CN112935850B - 滑鞍装置及立式加工中心 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种滑鞍装置及立式加工中心，滑鞍装置包括：滑鞍本体、丝母连接部，丝母连接部采用锻钢材料制成，丝母连接部通过双金属浇筑工艺与滑鞍本体结合为一体；丝母连接部用于装配立式加工中心X轴传动丝杆的丝母。本公开提供了的滑鞍装置，将滑鞍装置分为丝母连接部和滑鞍本体，其中丝母连接部采用抵抗变形能力更好的锻钢材料，可以增强丝母连接部的刚性，减少丝母连接部在工作过程中的变形，滑鞍本体部分采用灰铸铁材料，两个部分通过双金属浇注工艺结合为一体，保证两部分的连接强度，从而能够解决传统滑鞍受限于丝母连接部刚性低而无法实施轻量化设计的问题。

Description

滑鞍装置及立式加工中心

技术领域

本公开属于加工中心技术领域，具体涉及一种滑鞍装置及立式加工中心。

背景技术

高速高精是加工中心的发展趋势，在立式加工中心中，对整机和零部件的刚性及减重的要求越来越高。滑鞍是立式加工中心零部件中重要的承载体，是连接主轴与X轴传动的桥梁，X轴丝杆带动滑鞍及安装其上的主轴箱进行X向的进给运动，同时滑鞍上装配有Z轴电机和丝杠，带动主轴箱和主轴进行Z向运动，其刚度和质量会直接影响机床的整机刚度、主轴轴线与其他各轴垂直度与平行度的精度保持性、主轴箱与主轴的最大移动速度以及机床整体寿命。

立式加工中心的滑鞍一般采用的是一体式的灰铸铁材料铸造而成，其中滑鞍丝母座为滑鞍与丝杆丝母的连接部位，需要承受交变载荷和动载荷，经过对机床整体与滑鞍部件的受力分析，发现滑鞍丝母座的变形最大，是制约滑鞍在保持刚性的前提下减重轻量化设计的重要障碍。

发明内容

因此，本公开要解决的技术问题是滑鞍丝母座变形量大制约滑鞍的轻量化设计，从而提供一种滑鞍装置及立式加工中心。

为了解决上述问题，本公开提供了一种滑鞍装置，包括：

滑鞍本体、丝母连接部，丝母连接部采用锻钢材料制成，丝母连接部通过双金属浇筑工艺与滑鞍本体结合为一体；丝母连接部用于装配立式加工中心X轴传动丝杆的丝母。

本公开的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在一些实施例中，滑鞍本体采用灰铸铁材料制成。

在一些实施例中，滑鞍本体上设有电机安装座、轴承安装座，电机安装座被配置为安装立式加工中心的Z向伺服电机，轴承安装座被配置为安装立式加工中心的Z向丝杠的端部轴承座，以固定Z向丝杠。

在一些实施例中，滑鞍本体上还设有第一减重结构，第一减重结构设置在丝母连接部与电机安装座之间。

在一些实施例中，第一减重结构为矩形槽，和/或，第一减重结构与丝母连接部的距离大于50mm。

在一些实施例中，第一减重结构为至少两个，至少两个第一减重结构并排布置，相邻第一减重结构的间距大于40mm。

在一些实施例中，滑鞍本体上还设有第二减重结构，第二减重结构设置在丝母连接部与轴承安装座之间。

在一些实施例中，第二减重结构为圆形槽，和/或，第二减重结构与丝母连接部的距离大于50mm。

在一些实施例中，第二减重结构为至少两个，至少两个第二减重结构并排布置，相邻第二减重结构的间距大于40mm。

在一些实施例中，滑鞍本体上设有硬轨面，硬轨面被配置为Z向滑动导轨面，与立式加工中心的主轴箱的滑动导轨面配合，支撑Z向运行。

在一些实施例中，滑鞍本体上还设有第三减重结构，第三减重结构设置在硬轨面的侧面。

在一些实施例中，第三减重结构为矩形槽，和/或，第三减重结构与滑鞍本体的边缘的距离大于50mm，和/或，第三减重结构为至少四个，相邻的第三减重结构的间距大于40mm，和/或，第三减重结构的深度小于等于硬轨面的宽度。

在一些实施例中，滑鞍本体上还设有线规滑块安装座，线规滑块安装座被配置为安装X向线性导轨的滑块。

一种立式加工中心，采用上述的滑鞍装置。

本公开提供的滑鞍装置及立式加工中心至少具有下列有益效果：

本公开提供了的滑鞍装置，适用于立式加工中心，将滑鞍装置分为两个部分，丝母连接部和滑鞍本体，其中丝母连接部采用抵抗变形能力更好的锻钢材料，可以增强丝母连接部的刚性，减少丝母连接部在工作过程中的变形，滑鞍本体部分采用灰铸铁材料，两个部分通过双金属浇注工艺结合为一体，保证两部分的连接强度，从而能够解决传统滑鞍受限于丝母连接部刚性低而无法实施轻量化设计的问题。

