一种立式加工中心制造技术

本发明专利技术公开了一种立式加工中心，包括均采用矿物胶凝材料浇铸而成的床身、立柱、滑鞍、滑枕、工作台以及支座；床身上设置有用于驱动工作台在床身上沿Y轴方向运动的工作台驱动装置；立柱为对称龙门结构，包括龙门左立柱、龙门右立柱以及龙门横梁组成，龙门横梁上设置有用于驱动滑鞍沿X轴方向运动的滑鞍驱动装置；滑鞍上设置滑枕驱动装置；滑枕内部安装有刀具主轴和能够驱动刀具主轴工作的主轴电机。本发明专利技术公开的一种立式加工中心，降低热源对机床温度的影响，并降低了机床各部件的振动，减小了机床工作过程中各零部件产生的热变形，使机床能够在长时间的工作过程中保持稳定的几何精度、运动精度、定位精度和重复定位精度。定位精度和重复定位精度。定位精度和重复定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种立式加工中心


[0001]本专利技术涉及立式加工中心
，尤其涉及一种立式加工中心。

技术介绍

[0002]立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件；立式加工中心能完成铣、镗削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序，工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工，并且有多种换刀或选刀功能，生产效率高。由于灰铸铁具有强度高、耐磨性好等优点，因此常用于现有数控机床的床身、导轨、滑鞍、滑枕、立柱等受力较大的铸件的制造。
[0003]灰铸铁HT150密度为7g/cm3，热膨胀系数为11.1
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10
‑8/℃，热导率为45w/(m.K)，当机床的温度较高，超过灰铸铁铸造的部件的规定温度时，机床上采用灰铸铁铸造的部件(如，床身、立柱、滑鞍、滑枕以及导轨)在机床内部热量和外部热量的影响下，产生如下两方面的问题：一方面，会使机床的主要部件，如床身、立柱、滑鞍、滑枕以及导轨等发生形变量，从而破坏机床的加工精度，影响工件的加工质量；另一方面，会使不同的相对运动零部件之间的配合间隙发生变化，影响机床的运动精度，甚至干扰机床的正常工作。
[0004]能够影响机床的热量来源有多处，其中内部热量主要来源于机床本身产生的热量，如电机长时间工作所产生的热，这些热量一方面通过电机固定装置，如电机座，传递给机床，另一方面也会通过热辐射影响电机周围的部件，如床身、滑鞍、或滑枕等部件；坐标轴传动和运动过程中会产生摩擦热，摩擦热直接作用于运动副，导轨、丝杠、螺母以及螺母座等部件既是产生摩擦热的部件，又是受摩擦热影响的部件；外部热量主要来源于外界对机床的热传递或热辐射而引起的发热，如切削工件产生的切削热。切削过程中刀尖点处始终产生热量，热量始终从刀尖点向加工区域内辐射，刀尖点在加工区域内的运动轨迹不确定，受刀尖点热源影响的温度变化不确定，由于刀尖点位置和刀尖点辐射的热量的不断变化，造成加工区域内的温度分布不均匀、热辐射方向无规律、热扩散不均匀，使位于加工区域内的机床部件上产生不均匀的温度场。
[0005]尽管切削液会带走大部分的切削热，但是，切削液携带的热量仍然会有一部分传递给机床的其他部件，由于不均匀的温度场的存在使得热辐射方向无规律，热扩散不均匀，从而使机床的其他部件受热不同，造成机床的其他部件发生不同程度的热变形，如床身上表面比床身下表面温度高而形成温差，床身将弯曲变形，床身上表面成中凸状，使得安装在床身上导轨的直线性受到影响，此外立柱也会因为床身的热变形而产生相应的位置变化，从而破坏机床原有的几何精度，引起了加工误差。除了切削热以外，机床的使用环境温度也会对机床的几何精度产生一定的影响。
[0006]由于，机床在工作过程中，始终受到内部热源和外部热源的影响，并且内部热源和外部热源产生的热辐射均为非线性、无规律的，所以，机床始终会受到不稳定、不确定的热
影响，其床身、立柱、滑鞍、滑枕、工作台等主要部件以及导轨、丝杠、螺母以及螺母座等传动部件在热量的影响下，容易产生温度的变化，进而产生形变，所以，现有的机床难以在长时间的工作过程中，保证稳定的几何精度，而机床的几何精度综合反应机床各关键零、部件及其组装后的综合几何形状和位置误差，包括部件自身精度和部件之间的相互位置精度。
[0007]因此，急需提出一种立式加工中心，解决现有的机床受到不稳定、不确定的热源影响，造成各部件发生不同程度形变，难以使机床在长时间的工作过程中保持稳定的几何精度的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术公开了一种立式加工中心，解决现有的机床受到不稳定、不确定的热源影响，造成各部件发生不同程度形变，难以使机床在长时间的工作过程中保持稳定的几何精度的问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0010]一种立式加工中心，包括床身、立柱、滑鞍、滑枕、工作台以及支座，所述床身、立柱、滑鞍、滑枕、工作台以及支座均采用矿物胶凝材料浇铸而成；
