CN101970172B - 机床 - Google Patents
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Abstract
一种机床,所述机床(11)具备竖立设置在地板面上,对安装了工具(T)的主轴(15)进行支承的主轴支承侧构造体(13);和与主轴支承侧构造体(13)相向地竖立设置在地板面上,对工件(W)进行支承的工件支承侧构造体(17),使工具(T)和工件相对移动,对工件进行加工。进而,由连结部件(41)连结主轴支承侧构造体(13)的上端部和工件支承构造体(17)的上端部。
Description
技术领域
本发明涉及使安装在被支承在主轴支承侧构造体上的主轴上的工具和被支承在与主轴支承侧构造体相向地配置的工件支承侧构造体上的工件相对移动对工件进行加工的机床。
背景技术
近年,航空机的机体的构成零件等为了减少接合部分而逐渐大型化。在加工这样的大型的构成零件时,像日本国专利第3939095号的说明书记载的那样,有利用下述机床的情况,所述机床具备竖立设置在地板面上、可移动地支承主轴的主轴支承侧构造体和以与主轴支承侧构造体相向的方式竖立设置在地板面上、支承工件的工具支承侧构造体,使安装在被支承在主轴支承侧构造体上的主轴上的工具和被支承在工件支承侧构造体上的工件相对移动对工件进行加工。
这样的主轴支承侧构造体及工件支承侧构造体为大型,成为仅地板面侧的端部被固定在地板面上,相反侧的端部即上端部为自由端的单臂支承构造。因此,由于通过加工时的工具和工件的接触而在主轴支承侧构造体和工件支承侧构造体之间相互作用的力即切削负荷,在主轴支承侧构造体及工件支承侧构造体可能产生挠曲。特别是力的作用点越是在上侧,主轴支承侧构造体及工件支承侧构造体的挠曲量即变形量越大。另外,在由于设置机床的室内的温度变化而在主轴支承侧构造体及工件支承侧构造体中产生了局部的热变形的情况下,也产生挠曲,特别是作为自由端的上端部的变形量变大。进而,由于被支承在主轴支承侧构造体上的主轴、被支承在工件支承侧构造体上的工件的重量、移动,各构造体也产生变形。
轴支承侧构造体的上端部和工件支承侧构造体的上端部的相对距离变化,则分别被支承的主轴及工具和工件的相对位置关系产生误差,存在成为使加工精度降低的原因的问题。特别是,若主轴支承侧构造体的挠曲的方向和工件支承侧构造体的挠曲的方向相反,则主轴支承侧构造体的上端部和工件支承侧构造体的上端部的相对距离的变化量变大,对加工精度带来的影响增大。
发明内容
因此,本发明的目的在于抑制在机床中相向配置的主轴支承侧构造体和工件支承侧构造体的变形对加工精度带来的影响。
根据本发明,提供一种机床,所述机床使工具和工件相对移动,对工件进行加工,其特征在于,主轴支承侧构造体,该主轴支承侧构造体具有固定在地板面上的后底座;竖立设置在该后底座上的左立柱和右立柱;和连接左立柱的上端部和右立柱的上端部的横梁,在相互正交的X轴、Y轴、Z轴方向可移动地对安装了工具的主轴进行支承;工件支承侧构造体,该工件支承侧构造体与上述主轴支承侧构造体相向,对工件进行支承,具有前底座和工作台,该前底座固定在地板面上;该工作台直立设置在该前底座上,能够将安装工件的托盘固定;和多个独立的连结部件,该多个独立的连结部件该连结上述主轴支承侧构造体的横梁的前部和比上述横梁低的上述工件支承侧构造体的工作台的上部的被形成为拱形状。
在上述机床中,最好是在上述连结部件的内部设置流体通路,控制在上述流体通路中流通的流体的温度,以便将上述连结部件维持为一定的长度。
例如,也可以以将上述连结部件的温度维持在预定的范围的方式控制在上述流体通路中流通的流体的温度,还可以控制在上述流体通路中流通的流体的温度,以便抵消由作用于上述连结部件的外力产生的上述连结部件的伸缩变形。
根据本发明,由于由连结部件连结主轴支承侧构造体的上端部和工件支承侧构造体的上端部,所以,即使在各构造体变形而挠曲的情况下,也能够限制上端部间的相对位置关系,抑制相对位置的变化,进行高精度的加工。
附图说明
下面,参照附图,基于本发明的实施方式进一步详细说明本发明的上述及其它的目的、特征、优点。
图1是基于本发明的机床的侧视图。
图2是从箭头的方向看图1的沿线II-II截面的向视剖视图。
