大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，包括有底座、固定立柱、側(cè)梁、動立柱、橫梁、鞍座、主軸，其中固定立柱的下端固定在底座的一側(cè)，側(cè)梁固定在固定立柱的上端，動立柱裝設(shè)在底座另一側(cè)的下導(dǎo)軌臺上，并能在下導(dǎo)軌臺上沿導(dǎo)軌滑動，動立柱和側(cè)梁共同支承橫梁，即橫梁的一端支承在動立柱上，橫梁的另一端支承在側(cè)梁上，橫梁上安裝有鞍座，且鞍座能在橫梁上滑動，同樣通過線軌滑塊，主軸安裝在鞍座上，主軸能在鞍座內(nèi)滑動，橫梁、動立柱、鞍座、主軸共同組成了龍門架結(jié)構(gòu)，鞍座在X軸方向的運動由安裝于橫梁上的伺服電機驅(qū)動，主軸在Z軸方向的運動由安裝于其上的伺服電機驅(qū)動。本實用新型行程大，精度及效率高，適應(yīng)性好，剛性及穩(wěn)定性好，加工范圍廣。
【專利說明】大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型是一種大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，屬于大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu) 的創(chuàng)新技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大結(jié)構(gòu)尺寸模具制造的需要，電火花機床向著高效率、大尺寸、低表面粗糙度 的方向發(fā)展，大行程、大尺寸及高精度的電火花機床是當(dāng)前值得發(fā)展的重要加工技術(shù)和設(shè) 備。研究開發(fā)加工工件尺寸大、加工效率高的新型大行程電火花機，具有極為重要的應(yīng)用發(fā) 展前景。目前，市場上的大型電火花機床仍然采用雙牛頭結(jié)構(gòu)，原因是單方面考慮上下料 工件方便，在機床整體布局上沒有好的解決方案。根據(jù)力學(xué)結(jié)構(gòu)可以知道，牛頭式機床結(jié) 構(gòu)實際上是一種單立柱橫梁懸臂結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)自重力和主軸頭端部火花加工工作激振力的 作用情況下，橫梁和主軸部位的受力變形嚴(yán)重，特別是在主軸加工伺服進(jìn)給時極易產(chǎn)生震 顫。對于主軸反復(fù)上下進(jìn)給的電火花機，還會產(chǎn)生振動的疊加干涉，嚴(yán)重影響機床的加工效 率和加工精度。傳統(tǒng)的雙牛頭機床為了盡可能減小縱向滑移牛頭結(jié)構(gòu)的變形，牛頭橫梁下 方的支撐部件往往做得尺寸粗大，很笨重，而牛頭主軸等運動部件卻做得很小，力學(xué)結(jié)構(gòu)極 不合理，直觀上給人一種很不協(xié)調(diào)的感覺。也正是這種結(jié)構(gòu)原理的局限性，使火花機安裝電 極的主軸大小受到限制，從而影響火花機的加工能力。隨著火花機縱向?qū)挾瘸叽缭龃螅瑱C床 的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等問題更加凸顯，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的雙牛頭式機床不可能有所突破。機床領(lǐng)域有動 梁式或者動柱式龍門結(jié)構(gòu)技術(shù)，是否適合電火花機床呢，分析表明并不合適。這是由于電火 花機床工件尺寸大、重量重，而機床又必須裝置大型工作液槽，這種工作環(huán)境與上述加工機 床有根本的不同。例如動梁式龍門結(jié)構(gòu)，液槽門很難設(shè)置，吊裝工件就只能從機床頂部上下 進(jìn)行，十分不便。動柱式龍門結(jié)構(gòu)可通過移動龍門架騰出吊裝工件的空間，但必須設(shè)置的工 作液槽將使得龍門跨距過于加大，龍門移動結(jié)構(gòu)的動力性能也較差。