CN201346701Y - 箱中箱结构横梁 - Google Patents

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王锐刚
余华
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Abstract

本实用新型公开了一种箱中箱结构横梁，横梁主体(4)为中空的多箱体复合结构，主体(4)的前部的上下部位分别设置有可与X向导轨配合安装的X向导轨安装面(3)，主体(4)的前部中间设置有一凹槽，所述凹槽的一侧设置有电机安装座(2)，凹槽的另一侧设置有轴承套安装座(7)；主体(4)的下部设置有可与Y向滑块配合安装的Y向滑块安装面(1)；横梁主体(4)上的上表面、下表面、后表面、侧面等多处位置都设置有减重孔。本实用新型结构新颖，大范围的采用了中空的多箱体复合的箱中箱结构，在提高横梁刚度的同时降低其重量；强度和刚性好，重量轻，变形小，稳定性好，适宜作高速运动部件，能保证加工工件有良好的加工精度。

Description

箱中箱结构横梁
技术领域
本实用新型涉及数控机床技术领域，尤其是涉及一种箱中箱结构横梁。
背景技术
传统加工中心的横梁一般有两种：定梁式和动梁式。定梁式结构简单，易于制造和调试，但加工速度比较低；动梁式龙门机床加工速度比较快，行程也较定梁式龙门机床大得多。
此外，定梁式龙门机床的横梁固定在两个立柱上，为了达到相应的刚性，横截面积通常比较大，内部的筋板也比较厚，因此，质量和体积均比较大，不利于节约材料和节省能源。
横梁是机床的重要部件，机床三个方向的运动都要经过其传动，是运动部分的基础部件，对运动速度、精度都有影响。重量大影响加速度；重量轻，刚性不足，振动加强，影响机床性能，达不到设计要求。
对于动梁式龙门机床，由于横梁在加工过程中需要频繁的起、停、加减速，需要承受很大的附加惯性力。对于高速机床而言，加工时间的70％用于机床进给机构的运动，真正用于切削的时间只有30％。此外，横梁由于自身重力产生的变形也是影响机床精度的一个很大的因素。所以，横梁刚度好，质量轻，是提高动梁式龙门机床加工效率和加工精度的重要条件。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种箱中箱结构横梁，它结构新颖，强度和刚性好，满足数控机床工作要求；重量轻，变形小，稳定性好，适宜作高速运动部件，能保证加工工件有良好的加工精度。
本实用新型的技术方案是：一种箱中箱结构横梁，横梁主体为中空的多箱体复合结构，主体的前部的上下部位分别设置有可与X向导轨配合安装的X向导轨安装面，主体的前部中间设置有一凹槽，所述凹槽的一侧设置有电机安装座，凹槽的另一侧设置有轴承套安装座；主体的下部设置有可与Y向滑块配合安装的Y向滑块安装面；主体上还设置有多个减重孔。
以下对上述技术方案作进一步的说明：
所述横梁主体上表面设置有上表面减重孔。
所述横梁主体下表面设置有下表面减重孔。
所述横梁主体后表面设置有后表面减重孔。
所述横梁主体侧面设置有侧面减重孔。
本实用新型的优点是：
1、本实用新型的箱中箱结构横梁，为了尽最大程度地提高横梁的刚度，提高切削速度，大范围的采用了中空的多箱体复合的箱中箱结构，在提高横梁刚度的同时降低其重量，既达到定梁式的高刚度，又有动梁式的低惯量。
2、本实用新型的箱中箱结构横梁，最大限度地增大了X轴直线导轨安装的中心距，使得溜板安装得更加稳固。
3、本实用新型的箱中箱结构横梁，采用多箱体复合的箱中箱结构，能够较多地减少筋板、减薄筋板，减轻重量，提高刚度，节能环保。经优化设计，只在受力较严重的位置设置小型圆弧型板。
4、本实用新型的箱中箱结构横梁，其导轨安装面尽量前伸，设计时将受力点尽量靠近主轴安装，克服了主轴加工时的切削力，使得切削振动得以抑制。
5、本实用新型的箱中箱结构横梁，加宽了横向导轨的中心距，对来自Z轴的运动、重量、切削力进行克服，以求达到减小静载荷和动载荷对横梁精度的影响，保证了加工的工件有良好的加工精度。
