一種彎頭立柱鉆銑加工中心的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種彎頭立柱鉆銑加工中心。其包括床身、滑鞍、工作臺(tái)，立柱及主軸箱。垂直安裝在床身上方的立柱是一呈倒L狀的彎頭立柱。彎頭立柱的彎頭部分形成呈凹形的安裝凹槽，通過(guò)安裝凹槽可連接主軸箱：安裝凹槽的兩個(gè)側(cè)壁上分別固定有一對(duì)線軌滑塊，在主軸箱兩側(cè)面對(duì)應(yīng)線軌滑塊的位置處分別固定有一根線性導(dǎo)軌，通過(guò)線軌滑塊與線性導(dǎo)軌的耦合可使主軸箱被夾持在安裝凹槽內(nèi)。在驅(qū)動(dòng)絲桿的帶動(dòng)下，主軸箱可沿其重心方向做鉛錘運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明彎頭立柱鉆銑加工中心，使用彎頭立柱可最大限度的減少偏載力矩和懸伸力矩對(duì)主軸箱運(yùn)動(dòng)精度、靜態(tài)精度和加工精度的影響，解決了主軸箱故有的低頭問(wèn)題和平衡問(wèn)題，很好的解決了主軸箱高速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象，尤其適合對(duì)大型加工工作臺(tái)的鉆銑加工。
【專利說(shuō)明】
一種彎頭立柱鉆銑加工中心
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及加工中心技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種彎頭立柱鉆銑加工中心。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆銑加工中心專門用于鉆孔、攻螺紋、銑削和鏜孔加工的一種高速小型號(hào)立式加工中心。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，刀具交換的時(shí)間短。主要用于鋁合金和鑄鐵零部件的加工件，廣泛用于縫紉機(jī)制造和通信設(shè)備制造業(yè)，是手機(jī)外殼加工最理想的加工設(shè)備之。其缺點(diǎn)是加工范圍有限，不能滿足大容量激站殼體、大顯示屏框架和高鐵列車燈飾、窗飾等鋁型材的加工。其主要原因是目前市場(chǎng)上鉆銑加工中心工作臺(tái)的寬度太小，最大寬度只有450mm。
[0003]傳統(tǒng)立式鉆銑加工中心的結(jié)構(gòu)，從附圖5中不難看出，其采用垂直式的立柱12’，沿該立柱12 ’垂直方向的外側(cè)壁上設(shè)置有平行Z軸方向(即垂直地面方向)的導(dǎo)軌18’，主軸箱8’的一端可沿該導(dǎo)軌18’方向做上下往返運(yùn)動(dòng)，另一端設(shè)置有可沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)的主軸14’，實(shí)際應(yīng)用中，正常情況下，主軸箱8’的懸伸方向與立柱12’的垂直方向呈現(xiàn)出直角的夾角，此時(shí)，主軸14’沿垂直方向的精準(zhǔn)度越高，但是，當(dāng)與該立柱12’匹配的工作臺(tái)的面積、尤其沿X方向的寬度越大時(shí)，主軸箱8 ’懸伸的跨度也勢(shì)必越大，主軸箱8 ’因自重而產(chǎn)生的懸臂(伸)力矩也就越大，因此極易出現(xiàn)主軸箱8’呈現(xiàn)一定斜度偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，致使主軸箱8’的懸伸方向與立柱12’的垂直方向呈現(xiàn)出銳角的夾角，主軸14’順勢(shì)產(chǎn)生低頭的現(xiàn)象，主軸14’的中心軸線也順勢(shì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，致使主軸箱8’升降時(shí)的平衡受到嚴(yán)重影響，并且高速運(yùn)行時(shí)勢(shì)必出現(xiàn)主軸箱8，振動(dòng)和抖動(dòng)的現(xiàn)象。另外在加工時(shí)，因切削力產(chǎn)生的偏截力矩，也會(huì)因主軸14’與導(dǎo)軌18’間的距離加工而增加。基于上述原因，國(guó)內(nèi)外至今沒有適用于大規(guī)格(工作臺(tái)寬度)的、且精準(zhǔn)度更高的高速立式銑加工中心、只有小規(guī)格的高速鉆銑加工中心。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種彎頭立柱鉆銑加工中心。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種彎頭立柱鉆銑加工中心，包括床身、滑鞍和工作臺(tái)，所述床身的上方垂直設(shè)置有一呈倒L狀的彎頭立柱，所述彎頭立柱的頂部彎頭部分的尾端端部?jī)?nèi)凹形成一沿垂直方向上下延伸的安裝凹槽，所述安裝凹槽內(nèi)連接有一沿Z軸方向設(shè)置的主軸箱，所述主軸箱內(nèi)安裝有主軸總成;所述安裝凹槽相對(duì)所述主軸箱的兩個(gè)側(cè)壁上分別利用第一螺釘固定有一線軌滑塊，所述主軸箱對(duì)應(yīng)所述線軌滑塊的位置處分別利用第二螺釘固定有一沿Z軸方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌，所述線性導(dǎo)軌與所述線軌滑塊相耦合可使所述主軸箱被夾持在所述安裝凹槽內(nèi)并可沿其重心方向做鉛錘運(yùn)動(dòng)。
