CN113500418A - 一种高刚性龙门加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高刚性龙门加工中心技术领域，尤其为一种高刚性龙门加工中心，包括立柱、滑座、机头，所述底座上设有工作台、所述立柱固定在所述底座上，所述立柱上安装第二直线导轨，所述第一直线导轨装设在所述底座上，且所述第一直线导轨装设在所述工作台的下端，本发明结构简单，将机头重心平均紧靠于横梁重心，滑座配合第二直线导轨使机器运动时拥有超强的重切削能力，整体结构凸显超高的稳定性，本发明各个轴向运动由大扭矩电机和丝杆螺母副实现，可实现复杂型面的加工；将油水分离槽和副水箱集成在底座上，在减小体积、降低生产成本的同时，从根本上解决了因装配不到位引起的漏水漏油。

Description

一种高刚性龙门加工中心

技术领域

本发明属于机床技术领域，具体地说，特别涉及一种高刚性龙门加工中 心。

背景技术

数控加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床，数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一，它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的 5～10 倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。

横梁一体式龙门加工中心是目前广泛应用的数控机床，但现有的数控龙门加工中心体积庞大，占用面积大，结构刚性较差，整体精度不稳定；同时，在工作过程中振动较大，会产生较大的噪音，并且温升快，可靠性欠佳。

底座是整个加工中心的底盘，位于最底部，用于支撑整个设备的重量并便于其它部件布置；现有的数控龙门加工中心需要在底座上配备油水分离机构，油水分离机构通常另行制作，并通过装配固定在底座上，这样一方面增加了成本，因油水分离机构装配不到位容易引起漏水漏油；另一方面，底座的体积增大，运输非常不方便，会影响整个加工中心的整体性。

同时，数控龙门加工中心一般在底座的旁边还配备副水箱，用于盛装冷却液，并起沉淀、过滤冷却液的作用。但副水箱需要另外制作护罩支撑机构，不仅增加了成本，不利于装配；而且底座的体积增大，运输非常不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可靠性好、能有效避免漏水漏油的横梁一体式龙门加工中心主体结构。

本发明的技术方案如下：一种横梁一体式龙门加工中心主体结构，在底座的顶部一体形成有矩形的支撑台，该支撑台中后部的左右两侧对称设置支座，各支座上固定立柱，左右两边立柱的顶部共同支撑横梁；

在所述支撑台顶部的左右两边对称设置排屑槽，所述排屑槽沿前后方向延伸，排屑槽的前端贯通至支撑台的前端面；在所述支撑台顶部的前端设有挡墙，该挡墙位于两个排屑槽之间，且挡墙的中部由油水分离槽隔开，所述油水分离槽为前后贯通的通槽；在所述支撑台的尾端设置有副水箱，副水箱和支撑台通过铸造为一体，副水箱的进水口和出水口开设在支撑台的尾端面上；

在所述支撑台的上方设置工作台，该工作台位于两个立柱之间，工作台底部固定的 X 轴螺母座与 X 轴丝杆螺纹配合，所述 X 轴丝杆的后端通过第一联轴器与 X 轴电机连接，X 轴电机安装在支撑台的后端，并位于 X 轴护罩内；在所述 X 轴丝杆的左右两侧对称设置 X 轴滑轨，工作台通过底部的 X轴滑块与 X 轴滑轨滑动配合；

在所述横梁的前端面装有上下两根Y 轴滑轨，Y 轴滑座通过Y 轴滑块与这两根Y轴滑轨滑动配合，在 Y 轴滑座的背面固定Y 轴螺母座，该 Y 轴螺母座与 Y 轴丝杆螺纹配合，所述 Y 轴丝杆位于两根 Y 轴滑轨之间，该 Y 轴丝杆的一端通过第二联轴器与 Y 轴电机连接；

在所述 Y 轴滑座的前端面设置两根左右平行的 Z 轴滑轨，主轴箱位于这两根Z轴滑轨之间，并通过侧边的 Z 轴滑块与这两根Z 轴滑轨滑动配合，在主轴箱的背面固定Z轴螺母座，该 Z 轴螺母座与Z 轴丝杆螺纹配合，所述 Z 轴丝杆位于两根 Z 轴滑轨之间，该 Z 轴丝杆的上端通过第三联轴器与 Z 轴电机连接；