通过实际验证，本公开的滑鞍装置，能够在整体减重10％的情况下，保证最大变形量减少48％，达到了滑鞍装置轻量化的目的，有效的提升机床的运行速度、改善各轴精度保持性与整机刚度。

附图说明

图1为本公开实施例的滑鞍装置的结构示意图一；

图2为本公开实施例的滑鞍装置的结构示意图二。

附图标记表示为：

1、滑鞍本体；2、电机安装座；3、轴承安装座；4、硬轨面；5、线规滑块安装座；6、丝母连接部；7、第一减重结构；8、第三减重结构；9、第二减重结构。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

结合图1至图2所示，本实施例提供了一种滑鞍装置，包括：滑鞍本体1、丝母连接部6，丝母连接部6采用锻钢材料制成，丝母连接部6通过双金属浇筑工艺与滑鞍本体1结合为一体；丝母连接部6用于装配立式加工中心X轴传动丝杆的丝母。

本公开提供了的滑鞍装置，适用于立式加工中心，将滑鞍装置分为两个部分，丝母连接部6和滑鞍本体1，其中丝母连接部6采用抵抗变形能力更好的锻钢材料，可以增强丝母连接部6的刚性，减少丝母连接部6在工作过程中的变形，滑鞍本体1部分采用灰铸铁材料，两个部分通过双金属浇注工艺结合为一体，保证两部分的连接强度，从而能够解决传统滑鞍受限于丝母连接部6刚性低而无法实施轻量化设计的问题。

本实施例的滑鞍装置，相比于原有单金属浇筑加工，丝母连接部6可以采用锻造成型，之后作为浇筑滑鞍本体1的模具一部分，丝母连接部6用于装配立式加工中心X轴传动丝杠的丝母，起到固定丝母，带动滑鞍部件运动的作用。

在一些实施例中，滑鞍本体1采用灰铸铁HT300浇筑，作为双金属浇注工艺的浇注材料，注入滑鞍模具中，在金属凝固过程中与丝母连接部6结合在一起，用于承载电机安装座2、轴承安装座3、硬轨面4、线规滑块安装面等结构。

在一些实施例中，滑鞍本体1上设有电机安装座2、轴承安装座3，电机安装座2被配置为安装立式加工中心的Z向伺服电机，轴承安装座3被配置为安装立式加工中心的Z向丝杠的端部轴承座，以固定Z向丝杠。

在一些实施例中，滑鞍本体1上还设有第一减重结构7，第一减重结构7设置在丝母连接部6与电机安装座2之间。第一减重结构7设置在滑鞍本体1的丝杠拖动力非传递路径上，达到在保证整体变形量不增大的同时减少其质量的目的。

在一些实施例中，第一减重结构7为矩形槽，矩形槽的形状符合滑鞍本体1的结构特征，能够最大限度的实现在控制整体变形量的同时减小质量的目的。和/或，第一减重结构7与丝母连接部6的距离大于50mm，保证矩形槽与丝母连接部6的距离足够大，防止矩形槽破坏丝母连接部6的应力效果。

在一些实施例中，第一减重结构7为至少两个，至少两个第一减重结构7并排布置，相邻第一减重结构7的间距大于40mm。多个矩形槽状的第一减重结构7并排布置，符合滑鞍本体1的结构特征，又能够保证滑鞍本体1的整体刚度，便于矩形槽的加工。

在一些实施例中，滑鞍本体1上还设有第二减重结构9，第二减重结构9设置在丝母连接部6与轴承安装座3之间。第二减重结构9设置在滑鞍本体1的丝杠拖动力非传递路径上，达到在保证整体变形量不增大的同时减少其质量的目的。

在一些实施例中，第二减重结构9为圆形槽，圆形槽的形状符合滑鞍本体1的结构特征，能够最大限度的实现在控制整体变形量的同时减小质量的目的。和/或，第二减重结构9与丝母连接部6的距离大于50mm，保证圆形槽与丝母连接部6的距离足够大，防止矩形槽破坏丝母连接部6的应力效果。

在一些实施例中，第二减重结构9为至少两个，至少两个第二减重结构9并排布置，相邻第二减重结构9的间距大于40mm。多个矩形槽状的第一减重结构7并排布置，符合滑鞍本体1的结构特征，又能够保证滑鞍本体1的整体刚度，便于矩形槽的加工。

在一些实施例中，滑鞍本体1上设有硬轨面4，硬轨面4被配置为Z向滑动导轨面，与立式加工中心的主轴箱的滑动导轨面配合，起到Z向运行的支撑作用。

在一些实施例中，滑鞍本体1上还设有第三减重结构8，第三减重结构8设置在硬轨面4的侧面。第三减重结构8设置在滑鞍本体1的丝杠拖动力非传递路径上，达到在保证整体变形量不增大的同时减少其质量的目的。