[0006]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述彎頭立柱(12)的頂部彎頭部分還安裝有Z向傳動(dòng)模塊(9)和Z向滾珠進(jìn)給絲桿(13)，所述Z向傳動(dòng)模塊(9)驅(qū)動(dòng)所述Z向滾珠進(jìn)給絲桿(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)所述主軸箱(8)沿鉛錘方向在所述安裝凹槽(121)內(nèi)做上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0007]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述主軸箱(8)的尾端設(shè)置有刀庫(kù)支架(7)、刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)和刀庫(kù)(4);所述主軸箱(8)的外側(cè)安裝有可供所述刀庫(kù)(4)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向板(5);所述刀庫(kù)支架[7]的一端與所述導(dǎo)向板(5)固定連接、另一端與所述刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)的一端固定連接，所述刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)的另一端與所述刀庫(kù)(4)固定連接。
[0008]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述主軸箱(8)內(nèi)還安裝有用于刀具交換時(shí)松開被拉緊的刀具的打刀臂(10)和打刀凸輪(11);所述主軸箱(8)的尾端且靠近所述主軸總成(14)的位置處還設(shè)置有用于清潔所述刀庫(kù)(4)上的刀具的噴嘴(15)。
[0009]本發(fā)明彎頭立柱鉆銑加工中心的有益效果在于:在床身上設(shè)置有一呈倒L狀的彎頭立柱，并在彎頭立柱的彎頭部分形成呈凹形的安裝凹槽，安裝凹槽內(nèi)可分別連接固定主軸箱，安裝凹槽的兩個(gè)側(cè)壁上分別固定有一線軌滑塊，主軸箱對(duì)應(yīng)線軌滑塊的位置處固定有一可沿Z軸方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌，通過(guò)線軌滑塊與線性導(dǎo)軌的耦合可使主軸箱被夾持在安裝凹槽內(nèi)并可沿其重心方向做鉛錘運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明彎頭立柱鉆銑加工中心，有別于傳統(tǒng)鉆銑加工中心所采用的直立柱，使用彎頭立柱可最大限度的減少偏載力矩和懸伸力矩對(duì)主軸箱運(yùn)動(dòng)精度、靜態(tài)精度和和加工精度的的影響，從而使主軸箱能在零懸臂力矩的情況下，沿鉛垂方向高速運(yùn)行，解決了主軸箱故有的懸臂力矩所造成的主軸箱的低頭問(wèn)題、主軸箱的平衡問(wèn)題，很好的解決了主軸箱高速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為一實(shí)施例中彎頭立柱鉆銑加工中心的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2為一實(shí)施例中彎頭立柱鉆銑加工中心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為圖2中彎頭立柱的橫截面圖。
[0013]圖4為圖3中彎頭立柱與主軸箱安裝后的橫截面圖。
[0014]圖5為【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)立式鉆銑加工中心的簡(jiǎn)易原理示意圖。
[0015]圖6為一實(shí)施例中彎頭立柱鉆銑加工中心的的簡(jiǎn)易原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的彎頭立柱鉆銑加工中心作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]請(qǐng)參見圖1至圖4，一種彎頭立柱鉆銑加工中心，包括床身(I)、滑鞍(2)和工作臺(tái)
(3)。床身(I)的上方垂直設(shè)置有一呈倒L狀的彎頭立柱(12)，彎頭立柱(12)的頂部彎頭部分的尾端端部?jī)?nèi)凹形成一沿垂直方向上下延伸的安裝凹槽(121)，安裝凹槽(121)內(nèi)連接有一沿Z軸方向設(shè)置的主軸箱(8)，主軸箱(8)內(nèi)安裝有主軸總成(14);安裝凹槽(121)相對(duì)主軸箱(8)的兩個(gè)側(cè)壁上分別利用第一螺釘(19)固定有一線軌滑塊(16)，主軸箱(8)對(duì)應(yīng)線軌滑塊(16)的位置處分別利用第二螺釘(20)固定有一沿Z軸方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌(18)，線性導(dǎo)軌(18)與線軌滑塊(16)相耦合可使主軸箱(8)被夾持在安裝凹槽(121)內(nèi)并可沿其重心方向做鉛錘運(yùn)動(dòng)。