采用以上技术方案，X 轴电机运转，带动 X 轴丝杆原地转动，使工作台在前后方向移动，以实现工作台上所装夹工件的 X 轴位移；Y 轴电机运转，带动 Y 轴丝杆原地转动，使 Y轴滑座及主轴箱在左右方向移动，以实现刀具的 Y 轴位移；Z 轴电机运转，带动 Z轴丝杆原地转动，使主轴箱在上下方向移动，以实现刀具的 Z 轴位移。以上多轴联动，可加工大型框架以及复杂型面，可钻、铣、镗，功能多样，适用范围非常广泛。X 轴电机、Y 轴电机和Z 轴电机均选用大扭矩电机，各自配备丝杆螺母副将旋转运动转换成直线运动，并采用直线导轨进行导向，这样无需配备减速箱，在简化结构，降低成本的同时，一方面能有效减小整个加工中心的体积，结构刚性好；另一方面，精度高并且精度稳定，在工作过程中振动小，噪音低，温升较慢，可靠性有保障；

在底座支撑台上设置左右两个排屑槽，该排屑槽用于收集加工的铁屑，并在加工的过程中，随着螺旋排屑机的运转，铁屑顺着排屑槽向前移动，直至从底座的前端排出。在底座支撑台的前端一体设置油水分离槽，使导轨油与切削油直接通过油水分离槽在底座铸件上分离，不仅节省了成本，从根本上解决了油水分离机构因装配不到位引起的漏水漏油，而且运输方便，增强了加工中心的整体性；

在底座尾端一体式铸造副水箱，避免了另外制作护罩支撑机构和副水箱，一方面简化了结构，省去了装配工序，大大降低了生产成本；另一方面，从根本上解决了副水箱因装配不到位引起的漏水漏油，并且运输方便，增强了加工中心的整体性，副水箱的进出水口设置在底座顶部支撑台的尾端面，有利于管路连接及布置。

优选的，在所述横梁顶部的左右两端对称安装吊具。

优选的，所述 Z 轴滑块具有上、中、下三对，每对 Z 轴滑块分为左右对称的两个。

优选的，所述排屑槽的横截面为“V”形。

优选的，所述支座为方框体，支座的顶面与支撑台的顶面平齐，且支座和支撑台铸造为一体。

优选的，在所述支撑台顶面中前部的中间位置设有前后两根相互平行的横条，这两根横条的上方设有左右两个纵向块，所述纵向块与横条相垂直，纵向块的前后两端由对应的横条支撑固定，且纵向块上从前往后开有多个螺孔。

有益效果：本发明各个轴向运动由大扭矩电机和丝杆螺母副实现，可实现复杂型面的加工，具有结构简单、紧凑，体积小，精度高，振动小，噪音低，可靠性好等特点；将油水分离槽和副水箱集成在底座上，避免了另外制作油水分离机构、护罩支撑机构及副水箱，在减小体积、降低生产成本、方便运输的同时，从根本上解决了因装配不到位引起的漏水漏油。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为图2的右视图；

图4为图3的俯视图；

图5为底座的俯视图。

图中：1-底座、1a-支撑台、1b-支座、1c-挡墙、1d-油水分离槽、1f-排屑槽、1e-副水箱、2-立柱、3-横梁、4-工作台、5- X 轴螺母座、6- X 轴丝杆、7- X 轴护罩、8- X 轴滑轨、9-X 轴滑块、10-Y 轴滑轨、11- Y 轴滑座、12- Y 轴丝杆、13- Y 轴电机、14-Z 轴滑轨、15-主轴箱、16- Z 轴滑块、17- Z 轴电机、18-吊具、19-横条、20-纵向块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：如图 1、图 2、图 3、图 4 、图5所示，在底座 1 的顶部一体形成有矩形的支撑台 1a，该支撑台 1a 顶部的左右两边对称设置排屑槽 1f，排屑槽 1f 沿前后方向延伸，该排屑槽 1f 的横截面优选为“V”形，且排屑槽1f 的前端贯通至支撑台 1a 的前端面，在支撑台 1a 顶部的前端设有挡墙 1c，该挡墙 1c与支撑台 1a 为一体结构，挡墙 1c 位于两个排屑槽 1f 之间，并沿左右方向延伸，挡墙1c 的中部由油水分离槽 1d 隔开，油水分离槽 1d 为前后贯通的通槽；

在支撑台 1a 的尾端设置有副水箱 1e，副水箱 1e 和支撑台 1a 通过铸造为一体，副水箱 1e 的进水口和出水口开设在支撑台 1a 的尾端面上，并且副水箱 1e 的进水口和出水口位于同一高度，在支撑台 1a 中后部的左右两侧对称设置支座 1b，该支座 1b为方框体，用于支撑固定立柱，支座 1f 的顶面与支撑台 1a 的顶面平齐，且支座 1b 和支撑台 1a 铸造为一体；