因而，必須從新結(jié)構(gòu)入 手，開發(fā)出精度更高、行程更大、運行更平穩(wěn)的電火花機，以滿足模具大型化、整體化的趨勢 要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的在于考慮解決上述問題而提供一種變形小、穩(wěn)定性好、加工范 圍廣、行程大、機床的結(jié)構(gòu)比例協(xié)調(diào)的大型電火花機床龍門結(jié)構(gòu)。本實用新型設(shè)計合理，方 便實用。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案是：本實用新型的大型電火花機床為梁柱式龍門結(jié)構(gòu)，包 括有底座、固定立柱、側(cè)梁、動立柱、橫梁、鞍座、主軸，其中固定立柱的下端固定在底座的 一側(cè)，側(cè)梁固定在固定立柱的上端，動立柱裝設(shè)在底座另一側(cè)的下導(dǎo)軌臺上，并能在下導(dǎo)軌 臺上沿導(dǎo)軌滑動，動立柱和側(cè)梁共同支承橫梁，即橫梁的一端支承在動立柱上，橫梁的另一 端支承在側(cè)梁上，橫梁上安裝有鞍座，且鞍座能在橫梁上滑動，同樣通過線軌滑塊，主軸安 裝在鞍座上，主軸能在鞍座內(nèi)滑動，橫梁、動立柱、鞍座、主軸共同組成了龍門架結(jié)構(gòu)，鞍座 在X軸方向的運動由安裝于橫梁上的伺服電機驅(qū)動，主軸在Z軸方向的運動由安裝于其上 的伺服電機驅(qū)動。
[0005] 本實用新型由于采用主軸置于橫梁上的結(jié)構(gòu)，通過安裝于橫梁上的鞍座實現(xiàn)Y軸 和Z軸方向的運動，使其運動更加平穩(wěn)，加工精度更高。橫梁采用的兩端雙支撐結(jié)構(gòu)，與現(xiàn) 有牛頭結(jié)構(gòu)相比，可使主軸在Y軸方向的行程更大，使本實用新型的電火花機床加工性能 更好。并且本實用新型的機床橫梁采用雙梁式結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生傾覆力矩，加工精度更易于保 證。梁柱復(fù)合式的龍門結(jié)構(gòu)，兩龍門架可以左右移動，加之工作液槽門可以開啟，所以該結(jié) 構(gòu)火花機敞開性好，方便實用。本實用新型龍門結(jié)構(gòu)的雙支撐結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有牛頭機牛頭的單 支撐結(jié)構(gòu)相比，剛性更高，穩(wěn)定性更好，變形更小，結(jié)構(gòu)形式更合理，且加工范圍廣，行程大， 機床的結(jié)構(gòu)比例協(xié)調(diào)。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的大型電火花機床 的龍門結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)立體圖；
[0007] 圖2為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0008] 圖3為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)的底座示意圖；
[0009] 圖4為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌臺示意圖；
[0010] 圖5為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)的固定立柱示意圖；
[0011] 圖6為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)的支承部件示意圖；
[0012] 圖7為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)的橫梁示意圖；
[0013] 圖8為本實用新型大型電火花機床龍門架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖9為圖8中A-A向示意圖；
[0015] 圖10為本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)安裝了工作液槽后的全圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖，對本實用新型的實施方式作進(jìn)一步的闡述：