具体实施方式
为了实施发明的优选方式
下面,参照附图,说明本发明的机床的优选实施方式。在下面的说明中,只要没有特别的说明,前侧就是指具有加工功能的面侧,背侧就是指与具有加工功能的面的相反侧。另外,如图1所示,将机床的长度方向即左右方向定义为X轴方向,将垂直方向即上下方向定义为Y轴方向,将与X轴及Y轴方向垂直的方向即前后方向定义为Z轴方向。
参照图1及图2,机床11具备竖立设置在地板面上并在X轴、Y轴及Z轴方向可移动地支承主轴15的主轴支承侧构造体13;在主轴支承侧构造体13之前与其相向地竖立设置在地板面上、支承工件W的工件支承侧构造体17;设置在主轴支承侧构造体13和工件支承侧构造体17之间的作为切屑排出组件的切屑输送机19。
主轴支承侧构造体13具备固定地设置在地板面上的后底座21;从工件支承侧构造体17侧看竖立设置在后底座21的右端部的右立柱23;从工件支承侧构造体17侧看竖立设置在后底座21的左端部的左立柱25;以将右立柱23的上端部和左立柱25的上端部连接的方式在水平方向延伸的横梁27;在X轴方向(左右方向)可移动地被支承在后底座21和横梁27之间的X轴滑块29;在Y轴方向(上下方向)可移动地被支承在X轴滑块29上的Y轴滑块31;在Z轴方向可移动地被支承在Y轴滑块31上的主轴头33;可旋转地被支承在主轴头33上、安装工具T的主轴15。
另外,右立柱23、左立柱25及横梁27既可以作为分开的构成零件形成,也可以将右立柱23、左立柱25及横梁27一体地形成,例如 作为在中央设置了开口部的大致C字形状的一个构成零件形成。
X轴滑块29被形成为从工件支承侧构造体17侧看在其中央设置了在Y轴方向延伸的细长的贯通开口部29a的框形状,能够沿形成在后底座21及横梁27上的X轴导向部件(未图示)由马达和滚珠丝杠的组合、线性马达等在后底座21和横梁27之间在X轴方向驱动。
Y轴滑块31能够沿设置在框形状的X轴滑块29的开口部29a的左右两侧的在Y轴方向延伸的Y轴导向部件(未图示)由马达和滚珠丝杠的组合、线性马达等在Y轴方向驱动。
在Y轴滑块31上,支承着沿在Z轴方向延伸的Z轴导向部件(未图示)由马达和滚珠丝杠的组合、线性马达等在Z轴方向驱动的主轴头33,主轴15绕在Z轴方向延伸的旋转轴线可旋转地被支承在此主轴头33上。
另一方面,工件支承侧构造体17具备在地板面上夹着切屑输送机19设置在后底座21之前的前底座35和设置在前底座35上的工作台37。在工作台37上能够固定安装了工件W的托盘P。工作台37也可以具备使托盘P绕在Z轴方向延伸的旋转轴线旋转的机构。
本发明的机床11,通过这样的结构,使被支承在工件支承侧构造体17上的工件W和被支承在主轴支承侧构造体13上的工具T在X轴、Y轴及Z轴这三轴方向相对移动,将工件W加工成希望的形状。另外,主轴支承侧构造体13和工件支承侧构造体17,只要能够使工件W和工具T在X轴、Y轴及Z轴这三轴方向相对移动即可,并不被限定于上述结构。例如,也可以替代在主轴支承侧构造体13上设置X轴滑块,工件支承侧构造体17具备使工件W在X轴方向移动的机构。
切屑输送机19是用于将在用工具T在加工区域中加工工件W时产生的切屑向加工区域的外侧排出的输送机,在前底座35及后底座21的切屑输送机19侧的端部,安装了将从加工区域落下的切屑向切屑输送机19上引导的倾斜板39。另外,也可以不是将后底座21及前底座35固定在地板面上的结构,而是以设置将两者连结的部件并使两 者间的距离不变化的方式构成。另外,也可以一体地形成后底座21及前底座35,在中间配设切屑输送机19。
因为上述那样的主轴支承侧构造体13及工件支承侧构造体17成为由地板面或接近地板面的部分单臂支承的结构,上端部成为自由端部,所以,存在因切削负荷、热变形等产生翘曲(挠曲)的情况,在此情况下,特别是其上端部位移得大。另外,因为主轴支承侧构造体13及工件支承侧构造体17分别独立地变形,所以,若这样的变形(翘曲)的方向相反,则主轴支承侧构造体13的上端部和工件支承侧构造体17的上端部的相对距离变化得大,分别被支承的工件W、工具T的相对位置关系也受到影响,因此,成为加工误差的原因。
