專利名稱：箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)加工中心的橫梁一般有兩種定梁式和動(dòng)梁式。定梁式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 易于制造和調(diào)試，但加工速度比較低；動(dòng)梁式龍門機(jī)床加工速度比較快，行 程也較定梁式龍門機(jī)床大得多。
此外，定梁式龍門機(jī)床的橫梁固定在兩個(gè)立柱上，為了達(dá)到相應(yīng)的剛性， 橫截面積通常比較大，內(nèi)部的筋板也比較厚，因此，質(zhì)量和體積均比較大， 不利于節(jié)約材料和節(jié)省能源。
橫梁是機(jī)床的重要部件，機(jī)床三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過其傳動(dòng)，是運(yùn)動(dòng) 部分的基礎(chǔ)部件，對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、精度都有影響。重量大影響加速度；重量輕， 剛性不足，振動(dòng)加強(qiáng)，影響機(jī)床性能，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于動(dòng)梁式龍門機(jī)床，由于橫梁在加工過程中需要頻繁的起、停、加減 速，需要承受很大的附加慣性力。對(duì)于高速機(jī)床而言，加工時(shí)間的70%用于 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，真正用于切削的時(shí)間只有30%。此外，橫梁由于自身 重力產(chǎn)生的變形也是影響機(jī)床精度的一個(gè)很大的因素。所以，橫梁剛度好， 質(zhì)量輕，是提高動(dòng)梁式龍門機(jī)床加工效率和加工精度的重要條件。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，它結(jié)構(gòu)新穎，強(qiáng)度和 剛性好，滿足數(shù)控機(jī)床工作要求；重量輕，變形小，穩(wěn)定性好，適宜作高速 運(yùn)動(dòng)部件，能保證加工工件有良好的加工精度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，橫梁主體為中空的多 箱體復(fù)合結(jié)構(gòu)，主體的前部的上下部位分別設(shè)置有可與X向?qū)к壟浜习惭b 的X向?qū)к壈惭b面，主體的前部中間設(shè)置有一凹槽，所述凹槽的一側(cè)設(shè)置 有電機(jī)安裝座，凹槽的另一側(cè)設(shè)置有軸承套安裝座；主體的下部設(shè)置有可與
3Y向滑塊配合安裝的Y向滑塊安裝面；主體上還設(shè)置有多個(gè)減重孔。 以下對(duì)上述技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明 所述橫梁主體上表面設(shè)置有上表面減重孔。 所述橫梁主體下表面設(shè)置有下表面減重孔。 所述橫梁主體后表面設(shè)置有后表面減重孔。 所述橫梁主體側(cè)面設(shè)置有側(cè)面減重孔。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
1、 本實(shí)用新型的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，為了盡最大程度地提高橫梁的剛度， 提高切削速度，大范圍的采用了中空的多箱體復(fù)合的箱中箱結(jié)構(gòu)，在提高橫 梁剛度的同時(shí)降低其重量，既達(dá)到定梁式的高剛度，又有動(dòng)梁式的低慣量。
2、 本實(shí)用新型的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，最大限度地增大了 X軸直線導(dǎo)軌安 裝的中心距，使得溜板安裝得更加穩(wěn)固。
3、 本實(shí)用新型的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，采用多箱體復(fù)合的箱中箱結(jié)構(gòu)，能 夠較多地減少筋板、減薄筋板，減輕重量，提高剛度，節(jié)能環(huán)保。經(jīng)優(yōu)化設(shè) 計(jì)，只在受力較嚴(yán)重的位置設(shè)置小型圓弧型板。
4、 本實(shí)用新型的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，其導(dǎo)軌安裝面盡量前伸，設(shè)計(jì)時(shí)將 受力點(diǎn)盡量靠近主軸安裝，克服了主軸加工時(shí)的切削力，使得切削振動(dòng)得以 抑制。
