CN203863164U - 大型电火花机床的龙门结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种大型电火花机床的龙门结构，包括有底座、固定立柱、侧梁、动立柱、横梁、鞍座、主轴，其中固定立柱的下端固定在底座的一侧，侧梁固定在固定立柱的上端，动立柱装设在底座另一侧的下导轨台上，并能在下导轨台上沿导轨滑动，动立柱和侧梁共同支承横梁，即横梁的一端支承在动立柱上，横梁的另一端支承在侧梁上，横梁上安装有鞍座，且鞍座能在横梁上滑动，同样通过线轨滑块，主轴安装在鞍座上，主轴能在鞍座内滑动，横梁、动立柱、鞍座、主轴共同组成了龙门架结构，鞍座在X轴方向的运动由安装于横梁上的伺服电机驱动，主轴在Z轴方向的运动由安装于其上的伺服电机驱动。本实用新型行程大，精度及效率高，适应性好，刚性及稳定性好，加工范围广。

Description

大型电火花机床的龙门结构

技术领域

本实用新型是一种大型电火花机床的龙门结构，属于大型电火花机床的龙门结构的创新技术。

背景技术

随着大结构尺寸模具制造的需要，电火花机床向着高效率、大尺寸、低表面粗糙度的方向发展，大行程、大尺寸及高精度的电火花机床是当前值得发展的重要加工技术和设备。研究开发加工工件尺寸大、加工效率高的新型大行程电火花机，具有极为重要的应用发展前景。目前，市场上的大型电火花机床仍然采用双牛头结构，原因是单方面考虑上下料工件方便，在机床整体布局上没有好的解决方案。根据力学结构可以知道，牛头式机床结构实际上是一种单立柱横梁悬臂结构，在结构自重力和主轴头端部火花加工工作激振力的作用情况下，横梁和主轴部位的受力变形严重，特别是在主轴加工伺服进给时极易产生震颤。对于主轴反复上下进给的电火花机，还会产生振动的叠加干涉，严重影响机床的加工效率和加工精度。传统的双牛头机床为了尽可能减小纵向滑移牛头结构的变形，牛头横梁下方的支撑部件往往做得尺寸粗大，很笨重，而牛头主轴等运动部件却做得很小，力学结构极不合理，直观上给人一种很不协调的感觉。也正是这种结构原理的局限性，使火花机安装电极的主轴大小受到限制，从而影响火花机的加工能力。随着火花机纵向宽度尺寸增大，机床的结构稳定性等问题更加凸显，传统结构的双牛头式机床不可能有所突破。机床领域有动梁式或者动柱式龙门结构技术，是否适合电火花机床呢，分析表明并不合适。这是由于电火花机床工件尺寸大、重量重，而机床又必须装置大型工作液槽，这种工作环境与上述加工机床有根本的不同。例如动梁式龙门结构，液槽门很难设置，吊装工件就只能从机床顶部上下进行，十分不便。动柱式龙门结构可通过移动龙门架腾出吊装工件的空间，但必须设置的工作液槽将使得龙门跨距过于加大，龙门移动结构的动力性能也较差。因而，必须从新结构入手，开发出精度更高、行程更大、运行更平稳的电火花机，以满足模具大型化、整体化的趋势要求。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑解决上述问题而提供一种变形小、稳定性好、加工范围广、行程大、机床的结构比例协调的大型电火花机床龙门结构。本实用新型设计合理，方便实用。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的大型电火花机床为梁柱式龙门结构，包括有底座 、固定立柱、侧梁、动立柱、横梁、鞍座、主轴，其中固定立柱的下端固定在底座的一侧，侧梁固定在固定立柱的上端，动立柱装设在底座另一侧的下导轨台上，并能在下导轨台上沿导轨滑动，动立柱和侧梁共同支承横梁，即横梁的一端支承在动立柱上，横梁的另一端支承在侧梁上，横梁上安装有鞍座，且鞍座能在横梁上滑动，同样通过线轨滑块，主轴安装在鞍座上，主轴能在鞍座内滑动，横梁、动立柱、鞍座、主轴共同组成了龙门架结构，鞍座在X轴方向的运动由安装于横梁上的伺服电机驱动，主轴在Z轴方向的运动由安装于其上的伺服电机驱动。