[0011]所述床身上设置有用于驱动工作台在床身上沿Y轴方向运动的工作台驱动装置；
[0012]所述立柱固定在床身上，所述立柱为对称龙门结构，包括龙门左立柱、龙门右立柱以及龙门横梁组成，所述龙门横梁上设置有用于驱动所述滑鞍沿X轴方向运动的滑鞍驱动装置；
[0013]所述滑鞍上设置能够驱动所述滑枕沿Z轴方向滑动的滑枕驱动装置；
[0014]所述滑枕内部安装有刀具主轴和能够驱动刀具主轴工作的主轴电机。
[0015]优选的，所述矿物胶凝材料选自铸石或发泡水泥。
[0016]通过采用上述技术方案，相比于传统的灰铸铁，本申请通过采用矿物胶凝材料浇铸床身、立柱、滑鞍、滑枕和工作台以及支座，矿物胶凝材料的在受热的状况下，热导率降低仅为灰铸铁的1/20，单位时间内，采用矿物胶凝材料铸件的机床对温度的变化小于采用灰铸铁零件的机床对温度的变化，使机床的铸件形变量较小，保证了机床的几何精度；同时，由于机床工作时，滑鞍、滑枕等运动部件运动过程中容易产生振动，使运动部件自身以及其连接部件同步振动，降低运动部件的重复定位精度和相对位置精度，进而影响加工精度，矿物胶凝材料具有良好的减振性能，能够降低运动部件及其连接部件的振动幅度，使相邻部件之间的相对位置保持稳定，从而使相对运动的部件之间的配合间隙不易发生变化，保证了相对运动的部件之间的重复定位精度。通过降低热源对机床温度的影响，并降低了机床各部件的振动幅度，减小了机床工作过程中各零部件产生的形变，使机床能够在长时间的工作过程中保持稳定的几何精度、定位精度以及重复定位精度。
[0017]进一步地，所述床身、立柱、滑鞍、滑枕和工作台以及支座的上分别预设有若干金属嵌件，所述金属嵌件为安装其他工件提供接口；若干所述金属嵌件均匀且对称分布。
[0018]通过采用上述技术方案，由于传统的床身、立柱、滑鞍、滑枕和工作台以及支座铸件分别采用铸铁材质制成，可以通过在成型后的铸件上打孔、焊接等操作实现铸件和铸件之间的连接；而改进后的床身、立柱、滑鞍、滑枕和工作台以及支座分别采用矿物胶凝材料浇铸而成，由于矿物胶凝材料自身的材料特性不易在成型后的铸件上进行打孔、焊接等操
作，从而不便于实现铸件和铸件之间的连接，通过在浇铸时将金属嵌件预设于凝胶材料的内部，使得金属嵌件和床身、立柱、滑鞍、滑枕和工作台以及支座等铸件一体成型，由于金属嵌件的存在为相邻铸件之间的安装以及铸件上其他工件的安装提供接口，为后续铸件之间的连接固定提供安装基础。由于金属嵌件均匀且对称分布，内部热量容易传导至金属嵌件上，使铸件的温度呈对称分布，进而使得机床的散热面积、导热途径和零件的质量等对称分布，能够在机床各铸件上产生均匀的温度场，此时机床各铸件的热辐射呈线性、规律的，减少机床的热变形量，进而保证机床的几何精度、运动精度、定位精度和重复定位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立式加工中心，包括床身(1)、立柱(2)、滑鞍(3)、滑枕(4)、工作台(5)以及支座(6)，其特征在于，所述床身(1)、立柱(2)、滑鞍(3)、滑枕(4)、工作台(5)以及支座(6)均采用矿物胶凝材料浇铸而成；所述床身(1)上设置有用于驱动工作台(5)在床身(1)上沿Y轴方向运动的工作台驱动装置；所述立柱(2)固定在床身(1)上，所述立柱(2)为对称龙门结构，包括龙门左立柱(21)、龙门右立柱(22)以及龙门横梁(23)组成，所述龙门横梁(23)上设置有用于驱动所述滑鞍(3)沿X轴方向运动的滑鞍驱动装置；所述滑鞍(3)上设置能够驱动所述滑枕(4)沿Z轴方向滑动的滑枕驱动装置；所述滑枕(4)内部安装有刀具主轴(42)和能够驱动刀具主轴(42)工作的主轴电机(43)。2.根据权利要求1所述的立式加工中心，其特征在于，所述床身(1)、立柱(2)、滑鞍(3)、滑枕(4)和工作台(5)以及支座(6)的内部分别预设有金属嵌件(8)，所述金属嵌件(8)为安装其他工件提供接口。3.根据权利要求2所述的立式加工中心，其特征在于，位于所述床身(1)的金属嵌件(8)包括地脚嵌件(841)和床身装配嵌件(842)以及床身管状嵌件(843)，所述地脚嵌件(841)能够于铸造后的床身上形成连接部，所述连接部用于安装能够支撑床身(1)的地脚；所述床身装配嵌件(842)开设有嵌件空腔，所述嵌件空腔内壁设有螺纹结构；所述床身管状嵌件(843)能够于床身内形成注胶孔(14)道；位于所述立柱(2)的金属嵌件(8)包括导轨嵌件(871)和立柱装配嵌件(8711)以及立柱管状嵌件(8712)，所述立柱装配嵌件(8711)开设有嵌件空腔，所述嵌件空腔内壁设有螺纹结构；所述立柱管状嵌件(8712)能够于立柱内形成排气孔(27)；通过注胶孔(14)道将结构胶注入立柱(2)和床身(1)之间的接合面处，使得所述立柱(2)和床身(1)采用结构胶粘结固定在一起。4.根据权利要求1所述的立式加工中心，其特征在于，所述滑鞍...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫兴林，任志辉，荆传思，鲍文禄，邓鑫，
申请(专利权)人：科德数控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：