5、 本實(shí)用新型的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，加寬了橫向?qū)к壍闹行木?，?duì)來自 z軸的運(yùn)動(dòng)、重量、切削力進(jìn)行克服，以求達(dá)到減小靜載荷和動(dòng)載荷對(duì)橫梁
精度的影響，保證了加工的工件有良好的加工精度。
6、 本實(shí)用新型的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，通過有限元分析及拓?fù)鋬?yōu)化對(duì)橫梁
結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了材料的最佳分配方案，承載部分保留或加強(qiáng)，非承 載部分去除或削弱。強(qiáng)度和剛性達(dá)到設(shè)計(jì)要求，重量輕，變形小，穩(wěn)定性好， 適宜作高速運(yùn)動(dòng)部件。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述:
圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型的斷面結(jié)構(gòu)圖(從背面觀察)；圖3為本實(shí)用新型與Y向滑塊安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型與X向?qū)к壈惭b時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型與軸承套安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本實(shí)用新型與電機(jī)座安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為安裝有本實(shí)用新型的數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)； 圖8為安裝有本實(shí)用新型的數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖(立體)。 其中1Y向滑塊安裝面；2電機(jī)安裝座；3X向?qū)к壈惭b面；4橫梁 主體；5上表面減重孔；6側(cè)面減重孔；7軸承套安裝座；11床身；12直 驅(qū)式雙軸精密轉(zhuǎn)臺(tái)；13龍門架；14橫梁；15溜板；16復(fù)合式主軸箱； 17主軸；18刀庫；19排屑器；21Y向滑塊；22 Y向?qū)к墸?5X向?qū)к墸?br> 26軸承套；27電機(jī)座。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖l、圖2所示， 一種箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，橫梁主體4為中空
的多箱體復(fù)合的箱中箱結(jié)構(gòu)，橫截面外形上大體為四邊形與梯形結(jié)合的結(jié) 構(gòu)。
主體4的前部的上下部位分別設(shè)置有可與X向?qū)к?5配合安裝的X向 導(dǎo)軌安裝面3，橫梁主體4與X向?qū)к?5的安裝結(jié)構(gòu)如圖4所示。本實(shí)施 例中，特別加寬了上下兩個(gè)X向?qū)к壈惭b面3的距離，對(duì)來自Z軸的運(yùn)動(dòng)、 重量、切削力進(jìn)行克服，以求達(dá)到減小靜載荷和動(dòng)載荷對(duì)橫梁精度的影響， 保證了加工的工件有良好的加工精度。
橫梁主體4的前部中間設(shè)置有一凹槽，凹槽的一側(cè)設(shè)置有電機(jī)安裝座2, 凹槽的另一側(cè)設(shè)置有軸承套安裝座7。橫梁主體4與電機(jī)座27的安裝結(jié)構(gòu) 如圖6所示，橫梁主體4與軸承套26的安裝結(jié)構(gòu)如圖5所示。
橫梁主體4的下部設(shè)置有可與Y向滑塊21配合安裝的Y向滑塊安裝面 1。橫梁主體4與Y向滑塊21的安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。Y向滑塊安裝面1 盡量前伸，這樣能使受力點(diǎn)盡量靠近主軸安裝，克服了主軸加工時(shí)的切削力， 使得切削振動(dòng)得以抑制。
并且，橫梁主體4上的上表面、下表面、后表面、側(cè)面等多處位置都設(shè) 置有減重孔。
5該橫梁主體4為一次澆注而成，材質(zhì)為鑄鐵，設(shè)計(jì)通過有限元分析及拓 撲優(yōu)化對(duì)橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了材料的最佳分配方案，承載部分保留 或加強(qiáng)，非承載部分去除或削弱。強(qiáng)度和剛性達(dá)到設(shè)計(jì)要求，重量輕，變形 小，穩(wěn)定性好，適宜作高速運(yùn)動(dòng)部件。