[0017] 如圖1為本實用新型大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)的正面結(jié)構(gòu)圖，本實用新型的大 型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，包括置于底座1上的固定立柱2,固定立柱2上固定有側(cè)梁3,側(cè) 梁3上安裝有橫梁滑板4,橫梁滑板4可沿側(cè)梁3在X方向自由滑動；與固定立柱2對應(yīng)的 底座的另一側(cè)，安裝有機床的下導(dǎo)軌臺5,其上通過直線導(dǎo)軌滑塊安裝有機床動立柱6,動 立柱6和側(cè)梁3共同支承起橫梁7。橫梁7上通過直線導(dǎo)軌及其滑塊安裝有鞍座8,同樣通 過線軌滑塊，主軸9安裝于其上。橫梁7、動立柱6、鞍座8、主軸9共同組成了龍門架結(jié)構(gòu) 10,這也是本實用新型機床結(jié)構(gòu)中所有的運動部件。龍門架X軸方向的運動由安裝于橫梁7 上的旋轉(zhuǎn)電動機11驅(qū)動，本實施例中，旋轉(zhuǎn)電動機11是伺服電機，即安裝在側(cè)梁3 -端的 橫梁7采用伺服電機11帶動螺母13驅(qū)動。其上主軸10在Z軸方向的運動由安裝于其上 的伺服電機12驅(qū)動。為了保證安全和美觀，在機床的前方的下導(dǎo)軌臺上安裝有擋板。本實 施例中，所述側(cè)梁3為高架梁，下端由兩個或兩個以上的固定立柱2支承。
[0018] 從正面看，本實用新型的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)有左右兩個龍門架結(jié)構(gòu)10， 就像雙牛頭火花機有兩個牛頭一樣。但是，龍門結(jié)構(gòu)的雙支撐結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有牛頭機牛頭的單 支撐結(jié)構(gòu)相比，剛性更高，穩(wěn)定性更好，變形更小，結(jié)構(gòu)形式更合理。
[0019] 本實用新型大型電火花機床結(jié)構(gòu)的主軸9置于橫梁7之上，通過安裝于橫梁7上 的十字型的鞍座8實現(xiàn)Y軸和Z軸方向的運動，使其運動更加平穩(wěn)，加工精度更高。橫梁7 采用的兩端雙支撐結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有牛頭結(jié)構(gòu)相比，可使主軸在Y軸方向的行程更大，使本實用 新型的電火花機床加工性能更好。
[0020] 優(yōu)選的，從圖1可以看出，X軸向行程大，X軸絲桿長，所以橫梁7運動時易引起絲 桿的振動，故側(cè)梁一端的橫梁7采用旋轉(zhuǎn)電動機11直接帶動絲桿螺母13而絲桿固定的驅(qū) 動方式，如圖8所示，以減小絲桿振動，增大橫梁7運動的平穩(wěn)性，動立柱下方滑板20采用 相同的驅(qū)動方式。
[0021] 為了使本實用新型能以更優(yōu)的方式實施，如圖3所示，所述動立柱6采用上寬下窄 的結(jié)構(gòu)形式，符合力學(xué)原理，支承效果更好，又給人以美的視覺效果。
[0022] 如圖3所示，底座1通過位于其前端面的前端安裝面200與下導(dǎo)軌臺5固定連接， 上述底座1的上端面加工有與工作臺14固定連接的上端安裝面300,其下部均布有與地面 連接的固定螺栓孔槽400,工作臺14與底座1通過上端安裝面300固定連接。保證了裝配 精度，減少了運動部件安裝的麻煩。
[0023] 如圖4所示，本實用新型電火花機下導(dǎo)軌臺5的內(nèi)側(cè)鑄有凹槽500,其目的是為了 方便機床工作液槽的開啟。
[0024] 上述下導(dǎo)軌臺5上，與凹槽500緊鄰的位置加工有導(dǎo)軌安裝面700,同時導(dǎo)軌臺兩 端加工有絲桿固定座15的安裝面600。其前端面下部開有與地面固定連接的螺栓孔槽800。