在支撑台 1a 顶面中前部的中间位置设有前后两根相互平行的横条19，横条 19与支撑台 1a 为一体结构，在两根横条 19 的上方设有左右两个纵向块 20，纵向块 20 与横条 19 相垂直，纵向块 20 的前后两端由对应的横条 19 支撑固定，且纵向块 20 上从前往后开有多个螺孔，螺孔的数目根据实际需要确定，本实施例优选为两个，左右两个纵向块 20 上的螺孔相对称；

各支座 1b 上固定立柱 2，左右两边立柱 2 的顶部共同支撑横梁 3，在支撑台1a 的上方设置工作台4，工作台 4 用于对待加工工件进行定位，工作台4 位于两个立柱 2之间，工作台 4 底部固定的X 轴螺母座 5 与X 轴丝杆 6 螺纹配合，X 轴丝杆 6 沿前后方向延伸，该 X 轴丝杆 6 的两端通过轴承及轴承座支承在支撑台 1a 上，X 轴丝杆 6 的后端通过第一联轴器与 X 轴电机的输出轴连接，X 轴电机安装在支撑台 1a 的后端，并位于X 轴护罩 7 内，X 轴护罩 7 固定于支撑台 1a 上，在X 轴丝杆 6 的左右两侧对称，设置X 轴滑轨 8，X 轴滑轨 8 与X 轴丝杆 6 相平行，两根X 轴滑轨 8 到X 轴丝杆 6 的距离相等，工作台 4 通过底部的两组X 轴滑块 9 分别与两根X 轴滑轨 8 滑动配合，当X 轴电机运转的时候，X 轴电机的输出轴带动 X 轴丝杆 6 原地转动，在 X 轴滑轨 8 的导向作用下，工作台 4 在前后方向移动；

在横梁 3 顶部的左右两端对称安装吊具 18，以方便吊装，在横梁 3 的前端面装有上下两根相互平行的 Y 轴滑轨 10，Y 轴滑轨 10 沿左右方向延伸，Y轴滑座 11 通过两组 Y 轴滑块分别与这两根 Y 轴滑轨 10 滑动配合，在 Y 轴滑座 11 的背面固定 Y 轴螺母座，该 Y 轴螺母座与 Y 轴丝杆 12 螺纹配合，Y 轴丝杆 12 位于两根 Y 轴滑轨10 之间，Y 轴丝杆 12 平行于 Y 轴滑轨 10，且 Y 轴丝杆 12 到两根 Y 轴滑轨 10 的距离相等，Y 轴丝杆 12 通过两组轴承及轴承座可转动地支承于横梁 3 上，Y 轴丝杆 12 的一端通过第二联轴器与Y 轴电机 13 的输出轴连接，当Y 轴电机 13 运转的时候，Y 轴电机 13的输出轴带动 Y 轴丝杆 12 原地转动，在 Y 轴滑轨 10 的导向作用下，Y 轴滑座 11 在左右方向移动；

在 Y 轴滑座 11 的前端面设置两根左右平行的Z 轴滑轨 14，Z 轴滑轨 14 沿上下方向延伸，主轴箱 15 位于这两根Z 轴滑轨 14 之间，并通过侧边的 Z 轴滑块 16 与这两根Z 轴滑轨 14 滑动配合；作为优选，本实施例中 Z 轴滑块 16 具有上、中、下三对，每对 Z 轴滑块 16 分为左右对称的两个，在主轴箱 15 的背面固定Z 轴螺母座，该 Z 轴螺母座与Z 轴丝杆螺纹配合，Z 轴丝杆位于两根Z 轴滑轨 14 之间，该 Z 轴丝杆与Z 轴滑轨相平行，Z 轴丝杆到两根Z 轴滑轨 14 的距离相等，Z 轴丝杆可转动地支承于Y 轴滑座 11上，Z 轴丝杆的上端通过第三联轴器与 Z 轴电机 17 的输出轴连接，当 Z 轴电机 17 运转的时候，Z 轴电机 17 的输出轴带动 Z 轴丝杆原地转动，在 Z 轴滑轨 14 的导向作用下，主轴箱15在上下方向移动。

进一步的，在所述横梁 3顶部的左右两端对称安装吊具18，为了方便吊装。

进一步的，所述 Z轴滑块 16具有上、中、下三对，每对 Z 轴滑块 16 分为左右对称的两个，为了使主轴箱15上下移动更顺畅。

进一步的，所述排屑槽 1f 的横截面为“V”形，为了减小排屑阻力，使排屑更顺畅、彻底。

进一步的，所述支座1f 为方框体，支座 1f的顶面与支撑台1a的顶面平齐，且支座1f和支撑台1a铸造为一体，以上结构支座造型简单，易于加工制作，并且在支座1f上安装立柱2方便，能够确保支撑立柱2的稳固性。