因此,在本发明的机床11中,由连结部件41连结主轴支承侧构造体13的上端部和工件支承侧构造体17的上端部。在本实施方式中,连结部件41形成为拱形状,但是也可以采用桥接多根直线状的杆部件等其它的构造。
通过设置这样的连结部件41,相互限制了主轴支承侧构造体13和工件支承侧构造体17,提高了主轴支承侧构造体13及工件支承侧构造体17的刚性,抑制了翘曲的产生。此结果,能够由更轻量的结构实现能够抑制到同等程度的翘曲的机床11的刚性。另外,即使是在产生了翘曲的情况下,由于主轴支承侧构造体13和工件支承侧构造体17相互连结,所以,向同方向变形,主轴支承侧构造体13的上端部和工件支承侧构造体17的上端部的相对距离也大致保持为一定,基本不变化。因此,产生的翘曲对被支承在主轴支承侧构造体13上的工具T和被支承在工件支承侧构造体17上的工件W的相对位置关系带来的影响也变小,有助于加工精度的提高。
如图1及图2所示,最好是,将用于使液体流通的流体通路43形成在连结部件41内,从冷却液供给装置45向此流体通路43供给冷却液并使之在连结部件41内循环。这样,通过使冷却液在连结部件41内循环,能够抑制由环境温度的变化等产生的连结部件41的热变形。特别是由于若以将在连结部件41的流体通路43内循环的冷却液 的温度维持在预定的温度范围内的方式进行控制,则连结部件41的尺寸与环境温度的变化无关地被保持为大致一定,所以,主轴支承侧构造体13的上端部和工件支承侧构造体17的上端部的相对距离也被保持为大致一定,有助于加工精度的进一步的提高。
另外,在主轴支承侧构造体13及工件支承侧构造体17的翘曲的方向相反的情况下,拉伸载荷、压缩载荷作用于连结部件41,存在连结部件41因此而伸缩的情况。这样的连结部件41的变形也是使主轴支承侧构造体13的上端部和工件支承侧构造体17的上端部的相对距离变化的主要原因。因此,也可以通过控制在连结部件41的流体通路43内循环的冷却液的温度以便将这样的连结部件41的伸缩由连结部件41的热变形抵消,来进一步提高加工精度。
这样,根据基于上述实施方式的机床,由环境温度的变化、切削负荷产生的主轴支承侧构造体13和工件支承侧构造体17的变形被抑制,能够谋求加工精度的提高。另外,主轴支承侧构造体13的上端部和工件支承侧构造体17的上端部的相对距离基本不变化,例如即使产生了变形,也能够减小对加工精度带来的影响。另外,由各构造体自身的自重、工件的重量产生的变形、由X轴滑块29等移动体的移动的反作用力产生的构造体的变形也能够被抑制。
上面,基于图示的实施方式,说明了本发明的机床11,但是,本发明并不限定于图示的实施方式。例如,主轴支承侧构造体13及工件支承侧构造体17只要是被单臂支承的构造,就能够通过设置将其上端部之间连结的连结部件41得到基于本发明的上述的效果,也可以采取图示的实施方式的主轴支承侧构造体13及工件支承侧构造体17的构造以外的构造。
Claims (4)
1.一种机床,所述机床使工具和工件相对移动,对工件进行加工,
其特征在于,具备:
主轴支承侧构造体,该主轴支承侧构造体具有固定在地板面上的后底座;竖立设置在该后底座上的左立柱和右立柱;和连接左立柱的上端部和右立柱的上端部的横梁,在相互正交的X轴、Y轴、Z轴方向可移动地对安装了工具的主轴进行支承;
工件支承侧构造体,该工件支承侧构造体与上述主轴支承侧构造体相向,对工件进行支承,具有前底座和工作台,该前底座固定在地板面上;该工作台直立设置在该前底座上,能够将安装工件的托盘固定;和
多个独立的连结部件,该多个独立的连结部件该连结上述主轴支承侧构造体的横梁的前部和比上述横梁低的上述工件支承侧构造体的工作台的上部的被形成为拱形状。
2.根据权利要求1所述的机床,其特征在于,在上述连结部件的内部设置流体通路,控制在上述流体通路中流通的流体的温度,以便将上述连结部件维持为一定的长度。
3.根据权利要求2所述的机床,其特征在于,以将上述连结部件的温度维持在预定的范围的方式控制在上述流体通路中流通的流体的温度。
4.根据权利要求2所述的机床,其特征在于,控制在上述流体通路中流通的流体的温度,以便抵消由作用于上述连结部件的外力产生的上述连结部件的伸缩变形。
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