[0018]彎頭立柱(12)的頂部彎頭部分還安裝有Z向傳動(dòng)模塊(9)和Z向滾珠進(jìn)給絲桿
(13)，Z向傳動(dòng)模塊(9)驅(qū)動(dòng)Z向滾珠進(jìn)給絲桿(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)主軸箱(8)沿鉛錘方向在安裝凹槽(121)內(nèi)做上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0019]主軸箱(8)的尾端設(shè)置有刀庫(kù)支架(7)、刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)和刀庫(kù)(4);主軸箱(8)的外側(cè)安裝有可供刀庫(kù)(4)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向板(5);刀庫(kù)支架(7)的一端與導(dǎo)向板(5)固定連接、另一端與刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)的一端固定連接，刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)的另一端與刀庫(kù)(4)固定連接。
[0020]主軸箱(8)內(nèi)還安裝有用于刀具交換時(shí)松開被拉緊的刀具的打刀臂(10)和打刀凸輪(11);主軸箱(8)的尾端且靠近所述主軸總成(14)的位置處還設(shè)置有用于清潔刀庫(kù)(4)上的刀具的噴嘴(15)。
[0021]現(xiàn)以從國(guó)外進(jìn)口的一種立式鉆銑加工中心(俗稱小黃機(jī))為例，分析對(duì)比一下本發(fā)明與小黃機(jī)的區(qū)別。
[0022]本發(fā)明的是彎頭立柱鉆銑加工中心，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上先優(yōu)化立柱，一改傳統(tǒng)直立柱為彎頭立柱，加強(qiáng)彎頭的布筋，使彎頭部份有足夠的剛性，二改懸臂式的主軸箱為長(zhǎng)方柱形滑枕式主軸箱，三改導(dǎo)軌副的安裝方式，將導(dǎo)軌安裝在主軸箱現(xiàn)兩側(cè)與主軸箱重心重平行的對(duì)稱側(cè)面上，而將兩對(duì)滑分別塊鑲嵌在彎頭凹形橫截面內(nèi)側(cè)兩端，從而使主軸箱能在零懸臂力矩的情況下，沿鉛垂(重心)方向高速運(yùn)行。解決了懸臂(伸)主軸箱故有的懸臂力矩所造成的主軸箱的低頭問(wèn)題、主軸箱的平衡問(wèn)題。較好的解決了主軸箱高速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象。而偏截力矩因主軸與導(dǎo)軌距離縮短而也得到了最大成度的改善。
[0023]參見圖5和圖6位偏載力矩對(duì)比示意圖，其中圖5為小黃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為本發(fā)明彎頭立柱鉆銑加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖。機(jī)床在加工時(shí)，主軸上的刀具在切除工件表面的加工余量時(shí)所產(chǎn)生的切削力，其Z向分力Fz，是施加在主軸上的切削分力。對(duì)立柱導(dǎo)軌而言，它就是一種偏載力。眾所周知，偏載力與偏載距離之積即為偏載力矩。如圖5所示:Z軸導(dǎo)軌到主軸中心的距離為450mm，這就小黃機(jī)的偏載距離，這個(gè)距離比較大。而圖6中Z軸導(dǎo)軌到主軸中心的距離明顯非常小，如圖所示只有60mm，兩者相差7.5倍之多，也就是說(shuō)在同等切削條件下，進(jìn)口小黃機(jī)的偏載力矩是本發(fā)明的偏載力矩的7.5倍。偏載力矩(扭矩)計(jì)算方法詳見如下:
[0024]1、扭矩計(jì)算:Nz=FzXL
[0025]圖5中小黃機(jī):Nz=FzX450
[0026]圖6中本發(fā)明的加工中心:Nz=Fz X 60
[0027]2、對(duì)比結(jié)果:在加工力相同的情況下，小黃機(jī)Z軸導(dǎo)軌承受的扭矩大約是本發(fā)明加工中心的7.5倍。
[0028]通過(guò)上述計(jì)算表明本發(fā)明的主軸箱的偏載力矩，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)鉆銑加工中心主軸箱的偏載力矩。偏載力矩是主箱振動(dòng)之源，加工時(shí)的振動(dòng)會(huì)隨著加工速度、加工力的增加而增大。振幅會(huì)直接影響到導(dǎo)軌、主軸軸承的使用壽命，機(jī)床剛性和加工性能。為進(jìn)一步提高主軸箱的剛性，本發(fā)明的主軸箱結(jié)構(gòu)采用類似大型龍門機(jī)所用的滑枕式高剛性主軸箱結(jié)構(gòu)，其剛性好、可以承受更高轉(zhuǎn)速，加工性能也會(huì)有大幅提高。