本实用新型由于采用主轴置于横梁上的结构，通过安装于横梁上的鞍座实现Y轴和Z轴方向的运动，使其运动更加平稳，加工精度更高。横梁采用的两端双支撑结构，与现有牛头结构相比，可使主轴在Y轴方向的行程更大，使本实用新型的电火花机床加工性能更好。并且本实用新型的机床横梁采用双梁式结构，不会产生倾覆力矩，加工精度更易于保证。梁柱复合式的龙门结构，两龙门架可以左右移动，加之工作液槽门可以开启，所以该结构火花机敞开性好，方便实用。本实用新型龙门结构的双支撑结构与现有牛头机牛头的单支撑结构相比，刚性更高，稳定性更好，变形更小，结构形式更合理，且加工范围广，行程大，机床的结构比例协调。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的大型电火花机床的龙门结构。

附图说明

图1为本实用新型大型电火花机床结构立体图;

图2为本实用新型大型电火花机床结构侧视图;

图3为本实用新型大型电火花机床结构的底座示意图;

图4为本实用新型大型电火花机床结构的导轨台示意图;

图5为本实用新型大型电火花机床结构的固定立柱示意图;

图6为本实用新型大型电火花机床结构的支承部件示意图;

图7为本实用新型大型电火花机床结构的横梁示意图;

图8为本实用新型大型电火花机床龙门架结构示意图;

图9为图8中Ａ－Ａ向示意图;

图10为本实用新型大型电火花机床结构安装了工作液槽后的全图。

具体实施方式

   下面结合附图，对本实用新型的实施方式作进一步的阐述：

   如图1为本实用新型大型电火花机床的龙门结构的正面结构图，本实用新型的大型电火花机床的龙门结构，包括置于底座1上的固定立柱2，固定立柱2上固定有侧梁3，侧梁3上安装有横梁滑板4，横梁滑板4可沿侧梁3在X方向自由滑动；与固定立柱2对应的底座的另一侧，安装有机床的下导轨台5，其上通过直线导轨滑块安装有机床动立柱6，动立柱6和侧梁3共同支承起横梁7。横梁7上通过直线导轨及其滑块安装有鞍座8，同样通过线轨滑块，主轴9安装于其上。横梁7、动立柱6、鞍座8、主轴9共同组成了龙门架结构10，这也是本实用新型机床结构中所有的运动部件。龙门架X轴方向的运动由安装于横梁7上的旋转电动机11驱动，本实施例中，旋转电动机11是伺服电机，即安装在侧梁3一端的横梁7采用伺服电机11带动螺母13驱动。其上主轴10在Z轴方向的运动由安装于其上的伺服电机12驱动。为了保证安全和美观，在机床的前方的下导轨台上安装有挡板。本实施例中，所述侧梁3为高架梁，下端由两个或两个以上的固定立柱2支承。

    从正面看，本实用新型的大型电火花机床的龙门结构有左右两个龙门架结构10，就像双牛头火花机有两个牛头一样。但是，龙门结构的双支撑结构与现有牛头机牛头的单支撑结构相比，刚性更高，稳定性更好，变形更小，结构形式更合理。

    本实用新型大型电火花机床结构的主轴9置于横梁7之上，通过安装于横梁7上的十字型的鞍座8实现Y轴和Z轴方向的运动，使其运动更加平稳，加工精度更高。横梁7采用的两端双支撑结构，与现有牛头结构相比，可使主轴在Y轴方向的行程更大，使本实用新型的电火花机床加工性能更好。