[0025] 如圖5所示，上述固定立柱2的內(nèi)側(cè)加工有立柱安裝面900,立柱安裝面900上開 有螺栓孔，以便與底座1固定連接；底座1通過位于其后部的后部安裝面100與固定立柱2 立柱安裝面900固定連接，其優(yōu)點在于：保證了裝配精度，減少了運動部件安裝的麻煩。此 夕卜，固定立柱2的上端加工有側(cè)梁安裝面1000,側(cè)梁安裝面1000開有螺栓孔，側(cè)梁3固定在 固定立柱2所設(shè)側(cè)梁安裝面1000的螺栓孔上，連接簡單方便。
[0026]如圖6所示，本實用新型的支承結(jié)構(gòu)16通過如下連接實現(xiàn)：底座1通過安裝面與 固定立柱2、下導(dǎo)軌臺5固定連接，而固定立柱2通過安裝面與側(cè)梁3固定連接，工作臺14 與底座1同樣通過安裝面300固定連接。
[0027] 更優(yōu)的方案在于，如圖7所示本實用新型中的橫梁7采用雙梁結(jié)構(gòu)1100,這種結(jié)構(gòu) 使橫梁兩側(cè)的受力均勻?qū)ΨQ，避免傾覆力矩的產(chǎn)生，提高了加工精度。
[0028] 上述雙梁結(jié)構(gòu)的橫梁7,其上部加工有對稱的兩個導(dǎo)軌安裝面1200,雙梁1100的 內(nèi)部一側(cè)加工有安裝主軸Y向驅(qū)動電機絲桿的安裝面1300,在安裝面相應(yīng)的位置，開有加 工窗口 1400。
[0029] 如圖8所示，為了使主軸9能夠在Z軸方向平穩(wěn)升降，特將鞍座8設(shè)計成包圍式的 空腔結(jié)構(gòu)，通過安裝于主軸9上的四條直線導(dǎo)軌和安裝于鞍座8上的滑塊來限制其運動軌 跡，主軸9的Z軸方向的運動由其上的伺服電機12驅(qū)動。
[0030] 更進(jìn)一步地，如圖9所示，主軸的Y軸運動由安裝于橫梁內(nèi)側(cè)的伺服電機17驅(qū)動， 伺服電機17直接驅(qū)動鞍座8,帶動安裝于其上的主軸9在Y軸方向運動。
[0031] 如圖10所示，本實用新型火花機設(shè)置有工作液槽18,并且工作液槽18安裝在底 座1上面，工作臺14置于工作液槽18內(nèi)。上述工作液槽18的門具有自動啟閉功能，工作 人員可以進(jìn)入其內(nèi)調(diào)試機床。
[0032] 以下就本實用新型的大型電火花機床結(jié)構(gòu)，介紹四種工作原理模式：
[0033] 工件吊裝模式：
[0034] 一種大型電火花機床結(jié)構(gòu)，在工件裝夾時，工作液槽18的門自動開啟，其主軸9回 升至一定高度，龍門架結(jié)構(gòu)10分別移動至兩端極限位置，工件通過液槽門吊裝進(jìn)入液槽， 在工作臺14上裝夾。
[0035] 單軸加工模式：
[0036] -種大型電火花機床結(jié)構(gòu)，在工件裝夾好之后，移動其中一個龍門架結(jié)構(gòu)10至待 加工位置上方，調(diào)整主軸9,使安裝于其上的工具電極19能夠正常工作為止，而另一龍門架 則停在極限位置不動。此時操作人員從工作液槽18中出來，關(guān)閉液槽門，開啟工作液槽的 儲油功能，向液槽內(nèi)泵油，直到油液浸沒工件，工具電極19可以正常工作。
[0037] 雙軸加工模式：
[0038] -種大型電火花機床結(jié)構(gòu)，在工件裝夾好之后，移動兩龍門架結(jié)構(gòu)10至待加工工 件上方，依次調(diào)整主軸9,使兩個工具電極19都能正常工作，此時操作人員走出工作液槽 18,關(guān)閉液槽門，待工作液槽18儲油達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)位置，兩主軸9可以同時工作，加工效率更高。
[0039] 無需工作液槽門關(guān)閉的加工模式：
[0040] 一種大型電火花機床結(jié)構(gòu)，當(dāng)加工較小工件，或者待加工處較小，此時工具電極19 通電所需工作液較少，并且需要經(jīng)常觀察工件的加工狀態(tài)，在這種情況下，用大體積的工作 液槽儲油無疑是一種能源的浪費，用油嘴噴油就可滿足電火花加工的需要，從而不必關(guān)閉 工作液槽18的門，以方便隨時察看加工進(jìn)度，也節(jié)約了能源。實際上，電火花加工的大多數(shù) 場合，都是無需關(guān)閉工作液槽的。
