專利名稱：一種立式加工中心主軸箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種立式加工中心主軸箱，具體涉及一種用于承受重切削載荷 的大型立式加工中心主軸箱。
背景技術(shù)：
立式加工中心主軸系統(tǒng)主要由機(jī)械和電氣控制兩部分組成，機(jī)械部分是最終執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，它是保證數(shù)控機(jī)床性能要求和精度要求的重要因素。主軸箱是數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)件，它 的基本功能是支承承載和保持主軸部件的相對(duì)位置。立式加工中心集粗、精加工于一體，主軸箱既要能夠承受粗加工時(shí)大吃刀、大走刀 的最大切削力、又要能夠保證精加工時(shí)的高精度。因此對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在強(qiáng)度、剛度、抗振性、熱 變形和內(nèi)應(yīng)力等都提出了很高的要求。選取有利的截面形狀和肋板形式及布局是為了保證支承件的剛度和強(qiáng)度，減輕重 量和節(jié)省材料。支承件承受載荷的情況雖然復(fù)雜，但不外乎拉、壓、彎、扭四種形式及其組 合。當(dāng)受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷時(shí)，支承件的變形不但與截面面積大小有關(guān)，而且與截面形狀，即 與截面的慣性矩有很大的關(guān)系。目前，國(guó)內(nèi)外很多立式加工中心的主軸箱主要采用上下、左右近似對(duì)稱矩形等截 面結(jié)構(gòu)，參見說明書附圖3、圖4，一般包括絲桿螺母座、導(dǎo)軌滑塊安裝座、后座、與后座一 體結(jié)構(gòu)的左壁、右壁及上壁、下壁、前端面。所述左壁、右壁的之間和上壁、下壁設(shè)有多條縱 向肋板和橫向肋板，橫向肋與縱向肋垂直相交。所述下壁靠近前端面一側(cè)設(shè)有主軸安裝座， 在所述左壁、右壁及上壁、下壁與后座連接處設(shè)有多條加強(qiáng)肋。然而，上述主軸箱結(jié)構(gòu)的立式加工中心存在如下缺點(diǎn)(1)實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在加工大型工件過程中，當(dāng)立式加工中心粗加工時(shí)大吃刀、 大走刀承受大切削力時(shí)，主切削力主要集中在主軸安裝座上，壁與后座連接處承受巨大的 彎矩，造成主軸箱變形過大，剛度不夠。(2)在機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間工作過程中，主軸產(chǎn)生的大量的熱量，該形式的主軸箱前端面的 結(jié)構(gòu)熱量不易于排出，容易造成主軸產(chǎn)生熱變形。(3)該結(jié)構(gòu)形式，在機(jī)床進(jìn)行精加工，主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主軸箱的固有頻率與主軸 轉(zhuǎn)動(dòng)頻率接近，容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，使切削顫振，嚴(yán)重影響了零件的加工精度和表面質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型目的是提供一種立式加工中心主軸箱，剛度強(qiáng)，散熱 佳，有效減少加工過程中的共振和顫抖現(xiàn)象。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的一種立式加工中心主軸箱，包括導(dǎo)軌滑塊安裝座、后座、與所述后 座一體結(jié)構(gòu)的左壁、右壁及上壁、下壁，所述下壁靠近前端面一側(cè)設(shè)有主軸安裝座，所述左 壁、右壁的之間設(shè)有橫向肋板，所述上壁、下壁之間設(shè)有一組縱向肋條和一組縱向肋板，所
3述橫向肋與縱向肋垂直相交，其特征在于所述左壁、右壁、前端面與主軸安裝座連接處設(shè) 有清砂槽，形成一組肋條組成的加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述上壁、下壁之間設(shè)有四縱向肋條和五個(gè)縱向肋板。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述左壁、右壁、前端面與主軸安裝座之間通過肋相 連；所述主軸安裝座與內(nèi)部肋之間又構(gòu)成類似“米型肋”結(jié)構(gòu)，之間夾角為35° 50°。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述左壁、右壁的橫向肋板與形成前端面加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu) 的最上端肋條等高度。