CN102862059B - 一种基于模块化设计的立式加工中心立柱 - Google Patents

一种基于模块化设计的立式加工中心立柱 Download PDF

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Abstract

本发明属于机床设计领域，涉及一种立式加工中心立柱，特别涉及一种具有模块化特点的立式加工中心立柱。本发明所采用的技术方案是：设计一种基于模块化的立式加工中心立柱，该模块化立柱包括立柱基体、硬轨子模块和线轨子模块。立柱基体、硬轨子模块和线轨子模块上都设置有统一的定位连接接口，接口采用侧边和底部基准面定位、顶丝顶紧和螺钉连接，并间隔打入销钉起到重复定位及加强固定的作用，通过拆卸、安装顶丝、螺钉和销钉来实现硬轨子模块和线轨子模块在立柱基体上的互换重组，进而设计、制造出硬轨立柱和线轨立柱。本发明避免了重复设计、制造立柱相同结构的缺陷，缩短了机床的设计周期，降低了制造成本，大大提高了生产效率，最终实现了机床的快速设计、制造与维修。

Description

一种基于模块化设计的立式加工中心立柱
技术领域
本发明属于数控机床设计、制造领域，涉及一种立式加工中心立柱，特别涉及一种具有模块化特点的立式加工中心立柱。
背景技术
立式加工中心的立柱安装在床身的后上方，起连接床身和主轴箱的作用。立式加工中心的Z向进给运动是通过执行部件沿着立柱导轨运动来实现的。立式加工中心导轨分为硬轨和线轨两种。硬轨刚性好,但加工速度较低，适合低速重切削；线轨精度高，但刚性较差，适合高速轻切削。目前立柱上的硬轨是和立柱加工为一体的铸造件，即立柱上铸造出导轨的形状，再通过粗加工、表面淬火、磨削后加工成的导轨；立柱上的线轨本身是标准件——线轨滑块副，分为线轨和滑块，首先立柱上铸造出线轨安装接口的形状，再加工成安装面，然后安装上线轨滑块副。两种立柱只是在硬轨和线轨安装处结构不同，其余部分结构相同，但是为了满足不同的加工要求，仍然需要设计和生产出硬轨和线轨两种立柱，这就导致了机床设计周期长，制造成本高、灵活性差等缺陷。
发明内容
本发明的内容就是针对上述已有技术中存在的问题和缺陷，设计一种基于模块化设计的立式加工中心立柱。这种基于模块化设计的立柱只需要设计一个统一的立柱基体、硬轨子模块和线轨子模块，通过在统一的立柱基体上更换硬轨子模块和线轨子模块即可快速制造出硬轨立柱和线轨立柱，有效缩短了机床的设计和制造周期，大大降低制造成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于模块化设计的立柱包括一个立柱基体、硬轨子模块和线轨子模块。
所述立柱基体是指组成硬轨立柱和线轨立柱的共用件，其特征在于既能起到连接床身和主轴箱的作用，又能同时安装硬轨子模块和线轨子模块，所以立柱基体上设置了安装硬轨子模块和线轨子模块的定位连接接口。
所述硬轨子模块是指与立柱分离的硬轨，其特征在于既能支承和引导主轴箱执行Z向运动，又能定位连接到立柱基体上，所以硬轨子模块上一方面保留了原硬轨形状，另一方面设置了与立柱基体定位连接的接口。
所述线轨子模块是线轨滑块副和线轨滑块副连接板的装配体，其中线轨滑块副是标准件，具有支承和引导主轴箱执行Z向运动的作用；线轨滑块副连接板是连接线轨滑块副和立柱的中间桥梁，其特征在于既能安装线轨滑块副，又能定位连接到立柱基体上，所以在线轨滑块副连接板上设置了与线轨滑块副定位连接的接口和与立柱基体定位连接的接口。
不论硬轨子模块还是线轨子模块，其中涉及到的接口定位方式均采取一侧边基准面和底部基准面定位，在另一侧边用顶丝顶紧；底面连接方式采取螺钉连接,并间隔打入销钉起到重复定位及加强固定的作用。
最终通过拆卸、安装顶丝、螺钉和销钉来实现导轨模块在立柱基体上的互换重组。
本发明的有益效果是：有效避免了重复设计和制造立柱相同结构的缺陷，缩短了机床设计和制造周期，降低了制造成本，模块拆装方便，有利于机床生产厂商根据市场要求进行导轨模块的更换和重组，对实现机床快速设计、制造和维修有重要意义。同时模块具有标准化和统一化的特点，便于实现批量生产，大大提高了生产效率。
附图说明
附图1是本发明立柱基体的结构示意图；
附图2是本发明硬轨子模块的结构示意图；
附图3是本发明线轨滑块副连接板的结构示意图；
附图4是本发明线轨子模块的结构示意图；
附图5是本发明模块重组后硬轨立柱的结构示意图；
附图6是本发明模块重组后线轨立柱的结构示意图；
图中件号说明：