[0029]綜上，本發(fā)明彎頭立柱鉆銑加工中心，通過(guò)在床身上設(shè)置有一呈倒L狀的彎頭立柱，并在彎頭立柱的彎頭部分形成呈凹形的安裝凹槽，安裝凹槽內(nèi)可分離連接固定主軸箱，安裝凹槽的兩個(gè)側(cè)壁上分別固定有一線軌滑塊，主軸箱對(duì)應(yīng)線軌滑塊的位置處固定有一可沿Z軸方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌，通過(guò)線軌滑塊與線性導(dǎo)軌的耦合可使主軸箱被夾持在安裝凹槽內(nèi)并可沿其重心方向做鉛錘運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明彎頭立柱鉆銑加工中心，有別于傳統(tǒng)鉆銑加工中心所采用的直立柱，使用彎頭立柱可最大限度的減少偏載力矩和懸伸力矩對(duì)主軸箱運(yùn)動(dòng)精度、靜態(tài)精度和和加工精度的的影響，從而使主軸箱能在零懸臂力矩的情況下，沿鉛垂方向高速運(yùn)行，解決了主軸箱故有的懸臂力矩所造成的主軸箱的低頭問(wèn)題、主軸箱的平衡問(wèn)題，很好的解決了主軸箱高速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象。
[0030]雖然對(duì)本發(fā)明的描述是結(jié)合以上具體實(shí)施例進(jìn)行的，但是，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員能夠根據(jù)上述的內(nèi)容進(jìn)行許多替換、修改和變化、是顯而易見的。因此，所有這樣的替代、改進(jìn)和變化都包括在附后的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種彎頭立柱鉆銑加工中心，包括床身(I)、滑鞍(2)和工作臺(tái)(3)，其特征在于，所述床身(I)的上方垂直設(shè)置有一呈倒L狀的彎頭立柱(12)，所述彎頭立柱(12)的頂部彎頭部分的尾端端部?jī)?nèi)凹形成一沿垂直方向上下延伸的安裝凹槽(121)，所述安裝凹槽(121)內(nèi)連接有一沿Z軸方向設(shè)置的主軸箱(8)，所述主軸箱(8)內(nèi)安裝有主軸總成(14);所述安裝凹槽(121)相對(duì)所述主軸箱(8)的兩個(gè)側(cè)壁上分別利用第一螺釘(19)固定有一線軌滑塊(16)，所述主軸箱(8)對(duì)應(yīng)所述線軌滑塊(16)的位置處分別利用第二螺釘(20)固定有一沿Z軸方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌(18)，所述線性導(dǎo)軌(18)與所述線軌滑塊(16)相耦合可使所述主軸箱(8)被夾持在所述安裝凹槽(121)內(nèi)并可沿其重心方向做鉛錘運(yùn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎頭立柱鉆銑加工中心，其特征在于，所述彎頭立柱(12)的頂部彎頭部分還安裝有Z向傳動(dòng)模塊(9)和Z向滾珠進(jìn)給絲桿(13)，所述Z向傳動(dòng)模塊(9)驅(qū)動(dòng)所述Z向滾珠進(jìn)給絲桿(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)所述主軸箱(8)沿鉛錘方向在所述安裝凹槽(121)內(nèi)做上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彎頭立柱鉆銑加工中心，其特征在于，所述主軸箱(8)的尾端設(shè)置有刀庫(kù)支架(7)、刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)和刀庫(kù)(4);所述主軸箱(8)的外側(cè)安裝有可供所述刀庫(kù)(4)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向板(5);所述刀庫(kù)支架(7)的一端與所述導(dǎo)向板(5)固定連接、另一端與所述刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)的一端固定連接，所述刀庫(kù)擺動(dòng)架(6)的另一端與所述刀庫(kù)(4)固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彎頭立柱鉆銑加工中心，其特征在于，所述主軸箱(8)內(nèi)還安裝有用于刀具交換時(shí)松開被拉緊的刀具的打刀臂(10)和打刀凸輪(11);所述主軸箱(8)的尾端且靠近所述主軸總成(14)的位置處還設(shè)置有用于清潔所述刀庫(kù)(4)上的刀具的噴嘴(15)。
【文檔編號(hào)】B23B19/00GK106002310SQ201610590080
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月23日
【發(fā)明人】許祥泰
【申請(qǐng)人】惠州華數(shù)控技術(shù)研究院有限公司, 惠州華一數(shù)控技術(shù)研究院有限公司, 惠州市華智能制造機(jī)械有限公司, 惠州市華一智能制造機(jī)械有限公司