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述左壁、右壁與前端面之間夾角為70° 80°，左 壁、右壁折彎處位于主軸箱前端面與后座中間處，其彎曲角度為160° 170°。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述左壁、右壁與前端面之間夾角為75°，左壁、右壁 折彎處位于主軸箱前端面與后座中間處，其彎曲角度為165°在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述上壁、下壁之間的一塊縱向肋板位于左壁、右壁折彎處。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述左壁、右壁位于導(dǎo)軌滑塊安裝座豎向中線。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述左壁、右壁截面從前端面到后座逐漸放大，所述左 壁、右壁變截面始于主軸安裝座中心軸線處。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述橫肋板和縱向肋板開設(shè)清砂孔，所述清砂孔為方 形、圓形或長(zhǎng)圓形。本實(shí)用新型公開的一種立式加工中心主軸箱與傳統(tǒng)相似功能的主軸箱相比具有 如下優(yōu)點(diǎn)1)由于本實(shí)用新型的主軸安裝座外側(cè)開設(shè)清砂槽，設(shè)計(jì)成加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)形式，即在 保證了主軸承載剛度的條件下，增強(qiáng)了主軸的散熱性；2)由于本實(shí)用新型的主軸安裝座與內(nèi)部肋之間又構(gòu)成類似“米型肋”結(jié)構(gòu)，之間夾 角約為35° 50°，增強(qiáng)了主軸各個(gè)方向的剛度；3)由于本實(shí)用新型的左壁、右壁的橫向肋板與前端面形成的肋板等高度，增強(qiáng)了 主軸加工過程中力矩承載能力。4)由于本實(shí)用新型的左壁、右壁與前端面之間夾角為70° 80°，左壁、右壁 折彎處位于主軸箱前端面與后座中間處，其彎曲角度為160° 170°，形成類似“等強(qiáng)度 梁”，該結(jié)構(gòu)的主軸箱與同類型的相比，在保證相同強(qiáng)度條件下，具有用料少的特點(diǎn)。5)由于本實(shí)用新型的上壁、下壁之間縱向肋板位于左壁、右壁折彎處，所述左壁、 右壁變截面始于主軸安裝座中心軸線處，增強(qiáng)了整個(gè)主軸箱的承載能力。綜上，通過CAE仿真分析技術(shù)驗(yàn)證該實(shí)用新型主軸箱部件與以往的結(jié)構(gòu)相比，其 各向靜剛度可提高60%以上，且其動(dòng)態(tài)性能也有30%左右的提高。本實(shí)用新型技術(shù)方案從根本上解決了因主軸箱變形大，及固有頻率與主軸電機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)頻率接近而造成的切削顫振等問題，從而提高了工件的加工精度和表面質(zhì)量。
圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖2為圖1實(shí)施例的內(nèi)部剖視4[0032]圖3為背景技術(shù)中主軸箱的立體圖；圖4為圖3背景技術(shù)中主軸箱的剖視圖。圖中1為絲桿螺母座，2為導(dǎo)軌滑塊安裝座，3為后座，4為左壁，5為右壁，6為上 壁，7為下壁，8為橫向肋板，9 12為縱向肋條，13 17為縱向肋板，18為前端面，19為主 軸安裝座，20為清砂槽，21 24為肋條；001為絲桿螺母座，002為導(dǎo)軌滑塊安裝座，003為后座，004為左壁，005為右壁， 006為上壁，007為下壁，008為前端面，009為縱向肋板，010為橫向肋板，011主軸安裝座， 012加強(qiáng)肋。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。如圖1、結(jié)合圖2所示，一種立式加工中心主軸箱，包括絲桿螺母座1、導(dǎo)軌滑塊 安裝座2、后座3、與后座3 —體結(jié)構(gòu)的左壁4、右壁5及上壁6、下壁7，所述左壁4、右壁5 的之間設(shè)有橫向肋板8，所述上壁6、下壁7之間設(shè)有四個(gè)縱向肋條9 12和五個(gè)縱向肋板 13 17，所述橫向肋與縱向肋垂直相交。所述下壁7靠近前端面18 —側(cè)設(shè)有主軸安裝座 19。所述左壁4、右壁5、前端面18與主軸安裝座19連接處設(shè)有清砂槽20，因此前端面 形成類似肋條結(jié)構(gòu)21 24，保證肋條厚度為25mm，主軸箱結(jié)構(gòu)左右完全對(duì)稱，利于主軸箱 散熱，減少熱變形及內(nèi)應(yīng)力的影響。所述主軸安裝座17與縱向肋條9 12，縱向肋板13 15，前端面肋條24之間構(gòu) 成似“米型肋”結(jié)構(gòu)，之間夾角約為35° 50°，增強(qiáng)主軸各個(gè)方向的剛度。所述左壁4、右壁5的橫向肋板8與前端面形成的肋板21等高度，增強(qiáng)了主軸加工 過程中力矩承載能力。所述左壁4、右壁5與主軸箱前端面18之間夾角約為75°，在左、右壁中間處彎曲 角度約為165° ；左壁4、右壁5通過滑塊安裝座3豎向中線，其截面從前端面18到后座3 逐漸放大，變截面始于主軸安裝座19中心軸線處；上壁6、下壁7之間縱向肋板17位于左 壁4、右壁5折彎處；綜上形成類似“等強(qiáng)度梁”，從而增強(qiáng)了整個(gè)主軸箱的承載能力。橫肋板8和縱向肋板13 17開設(shè)清砂孔，清砂孔可以為方形、圓形或長(zhǎng)圓形。