[0041] 非因此局限本實用新型的保護(hù)范圍，故舉凡運用本實用新型說明書及圖示內(nèi)容所 為的等效技術(shù)變化，均包含于本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于包括有底座、固定立柱、側(cè)梁、動立 柱、橫梁、鞍座、主軸，其中固定立柱的下端固定在底座的一側(cè)，側(cè)梁固定在固定立柱的上 端，動立柱裝設(shè)在底座另一側(cè)的下導(dǎo)軌臺上，并能在下導(dǎo)軌臺上沿導(dǎo)軌滑動，動立柱和側(cè)梁 共同支承橫梁，即橫梁的一端支承在動立柱上，橫梁的另一端支承在側(cè)梁上，橫梁上安裝有 鞍座，且鞍座能在橫梁上滑動，同樣通過線軌滑塊，主軸安裝在鞍座上，主軸能在鞍座內(nèi)滑 動，橫梁、動立柱、鞍座、主軸共同組成了龍門架結(jié)構(gòu)，鞍座在X軸方向的運動由安裝于橫梁 上的伺服電機驅(qū)動，主軸在Z軸方向的運動由安裝于其上的伺服電機驅(qū)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述側(cè)梁上安裝有 橫梁滑板，橫梁滑板能沿側(cè)梁在X方向自由滑動，且橫梁滑板上均設(shè)置有用于防止發(fā)生碰 撞的互鎖行程開關(guān)；所述側(cè)梁為高架梁，下端由兩個或兩個以上的固定立柱支承。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述橫梁通過直線 導(dǎo)軌及其滑塊安裝鞍座；上述主軸通過直線導(dǎo)軌及其滑塊安裝在鞍座上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述底座的另一側(cè) 安裝有下導(dǎo)軌臺，動立柱通過直線導(dǎo)軌及其滑塊安裝在下導(dǎo)軌臺上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述鞍座是十字鞍 座；上述動立柱采用上寬下窄的結(jié)構(gòu)形式；上述橫梁采用雙梁結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述安裝在側(cè)梁一 端的橫梁采用旋轉(zhuǎn)電動機帶動絲桿螺母驅(qū)動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述固 定立柱的內(nèi)側(cè)加工有立柱安裝面，底座安裝面上開有螺栓孔，以便與底座固定連接；底座通 過位于其后部的安裝面與固定立柱的安裝面固定連接，通過位于其前端面的前端安裝面與 下導(dǎo)軌臺固定連接；底座的上端面加工有與工作臺固定連接的上端安裝面，其下部均布有 與地面連接的固定螺栓孔槽，工作臺與底座通過上端安裝面固定連接；固定立柱的上端加 工有側(cè)梁安裝面，側(cè)梁安裝面開有螺栓孔，側(cè)梁固定在固定立柱所設(shè)側(cè)梁安裝面的螺栓孔 上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述主 軸的Y軸運動由安裝于橫梁內(nèi)側(cè)的伺服電機驅(qū)動，伺服電機直接驅(qū)動鞍座，帶動安裝于其 上的主軸在Y軸方向運動；主軸Z軸方向的運動由其上的伺服電機驅(qū)動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述鞍 座設(shè)計成包圍式的空腔結(jié)構(gòu)，主軸通過能使其在Z軸方向平穩(wěn)升降的安裝于其上的四條直 線導(dǎo)軌和安裝于鞍座上的滑塊來限制其運動軌跡。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的大型電火花機床的龍門結(jié)構(gòu)，其特征在于上述 底座上設(shè)置有工作液槽，工作臺置于工作液槽內(nèi)；下導(dǎo)軌臺上安裝有擋板。
【文檔編號】B23H1/00GK203863164SQ201420320390
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】鄺錦祥, 鄺錦豪, 李鍛能, 豐樹禮 申請人:東莞臺一盈拓科技股份有限公司