进一步的，在所述支撑台1a顶面中前部的中间位置设有前后两根相互平行的横条19，这两根横条19 的上方设有左右两个纵向块20，所述纵向块 20与横条19相垂直，纵向块20的前后两端由对应的横条 19支撑固定，且纵向块 20上从前往后开有多个螺孔，以上结构横条19和纵向块20组成轴承座支撑体，用于支撑固定 X 轴丝杆的轴承座，在方便轴承座装配的同时，能够使轴承座安装牢靠。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高刚性龙门加工中心，在底座(1)的顶部一体形成有矩形的支撑台(1a)，该支撑台(1a)中后部的左右两侧对称设置支座(1b)，各支座(1b)上固定立柱(2)，左右两边立柱(2)的顶部共同支撑横梁(3)，两侧立柱与横梁铸造为一体，刚性极佳，其特征在于：在所述支撑台(1a)顶部的左右两边对称设置排屑槽(1f)，所述排屑槽(1f)沿前后方向延伸，排屑槽(1f)的前端贯通至支撑台(1a)的前端面；在所述支撑台(1a)顶部的前端设有挡墙(1c)，该挡墙(1c)位于两个排屑槽(1f)之间，且挡墙(1c)的中部由油水分离槽(1d)隔开，所述油水分离槽(1d)为前后贯通的通槽；在所述支撑台(1a)的尾端设置有副水箱(1e)，副水箱(1e)和支撑台(1a)通过铸造为一体，副水箱(1e)的进水口和出水口开设在支撑台(1a)的尾端面上；

在所述支撑台(1a)的上方设置工作台(4)，该工作台(4)位于两个立柱(2)之间，工作台(4)底部固定的X轴螺母座(5)与X轴丝杆(6)螺纹配合，所述X轴丝杆(6)的后端通过第一联轴器与X轴电机连接，X轴电机安装在支撑台(1a)的后端，并位于X轴护罩(7)内；在所述X轴丝杆(6)的左右两侧对称设置X轴滑轨(8)，工作台(4)通过底部的X轴滑块(9)与X轴滑轨(8)滑动配合；

在所述横梁(3)的前端面装有上下两根Y轴滑轨(10)，Y轴滑座(11)通过Y轴滑块与这两根Y轴滑轨(10)滑动配合，在Y轴滑座(11)的背面固定Y轴螺母座，该Y轴螺母座与Y轴丝杆(12)螺纹配合，所述Y轴丝杆(12)位于两根Y轴滑轨(10)之间，该Y轴丝杆(12)的一端通过第二联轴器与Y轴电机(13)连接；

在所述Y轴滑座(11)的前端面设置两根左右平行的Z轴滑轨(14)，主轴箱(15)位于这两根Z轴滑轨(14)之间，并通过侧边的Z轴滑块(16)与这两根Z轴滑轨(14)滑动配合，在主轴箱(15)的背面固定Z轴螺母座，该Z轴螺母座与Z轴丝杆螺纹配合，所述Z轴丝杆位于两根Z轴滑轨(14)之间，该Z轴丝杆的上端通过第三联轴器与Z轴电机(17)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高刚性龙门加工中心，其特征在于：在所述横梁(3)顶部的左右两端对称安装吊具(18)。

3.根据权利要求1或2所述的一种高刚性龙门加工中心，其特征在于：所述Z轴滑块(16)具有上、中、下三对，每对Z轴滑块(16)分为左右对称的两个。

4.根据权利要求1所述的一种高刚性龙门加工中心，其特征在于：所述排屑槽(1f)的横截面为“V”形。

5.根据权利要求1所述的一种高刚性龙门加工中心，其特征在于：所述支座(1f)为方框体，支座(1f)的顶面与支撑台(1a)的顶面平齐，且支座(1f)和支撑台(1a)铸造为一体。

6.根据权利要求1或4或5所述的一种高刚性龙门加工中心，其特征在于：在所述支撑台(1a)顶面中前部的中间位置设有前后两根相互平行的横条(19)，这两根横条(19)的上方设有左右两个纵向块(20)，所述纵向块(20)与横条(19)相垂直，纵向块(20)的前后两端由对应的横条(19)支撑固定，且纵向块(20)上从前往后开有多个螺孔。

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