6、本实用新型的箱中箱结构横梁，通过有限元分析及拓扑优化对横梁结构进行了优化，得到了材料的最佳分配方案，承载部分保留或加强，非承载部分去除或削弱。强度和刚性达到设计要求，重量轻，变形小，稳定性好，适宜作高速运动部件。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的断面结构图(从背面观察)；
图3为本实用新型与Y向滑块安装时的结构示意图；
图4为本实用新型与X向导轨安装时的结构示意图；
图5为本实用新型与轴承套安装时的结构示意图；
图6为本实用新型与电机座安装时的结构示意图；
图7为安装有本实用新型的数控机床的结构示意图(主视)；
图8为安装有本实用新型的数控机床的结构示意图(立体)。
其中：1Y向滑块安装面；2电机安装座；3X向导轨安装面；4横梁主体；5上表面减重孔；6侧面减重孔；7轴承套安装座；11床身；12直驱式双轴精密转台；13龙门架；14横梁；15溜板；16复合式主轴箱；17主轴；18刀库；19排屑器；21Y向滑块；22Y向导轨；25X向导轨；26轴承套；27电机座。
具体实施方式
实施例：如图1、图2所示，一种箱中箱结构横梁，横梁主体4为中空的多箱体复合的箱中箱结构，横截面外形上大体为四边形与梯形结合的结构。
主体4的前部的上下部位分别设置有可与X向导轨25配合安装的X向导轨安装面3，横梁主体4与X向导轨25的安装结构如图4所示。本实施例中，特别加宽了上下两个X向导轨安装面3的距离，对来自Z轴的运动、重量、切削力进行克服，以求达到减小静载荷和动载荷对横梁精度的影响，保证了加工的工件有良好的加工精度。
横梁主体4的前部中间设置有一凹槽，凹槽的一侧设置有电机安装座2，凹槽的另一侧设置有轴承套安装座7。横梁主体4与电机座27的安装结构如图6所示，横梁主体4与轴承套26的安装结构如图5所示。
横梁主体4的下部设置有可与Y向滑块21配合安装的Y向滑块安装面1。横梁主体4与Y向滑块21的安装结构如图3所示。Y向滑块安装面1尽量前伸，这样能使受力点尽量靠近主轴安装，克服了主轴加工时的切削力，使得切削振动得以抑制。
并且，横梁主体4上的上表面、下表面、后表面、侧面等多处位置都设置有减重孔。
该横梁主体4为一次浇注而成，材质为铸铁，设计通过有限元分析及拓扑优化对横梁结构进行了优化，得到了材料的最佳分配方案，承载部分保留或加强，非承载部分去除或削弱。强度和刚性达到设计要求，重量轻，变形小，稳定性好，适宜作高速运动部件。
如图7、图8所示，描述了一种安装有本实用新型的数控机床，该机床的基础为整体式床身11，床身11的上方固定有龙门架13。龙门架13的前部装有直驱式双轴精密转台12(包含机床的两个回转轴A轴和C轴)，龙门架13的上面装有本实用新型的横梁14，横梁14可前后运动(Y轴)。横梁14的前部装有溜板15，可左右移动(X轴)。溜板15前面装有复合式主轴箱16，复合式主轴箱16下部的孔内固定有主轴17，复合式主轴箱16可上下移动(Z轴)。刀库18位于床身11和龙门架13之间的空腔内。排屑器19的油箱部分位于床身11的左侧，排屑器19的链板槽部分位于床身11内部，如图7虚线部分所示。
应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (5)

1.一种箱中箱结构横梁，其特征在于：横梁主体(4)为中空的多箱体复合结构，主体(4)的前部的上下部位分别设置有可与X向导轨配合安装的X向导轨安装面(3)，主体(4)的前部中间设置有一凹槽，所述凹槽的一侧设置有电机安装座(2)，凹槽的另一侧设置有轴承套安装座(7)；横梁主体(4)的下部设置有可与Y向滑块配合安装的Y向滑块安装面(1)；横梁主体(4)上还设置有多个减重孔。
2.根据权利要求1所述的箱中箱结构横梁，其特征在于：所述横梁主体(4)上表面设置有上表面减重孔(5)。
3.根据权利要求1所述的箱中箱结构横梁，其特征在于：所述横梁主体(4)下表面设置有下表面减重孔。
4.根据权利要求1所述的箱中箱结构横梁，其特征在于：所述横梁主体(4)后表面设置有后表面减重孔。
5.根据权利要求1所述的箱中箱结构横梁，其特征在于：所述横梁主体(4)侧面设置有侧面减重孔(6)。
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