CN203330698U

CN203330698U - 一种数控机床或加工中心的立柱结构

Info

Publication number: CN203330698U
Application number: CN2013204238537U
Authority: CN
Inventors: 董惠敏; 王德伦; 孙守林
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2023-07-16

Abstract

一种数控机床或加工中心的立柱结构，由壁板、底板、筋板和镂空结构组成。壁板包括前板、后板和侧板，前板、后板和侧板合围成一个中空的立柱结构。底板为矩形板，位于立柱结构的底端。筋板附于壁板内侧，分为“回”形筋板和“叉”形筋板两种，起加强立柱刚度的作用。镂空结构位于后板和底板上，起减轻非承载区域重量的作用。此新型立柱结构与经验设计结构相比各项性能都有了较大的提高，其中最大变形减小了13.6%，结构刚度质量比和一阶固有频率分别增加了28.2%和17.1%，同时质量减轻了9.7%。

Description

一种数控机床或加工中心的立柱结构

技术领域

本实用新型涉及一种数控机床或加工中心的立柱结构，其本质是对材料进行合理分布，在保证静、动态性能的前提下减轻立柱结构的重量。

背景技术

数控机床或加工中心作为基本的生产设备在制造业中起着重要的作用，随着近年来对于机床轻量化的要求的不断提高，机床支承件材料的合理分布显得更为重要。立柱是数控机床或加工中心的一个关键部件，处于机床开式运动链的中间位置。立柱因受载产生的基体变形误差经过主轴箱及主轴运动链的放大作用传递到加工刀具端，反映为刀具位置的改变，从而影响工件加工精度。因此，合理的立柱结构对于提高数控机床或加工中心的整机静态及动态性能，并在保证性能的前提下减轻立柱基体的重量具有重要意义。

现有的数控机床或加工中心的立柱有多种结构形式，其中常用的结构多为箱型结构，由壁板和筋板构成。其中壁板的材料在壁厚方向上均匀分布，内部的筋板的宽度与高度均一致，且布置的方式随意性较大，多为按水平与竖直方向布置的简单形式；此外，这种立柱的非传力路径区域与传力路径的材料的使用一样多，位于非传力路径的材料并未起到增强立柱静态以及动态性能的作用，相反因这部分材料的重力的影响，立柱的刚质比难以提高。由于材料未分布在合理的位置，为了达到立柱零件的静态及动态性能的要求，必须增加材料的使用量，以保证在传力路径上有足够的材料，这样就造成了材料的大量浪费。本专利中涉及的立柱结构将材料合理分布于立柱的传力路径上，并去除了立柱后板以及底板上不在传力路径上的材料，这样使得立柱在保证满足静态及动态性能的要求下，最大程度的减轻了立柱的重量，节省了材料。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于数控机床或加工中心的新型立柱结构，在保证立柱的静态及动态性能的前提下，在一定程度上减轻了其质量。

为达到此目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种数控机床或加工中心的立柱结构，该立柱结构包括壁板、底板、筋板和镂空结构；壁板包括前板、后板和侧板，前板为立柱与主轴箱结合面板，其上部分为矩形板，下部分为等腰梯形板，两部分在同一平面内；后板为与前板相对的壁板，其上部分为矩形板，下部分为等腰梯形板，两部分不在同一平面内；侧板为与前板相接的左右两侧壁板，其上部分为直角梯形板，下部分为矩形板，两部分不在同一平面内；前板、后板和侧板围成一个中空的立柱结构；底板为矩形，位于立柱结构的底端；筋板附于壁板内侧，分为“回”形筋板和“叉”形筋板两种，起加强立柱刚度的作用；“回”形筋板共2个，其中一个位于前板的上部分与下部分分界处，另一个位于前板上部分中间，“叉”形筋板共9组，分别位于后板与侧板的被“回”形筋板所分隔的区域内；镂空结构位于后板和底板上，起减轻非承载区域重量的作用，后板上部分在没有加强筋的部位设有第一镂空结构，下部分在加强筋下方设有第二镂空结构，底板前后对称设有2个梯形第三镂空结构。相对于现有技术，本实用新型优点如下：与传统的立柱结构相比，本实用新型材料按照传力路径分布，能够充分利用材料性能；在保证立柱的静态、动态性能的前提下去除承载作用小的材料，可以节省材料成本。对本实用新型的立柱结构进行有限元仿真分析，可知本实用新型相对于同类机床立柱，静态、动态性能均有所提高，且质量更轻。其中结构的刚度和一阶固有频率性能分别提高了13.6%和17.1%，同时质量减轻了9.7%。

附图说明

图1a是本实用新型数控机床或加工中心立柱的结构正视图。

图1b是本实用新型数控机床或加工中心立柱的结构轴视图

图1c是本实用新型数控机床或加工中心立柱的结构剖视图

图中：11前板；12后板；13侧板；14底板；15“回”形筋板；16“叉”形筋板；17第一镂空结构；18第二镂空结构；19第三镂空结构。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

一种数控机床或加工中心的立柱结构，由壁板、底板、筋板和镂空结构组成。壁板包括前板11、后板12和侧板13：前板为立柱与主轴箱结合面板，其上部分为矩形板，下部分为等腰梯形板，两部分在同一平面内；后板为与前板相对的壁板，其上部分为矩形板，下部分为等腰梯形板，两部分不在同一平面内；侧板为与前板相接的左右两侧壁板，其上部分为直角梯形板，下部分为矩形板，两部分不在同一平面内。前板、后板和侧板围成一个中空的立柱结构。底板14为矩形板，位于立柱结构的底端。筋板附于壁板内侧，分为“回”形筋板15和“叉”形筋板16两种，起加强立柱刚度的作用，“回”形筋板共2个，其中一个位于前板上、下部分分界处，另一个位于前板上部分中间，“叉”形筋板共9组，分别位于后板、侧板被“回”形筋板所分隔的区域内。镂空结构位于后板和底板上，起减轻非承载区域重量的作用，后板上部分在没有加强筋的部位设有第一镂空结构17，下部分在加强筋下方设有第二镂空结构18，底板前后对称设有2个梯形第三镂空结构19。

此新型立柱结构与经验设计结构相比各项性能都有了较大的提高，其中最大变形减小了13.6%，结构刚度质量比和一阶固有频率分别增加了28.2%和17.1%，同时质量减轻了9.7%。

Claims

1.一种数控机床或加工中心的立柱结构，其特征在于，该立柱结构包括壁板、底板、筋板和镂空结构；壁板包括前板、后板和侧板，前板为立柱与主轴箱结合面板，其上部分为矩形板，下部分为等腰梯形板，两部分在同一平面内；后板为与前板相对的壁板，其上部分为矩形板，下部分为等腰梯形板，两部分不在同一平面内；侧板为与前板相接的左右两侧壁板，其上部分为直角梯形板，下部分为矩形板，两部分不在同一平面内；前板、后板和侧板围成一个中空的立柱结构；底板为矩形，位于立柱结构的底端；筋板附于壁板内侧，分为“回”形筋板和“叉”形筋板两种，起加强立柱刚度的作用；“回”形筋板共2个，其中一个位于前板的上部分与下部分分界处，另一个位于前板上部分中间，“叉”形筋板共9组，分别位于后板与侧板的被“回”形筋板所分隔的区域内；镂空结构位于后板和底板上，起减轻非承载区域重量的作用，后板上部分在没有加强筋的部位设有第一镂空结构，下部分在加强筋下方设有第二镂空结构，底板前后对称设有2个梯形第三镂空结构。