如圖7、圖8所示，描述了一種安裝有本實(shí)用新型的數(shù)控機(jī)床，該機(jī)床 的基礎(chǔ)為整體式床身11，床身11的上方固定有龍門架13。龍門架13的前 部裝有直驅(qū)式雙軸精密轉(zhuǎn)臺(tái)12(包含機(jī)床的兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸A軸和C軸)，龍門 架13的上面裝有本實(shí)用新型的橫梁14，橫梁14可前后運(yùn)動(dòng)(Y軸)。橫梁 14的前部裝有溜板15，可左右移動(dòng)(X軸)。溜板15前面裝有復(fù)合式主軸 箱16，復(fù)合式主軸箱16下部的孔內(nèi)固定有主軸17，復(fù)合式主軸箱16可上 下移動(dòng)(Z軸)。刀庫18位于床身ll和龍門架13之間的空腔內(nèi)。排屑器19 的油箱部分位于床身11的左側(cè)，排屑器19的鏈板槽部分位于床身11內(nèi)部， 如圖7虛線部分所示。
應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于經(jīng)充分說明的本實(shí)用新型來說，還可具有多種變換及改 型的實(shí)施方案，并不局限于上述實(shí)施方式的具體實(shí)施例。上述實(shí)施例僅僅作 為本實(shí)用新型的說明，而不是限制?？傊緦?shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)包括那 些對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。
權(quán)利要求1.一種箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，其特征在于橫梁主體(4)為中空的多箱體復(fù)合結(jié)構(gòu)，主體(4)的前部的上下部位分別設(shè)置有可與X向?qū)к壟浜习惭b的X向?qū)к壈惭b面(3)，主體(4)的前部中間設(shè)置有一凹槽，所述凹槽的一側(cè)設(shè)置有電機(jī)安裝座(2)，凹槽的另一側(cè)設(shè)置有軸承套安裝座(7)；橫梁主體(4)的下部設(shè)置有可與Y向滑塊配合安裝的Y向滑塊安裝面(1)；橫梁主體(4)上還設(shè)置有多個(gè)減重孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，其特征在于所述橫梁主體(4)上表面設(shè)置有上表面減重孔(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，其特征在于所述橫梁主體下表面設(shè)置有下表面減重孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，其特征在于所述橫梁主體(4)后表面設(shè)置有后表面減重孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，其特征在于所述橫梁主體(4)側(cè)面設(shè)置有側(cè)面減重孔(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種箱中箱結(jié)構(gòu)橫梁，橫梁主體(4)為中空的多箱體復(fù)合結(jié)構(gòu)，主體(4)的前部的上下部位分別設(shè)置有可與X向?qū)к壟浜习惭b的X向?qū)к壈惭b面(3)，主體(4)的前部中間設(shè)置有一凹槽，所述凹槽的一側(cè)設(shè)置有電機(jī)安裝座(2)，凹槽的另一側(cè)設(shè)置有軸承套安裝座(7)；主體(4)的下部設(shè)置有可與Y向滑塊配合安裝的Y向滑塊安裝面(1)；橫梁主體(4)上的上表面、下表面、后表面、側(cè)面等多處位置都設(shè)置有減重孔。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)新穎，大范圍的采用了中空的多箱體復(fù)合的箱中箱結(jié)構(gòu)，在提高橫梁剛度的同時(shí)降低其重量；強(qiáng)度和剛性好，重量輕，變形小，穩(wěn)定性好，適宜作高速運(yùn)動(dòng)部件，能保證加工工件有良好的加工精度。
文檔編號(hào)B23Q1/01GK201346701SQ20092003781
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者華 余, 盧秉恒, 明 周, 周宏志, 康 王, 王銳剛, 趙萬華 申請(qǐng)人:蘇州江南電梯(集團(tuán))有限公司;蘇州秉創(chuàng)科技有限公司;西安交通大學(xué)蘇州研究院