權(quán)利要求一種立式加工中心主軸箱，包括絲桿螺母座(1)、導(dǎo)軌滑塊安裝座(2)、后座(3)、與所述后座(3)一體結(jié)構(gòu)的左壁(4)、右壁(5)及上壁(6)、下壁(7)，所述下壁(7)靠近前端面(18)一側(cè)設(shè)有主軸安裝座(19)，所述左壁(4)、右壁(5)的之間設(shè)有橫向肋板(8)，所述上壁(6)、下壁(7)之間設(shè)有一組縱向肋條和一組縱向肋板，所述橫向肋與縱向肋垂直相交，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5)、前端面(18)與主軸安裝座(19)連接處設(shè)有清砂槽(20)，形成一組肋條組成的加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述上壁(6)、下壁(7) 之間設(shè)有四縱向肋條和五個(gè)縱向肋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5)、 前端面(16)與主軸安裝座(19)之間通過肋相連；所述主軸安裝座(19)與內(nèi)部肋之間又構(gòu) 成類似“米型肋”結(jié)構(gòu)，之間夾角為35° 50°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5) 的橫向肋板(8)與形成前端面(18)加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)的最上端肋條(21)等高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5) 與前端面(18)之間夾角為70° 80°，左壁(4)、右壁(5)折彎處位于主軸箱前端面(18) 與后座(3)中間處，其彎曲角度為160° 170°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5) 與前端面(18)之間夾角為75°，左壁(4)、右壁(5)折彎處位于主軸箱前端面(18)與后座 (3)中間處，其彎曲角度為165°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述上壁(6)、下壁(7) 之間的一塊縱向肋板(17)位于左壁(4)、右壁(5)折彎處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5) 截面從前端面(18)到后座(3)逐漸放大，所述左壁(4)、右壁(5)變截面始于主軸安裝座 (19)中心軸線處。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述左壁(4)、右壁(5) 位于導(dǎo)軌滑塊安裝座(2)豎向中線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的立式加工中心主軸箱，其特征在于所述橫肋板(8)和縱向 肋板開設(shè)清砂孔，所述清砂孔為方形、圓形或長(zhǎng)圓形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于立式加工中心主軸箱結(jié)構(gòu)，包括絲桿螺母座、導(dǎo)軌滑塊安裝座、主軸安裝座、后座、與后座一體結(jié)構(gòu)的左、右及上、下壁，所述左、右壁的之間設(shè)有橫向肋板，所述上、下壁之間設(shè)有一組縱向肋條，一組縱向肋板，橫向肋與縱向肋垂直相交，所述下壁前端設(shè)有主軸安裝座，所述左壁、右壁、前端面與主軸安裝座連接處設(shè)有清砂孔。本實(shí)用新型從根本上解決了因主軸箱變形大，及固有頻率與主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率接近而造成的切削顫振等問題，從而提高了工件的加工精度和表面質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23B19/02GK201735808SQ20102023238
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者余國(guó)民, 盧強(qiáng), 席晨飛, 李軍強(qiáng), 錢琪 申請(qǐng)人:蘇州紐威機(jī)床設(shè)計(jì)研究院有限公司;紐威數(shù)控裝備(蘇州)有限公司