在一些实施例中，第三减重结构8为矩形槽，优选为方形槽，结合硬轨面4的结构特征，采用方形槽可以最大程度的减少重量。和/或，第三减重结构8与滑鞍本体1的边缘的距离大于50mm，保证滑鞍本体1的边缘部分的刚度。和/或，第三减重结构8为至少四个，相邻的第三减重结构8的间距大于40mm，方形槽的数量越多，槽与槽之间会形成更多的筋板，有利于保证硬轨面4结构的刚性。如此以来，既保证了刚性又减轻了重量。和/或，第三减重结构8的深度小于等于硬轨面4的宽度，以避免第三减重结构8穿透至滑鞍本体1的内侧，降低滑鞍本体1的强度。

在一些实施例中，滑鞍本体1上还设有线规滑块安装座5，线规滑块安装座5被配置为安装X向线性导轨的滑块，使滑鞍装置固定在立柱的线性导轨上。

	最大变形(μm)	X	Y	Z	质量(kg)
						相关技术	7.26	6.62	2.97	1.57	492.63
本申请	3.8	3.63	1.11	0.91	445.88
						优化百分比	48％	45％	63％	42％	10％

表1本申请与相关技术性能对比

本公开提供的滑鞍装置采用双金属浇注实型铸件，将滑鞍装置分为丝母连接部6和滑鞍本体1两个部分，丝母连接部6采用锻钢，经过锻造的钢件具有承受大冲击负载、且塑性与韧性等力学性能大幅提升的优点，能够有效的提升丝母连接部6及滑鞍装置整体在使用过程中的刚性。滑鞍本体1仍采用的灰铸铁HT300材料，同时根据受力路径分析，对滑鞍本体1进行了结构减重，有效的降低了整体的重量。经受力计算，从表1中可以看出，此种优化方案在最大变形量减小48％的同时，最大质量也减小了10％，有效的提升了滑鞍装置的刚度，减少重量，达到了轻量化的目的。

本实施例还提供了一种立式加工中心，采用上述的滑鞍装置。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。

Claims (9)

1.一种滑鞍装置，其特征在于，包括：

滑鞍本体(1)、丝母连接部(6)，所述丝母连接部(6)采用锻钢材料制成，所述丝母连接部(6)通过双金属浇筑工艺与所述滑鞍本体(1)结合为一体；所述丝母连接部(6)用于装配立式加工中心X轴传动丝杆的丝母；所述滑鞍本体(1)采用灰铸铁材料制成；所述滑鞍本体(1)上设有电机安装座(2)和轴承安装座(3)；

所述滑鞍本体(1)上还设有第一减重结构(7)，所述第一减重结构(7)设置在所述丝母连接部(6)与所述电机安装座(2)之间；所述滑鞍本体(1)上还设有第二减重结构(9)，所述第二减重结构(9)设置在所述丝母连接部(6)与所述轴承安装座(3)之间；所述第二减重结构(9)为圆形槽，和/或，所述第二减重结构(9)与所述丝母连接部(6)的距离大于50mm；所述第二减重结构(9)为至少两个，至少两个第二减重结构(9)并排布置，相邻所述第二减重结构(9)的间距大于40mm。

2.根据权利要求1所述的滑鞍装置，其特征在于，所述电机安装座(2)被配置为安装立式加工中心的Z向伺服电机，所述轴承安装座(3)被配置为安装立式加工中心的Z向丝杠的端部轴承座，以固定Z向丝杠。

3.根据权利要求2所述的滑鞍装置，其特征在于，所述第一减重结构(7)为矩形槽，和/或，所述第一减重结构(7)与所述丝母连接部(6)的距离大于50mm。

4.根据权利要求2所述的滑鞍装置，其特征在于，所述第一减重结构(7)为至少两个，至少两个第一减重结构(7)并排布置，相邻所述第一减重结构(7)的间距大于40mm。

5.根据权利要求1所述的滑鞍装置，其特征在于，所述滑鞍本体(1)上设有硬轨面(4)，所述硬轨面(4)被配置为Z向滑动导轨面，与立式加工中心的主轴箱的滑动导轨面配合，支撑Z向运行。

6.根据权利要求5所述的滑鞍装置，其特征在于，所述滑鞍本体(1)上还设有第三减重结构(8)，所述第三减重结构(8)设置在所述硬轨面(4)的侧面。

7.根据权利要求6所述的滑鞍装置，其特征在于，所述第三减重结构(8)为矩形槽，和/或，所述第三减重结构(8)与所述滑鞍本体(1)的边缘的距离大于50mm，和/或，所述第三减重结构(8)为至少四个，相邻的所述第三减重结构(8)的间距大于40mm，和/或，所述第三减重结构(8)的深度小于等于所述硬轨面(4)的宽度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的滑鞍装置，其特征在于，所述滑鞍本体(1)上还设有线规滑块安装座(5)，所述线规滑块安装座(5)被配置为安装X向线性导轨的滑块。

9.一种立式加工中心，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的滑鞍装置。

Images