本實用新型涉及機械制造技術領域,具體涉及機床制造,尤其是五軸聯動數控加工中心,特別是五軸聯動數控加工中心的底座。
背景技術:
隨著我國國民經濟迅速發展和國防建設的需要,對高檔數控機床提出了迫切的大量需求。機床是一個國家制造業水平的象征,而代表機床制造業最高水平的五軸聯動數控機床則從某種意義上說反映了一個國家的工業發展的整體狀況。
五軸聯動數控機床又稱為五軸聯動加工中心。加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心。立式加工中心的回轉軸有兩種方式,一種是工作臺回轉軸,另一種是依靠立式主軸頭的回轉。就前者而言,設置在底座上的工作臺可以環繞X軸回轉,定義為A軸,A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設有一個回轉臺,環繞Z軸回轉,定義為C軸,C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合,固定在工作臺上的工件除了底面之外,其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度,這樣又可以把工件細分成任意角度,加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動,就可加工出復雜的空間曲面。這種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單,主軸剛性非常好,制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大,承重也較小,特別是當A軸回轉大于等于90度時,工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。另一種是依靠立式主軸頭的回轉,主軸前端是一個回轉頭,能自行環繞Z軸360度,成為C軸,回轉頭上還有帶可環繞軸旋轉的A軸,一般可達±90度以上,實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸 加工非常靈活,工作臺也可以設計的非常大,客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。
中國發明專利申請200910028286公開了一種五軸聯動數控加工中心,包括床身,龍門架,其包含左右兩個龍門柱,以及設置于其間的龍門橫梁,龍門立柱前部安裝可使工作臺同時繞AC軸轉動的直驅式雙軸精密轉臺。所述龍門架上設置有可X向運動的橫梁,前部設置有Y向運動的溜板,溜板前部設有Z向運動的主軸。床身和龍門架之間的空腔內設有刀庫。據稱該發明具有占地少,節約空間,運行平穩,性能穩定,抗震性好,能長期保持精度等效果。
中國發明專利申請201310418350公開了一種五軸聯動加工機床,包括,其包括底座、龍門立柱、加工部、工作臺及擺動臺,所述龍門立柱安裝在所述底座上,所述加工部可移動地安裝在所述龍門立柱上,并位于所述底座的上方,所述底座上設置有第一導軌和第一驅動裝置,所述工作臺可移動地安裝在所述第一導軌上,并與所述第一驅動裝置連接,所述擺動臺安裝在所述工作臺上,所述擺動臺的擺動軸線平行于所述第一導軌的延伸方向。據稱該發明由于擺動臺的擺動軸線平行于第一導軌的延伸方向,因此當工作臺停止沿第一導軌移動時,擺動臺不會因慣性而產生不必要的擺動,從而可以避免鐘擺效應的產生,提高了加工精度。
然而,現有技術仍然存在底座受力不勻,易產生變形,機床穩定性不佳等問題。
技術實現要素:
本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的一個甚至多個技術問題。
本實用新型發明人意外發現,通過以下技術方案可以實現本實用新型的技術目的。
一種五軸聯動數控加工中心的底座,其特征在于,所述底座具有V形上表面(110)。
在一個優選的方面,所述底座的下表面包括七、九或十一個支撐腳(114,115)。
在一個優選的方面,其中一個支撐腳(114)位于立柱下方。
在一個優選的方面,其余支撐腳(115)平均分布于相對兩側。
在一個優選的方面,所述底座的結構主體包括應力結點(111)和應力分散輻條(112,113)。
在一個優選的方面,其中一部分應力分散輻條(112)指向位于底座下表面的支撐腳(114,115)。
在一個優選的方面,其中一部分應力分散輻條(113)垂直于下表面。
在一個優選的方面,所述底座的上表面包括兩條平行滑軌(117),所述滑軌相對于上表面的端部下沉,所述滑軌可以大致位于應力結點正上方。
在一個優選的方面,所述底座的結構主體呈網格(116)狀,包括縱橫交錯的加強筋條。
以上優選方面之間可以相互組合,各個方面中的技術特征亦可彼此組合。
和現有技術相比,本實用新型具有以下一項或多項優勢:
1.有效分散加工中心對底座產生的應力;
2.避免應力造成底座變形;
3.大大提高加工中心底座的使用穩定性及支撐剛性。
附圖說明
圖1是本實用新型一個具體實施方案的底座的立體示意圖;
圖2是本實用新型一個具體實施方案的底座沿YZ平面的截面圖;
圖3是本實用新型一個具體實施方案的底座的應力分散示意圖;
圖4是本實用新型一個具體實施方案的底座的立體示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方案結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1顯示了本實用新型涉及的五軸聯動數控加工中心的底座的一個具體實施方案。
五軸聯動數控加工中心(以下簡稱機床)可沿XYZ三軸滑動和AC兩軸轉動,并可沿XYZAC五軸聯動。五軸聯動數控機床一般包括以下部件:
底座;固定于底座上并可沿X軸滑動的橫向基座;固定于橫向基座上并可沿A軸和C軸轉動的工件臺;固定于底座上的立柱;固定于立柱上并可沿Y軸滑動的縱向基座;固定于縱向基座上并可沿Z軸滑動的主軸;和固定于立柱上的自動換刀系統。
參見圖1-4,底座采用最新的框架式設計,內部包括多個網格116,各個網格116由高剛性筋肋交錯疊加而成。底座的上表面110上安裝兩條平行導軌,用于支撐橫向基座,橫向基座的下表面安裝支撐滑塊,由此實現沿X軸的滑動。
由圖2清晰可見,兩條導軌的位置低于上表面兩側高度,相對于兩側下沉,由此底座的上表面110呈現馬鞍狀結構,整體具有V形截面形狀。這一結構設計可以使得機床運行時產生的應力集中于底座的下方,增加機床的穩定性。此外,如圖2-4所示,底座的下表面包括九個支撐腳,其中一個支撐腳114(僅顯示支撐腳的安裝位置)位于立柱12下方,其余支撐腳115平均分布于相對兩側,一側四個。
底座的結構主體包括應力結點111和應力分散輻條(112,113),其中一部分應力分散輻條匯聚于應力結點;其中一部分應力分散輻條112由應力結點111指向位于底座下表面的支撐腳(114,115);另一部分應力分散輻條113則由應力結點111指向下表面并與之垂直。
如圖3所示,這一設計可以使得機床的自重和運行過程中產生的應力均勻地分散于九個支撐腳,使機床運行平穩。底座上表面的兩條滑軌可以大致位于應力結點的正上方,使應力分散更為精準高效。
此外,內部筋條相互交錯支撐形成網格狀的高剛性架構可以很好地解決機床局部受力過大產生的局部變形問題。
本實施方案的底座設計可以大大提高機床的使用穩定性及支撐剛性。
需要說明的是,限于篇幅,本實用新型沒有詳細描述五軸聯動數控機床的更進一步的細節,然而這些技術方面的細節均在本領域技術人員的常識和能力范圍之內。本領域技術人員亦可參考本實用新型引用的現有技術文獻。本實用新型引用的文獻以全文引用的方式并入本文,仿佛原文引述于此。