     优选的，从图1可以看出，X轴向行程大，X轴丝杆长，所以横梁7运动时易引起丝杆的振动，故侧梁一端的横梁7采用旋转电动机11直接带动丝杆螺母13而丝杆固定的驱动方式，如图8所示，以减小丝杆振动，增大横梁7运动的平稳性，动立柱下方滑板20采用相同的驱动方式。

    为了使本实用新型能以更优的方式实施，如图3所示，所述动立柱6采用上宽下窄的结构形式，符合力学原理，支承效果更好，又给人以美的视觉效果。

    如图3所示，底座1通过位于其前端面的前端安装面200与下导轨台5固定连接， 上述底座1的上端面加工有与工作台14固定连接的上端安装面300，其下部均布有与地面连接的固定螺栓孔槽400，工作台14与底座1通过上端安装面300固定连接。保证了装配精度，减少了运动部件安装的麻烦。

    如图4所示，本实用新型电火花机下导轨台5的内侧铸有凹槽500，其目的是为了方便机床工作液槽的开启。

    上述下导轨台5上，与凹槽500紧邻的位置加工有导轨安装面700，同时导轨台两端加工有丝杆固定座15的安装面600。其前端面下部开有与地面固定连接的螺栓孔槽800。

    如图5所示，上述固定立柱2的内侧加工有立柱安装面900，立柱安装面900上开有螺栓孔，以便与底座1固定连接；底座1通过位于其后部的后部安装面100与固定立柱2立柱安装面900固定连接，其优点在于：保证了装配精度，减少了运动部件安装的麻烦。此外，固定立柱2的上端加工有侧梁安装面1000，侧梁安装面1000开有螺栓孔，侧梁3固定在固定立柱2所设侧梁安装面1000的螺栓孔上，连接简单方便。

     如图6所示，本实用新型的支承结构16通过如下连接实现：底座1通过安装面与固定立柱2、下导轨台5固定连接，而固定立柱2通过安装面与侧梁3固定连接，工作台14与底座1同样通过安装面300固定连接。

    更优的方案在于，如图7所示本实用新型中的横梁7采用双梁结构1100，这种结构使横梁两侧的受力均匀对称，避免倾覆力矩的产生，提高了加工精度。

   上述双梁结构的横梁7，其上部加工有对称的两个导轨安装面1200，双梁1100的内部一侧加工有安装主轴Y向驱动电机丝杆的安装面1300，在安装面相应的位置，开有加工窗口1400。

    如图8所示，为了使主轴9能够在Z轴方向平稳升降，特将鞍座8设计成包围式的空腔结构，通过安装于主轴9上的四条直线导轨和安装于鞍座8上的滑块来限制其运动轨迹，主轴9的Z轴方向的运动由其上的伺服电机12驱动。

    更进一步地，如图9所示，主轴的Y轴运动由安装于横梁内侧的伺服电机17驱动，伺服电机17直接驱动鞍座8，带动安装于其上的主轴9在Y轴方向运动。

    如图10所示，本实用新型火花机设置有工作液槽18，并且工作液槽18安装在底座1上面，工作台14置于工作液槽18内。上述工作液槽18的门具有自动启闭功能，工作人员可以进入其内调试机床。

     以下就本实用新型的大型电火花机床结构，介绍四种工作原理模式：

     工件吊装模式:

     一种大型电火花机床结构，在工件装夹时，工作液槽18的门自动开启，其主轴9回升至一定高度，龙门架结构10分别移动至两端极限位置，工件通过液槽门吊装进入液槽，在工作台14上装夹。

    单轴加工模式:

    一种大型电火花机床结构，在工件装夹好之后，移动其中一个龙门架结构10至待加工位置上方，调整主轴9，使安装于其上的工具电极19能够正常工作为止，而另一龙门架则停在极限位置不动。此时操作人员从工作液槽18中出来，关闭液槽门，开启工作液槽的储油功能，向液槽内泵油，直到油液浸没工件，工具电极19可以正常工作。

