述床身上设置有旋转台，旋转台的旋转中心固定于床身上，工作台安装于旋转台上，可在旋转台带动下绕旋转台中心转动。
8.根据权利要求7所述的一种具有零悬垂滑座结构的卧式机床，其特征在于，所述立柱的竖直端为中空的框架结构，X轴驱动装置为同步双驱动结构，即X轴驱动装置包含第一X轴驱动和第二X轴驱动，第一X轴驱动设置于立柱竖直端的上部，第二X轴驱动可设置于立柱竖直端的下部或者设置于立柱水平端。
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