    双轴加工模式:

    一种大型电火花机床结构，在工件装夹好之后，移动两龙门架结构10至待加工工件上方，依次调整主轴9，使两个工具电极19都能正常工作，此时操作人员走出工作液槽18，关闭液槽门，待工作液槽18储油达到标准位置，两主轴9可以同时工作，加工效率更高。

    无需工作液槽门关闭的加工模式：

    一种大型电火花机床结构，当加工较小工件，或者待加工处较小，此时工具电极19通电所需工作液较少，并且需要经常观察工件的加工状态，在这种情况下，用大体积的工作液槽储油无疑是一种能源的浪费，用油嘴喷油就可满足电火花加工的需要，从而不必关闭工作液槽18的门，以方便随时察看加工进度，也节约了能源。实际上，电火花加工的大多数场合，都是无需关闭工作液槽的。

非因此局限本实用新型的保护范围，故举凡运用本实用新型说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大型电火花机床的龙门结构，其特征在于包括有底座 、固定立柱、侧梁、动立柱、横梁、鞍座、主轴，其中固定立柱的下端固定在底座的一侧，侧梁固定在固定立柱的上端，动立柱装设在底座另一侧的下导轨台上，并能在下导轨台上沿导轨滑动，动立柱和侧梁共同支承横梁，即横梁的一端支承在动立柱上，横梁的另一端支承在侧梁上，横梁上安装有鞍座，且鞍座能在横梁上滑动，同样通过线轨滑块，主轴安装在鞍座上，主轴能在鞍座内滑动，横梁、动立柱、鞍座、主轴共同组成了龙门架结构，鞍座在X轴方向的运动由安装于横梁上的伺服电机驱动，主轴在Z轴方向的运动由安装于其上的伺服电机驱动。

2.根据权利要求1所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述侧梁上安装有横梁滑板，横梁滑板能沿侧梁在X方向自由滑动，且横梁滑板上均设置有用于防止发生碰撞的互锁行程开关；所述侧梁为高架梁，下端由两个或两个以上的固定立柱支承。

3.根据权利要求1所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述横梁通过直线导轨及其滑块安装鞍座;上述主轴通过直线导轨及其滑块安装在鞍座上。

4.根据权利要求1所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述底座的另一侧安装有下导轨台，动立柱通过直线导轨及其滑块安装在下导轨台上。

5.根据权利要求1所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述鞍座是十字鞍座； 上述动立柱采用上宽下窄的结构形式；上述横梁采用双梁结构。

6.根据权利要求1所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述安装在侧梁一端的横梁采用旋转电动机带动丝杆螺母驱动。

7. 根据权利要求1至6任一项所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述固定立柱的内侧加工有立柱安装面，底座安装面上开有螺栓孔，以便与底座固定连接；底座通过位于其后部的安装面与固定立柱的安装面固定连接，通过位于其前端面的前端安装面与下导轨台固定连接；底座的上端面加工有与工作台固定连接的上端安装面，其下部均布有与地面连接的固定螺栓孔槽，工作台与底座通过上端安装面固定连接；固定立柱的上端加工有侧梁安装面，侧梁安装面开有螺栓孔，侧梁固定在固定立柱所设侧梁安装面的螺栓孔上。

8. 根据权利要求1至6任一项所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述主轴的Y轴运动由安装于横梁内侧的伺服电机驱动，伺服电机直接驱动鞍座，带动安装于其上的主轴在Y轴方向运动；主轴Z轴方向的运动由其上的伺服电机驱动。

9. 根据权利要求1至6任一项所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述鞍座设计成包围式的空腔结构，主轴通过能使其在Z轴方向平稳升降的安装于其上的四条直线导轨和安装于鞍座上的滑块来限制其运动轨迹。

10. 根据权利要求1至6任一项所述的大型电火花机床的龙门结构，其特征在于上述底座上设置有工作液槽，工作台置于工作液槽内;下导轨台上安装有挡板。