1.立柱基体，2.硬轨子模块，3.线轨子模块，4.线轨滑块副连接板，5.线轨滑块副，6.楔形压块，7.导轨模块的顶丝安装台，8.立柱安装导轨模块的侧边基准面，9.立柱安装导轨模块的底部基准面，10.硬轨侧边基准面，11.硬轨底部基准面，12.线轨滑块副连接板上用于安装线轨的侧边基准面,13.线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的侧边基准面，14.线轨滑块副连接板上用于安装线轨的底部基准面，15.线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的底部基准面，16.楔形压块安装槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
立柱基体上安装的两条导轨是对称关系，故以其中一条导轨的安装为例进行说明。
如附图1所示，立柱基体1上设置了导轨模块的顶丝安装台7、立柱安装导轨模块的侧边基准面8、立柱安装导轨模块的底部基准面9，并在导轨模块的顶丝安装台7上配打安装顶丝的螺纹孔。为了便于加工与装配，两个安装基准面的相交处加工出退刀槽。
如附图2所示，硬轨子模块2上设置了硬轨侧边基准面10、硬轨底部基准面11，并在硬轨子模块2上配打三排沉头孔用于与基体连接。
如附图3所示，线轨滑块副连接板4上设置了线轨滑块副连接板上用于安装线轨的侧边基准面12、线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的侧边基准面13、线轨滑块副连接板上用于安装线轨的底部基准面14、线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的底部基准面15，并在线轨滑块副连接板4上配打三排沉头孔用于与基体连接。其中12和14是安装标准件线轨滑块副的基准面，其结构由线轨滑块副5决定，同时线轨滑块副5需要安装楔形压块6调整线轨的直线度，故线轨滑块副连接板4上设置了楔形压块安装槽16。
如附图4所示，将线轨滑块副5以线轨滑块副连接板上用于安装线轨的侧边基准面12和线轨滑块副接板上用于安装线轨的底部基准面14为安装基准，安装固定在线轨滑块副连接板4上，并在楔形压块安装槽16中安装楔形压块6调整线轨滑块副5的直线度，组成线轨子模块3。
如附图5所示，硬轨子模块2以立柱基体1上的立柱安装导轨模块的侧边基准面8、立柱安装导轨模块的底部基准面9为安装基准，基准面找正对齐后，在导轨模块的顶丝安装台7上安装顶丝使硬轨侧边基准面10贴紧立柱安装导轨模块的侧边基准面8，然后在立柱基体1上配打螺纹孔，在硬轨子模块2上按顺序拧紧螺钉，将硬轨底部基准面11压紧至立柱安装导轨模块的底部基准面9，最后间隔打入销钉，组成硬轨立柱。
如附图6所示，线轨子模块3以立柱基体1上的立柱安装导轨模块的侧边基准面8、立柱安装导轨模块的底部基准面9为安装基准，基准面找正对齐后，在导轨模块的顶丝安装台7上安装顶丝使线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的侧边基准面13贴紧立柱安装导轨模块的侧边基准面8，然后在立柱基体1上配打螺纹孔，在线轨子模块3上按顺序拧紧螺钉，将线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的底部基准面15压紧至立柱安装导轨模块的底部基准面9，最后间隔打入销钉，组成线轨立柱。

Claims (4)

1.一种基于模块化设计的立式加工中心立柱,包括立柱基体（1）、硬轨子模块（2）和线轨子模块（3）；立柱基体（1）、硬轨子模块（2）和线轨滑块副连接板（4）上设置有统一的定位连接的接口，该接口的定位方式采取侧边和底部基准面定位，连接方式采取顶丝、螺钉及销钉连接；硬轨子模块（2）以立柱基体（1）上的立柱安装导轨模块的侧边基准面（8）、立柱安装导轨模块的底部基准面（9）为安装基准，基准面找正对齐后，在导轨模块的顶丝安装台（7）上安装顶丝使硬轨侧边基准面（10）贴紧立柱安装导轨模块的侧边基准面（8），然后在立柱基体（1）上配打螺纹孔，在硬轨子模块（2）上按顺序拧紧螺钉，将硬轨底部基准面（11）压紧至立柱安装导轨模块的底部基准面（9），最后间隔打入销钉，组成硬轨立柱；线轨子模块（3）以立柱基体（1）上的立柱安装导轨模块的侧边基准面（8）、立柱安装导轨模块的底部基准面（9）为安装基准，基准面找正对齐后，在导轨模块的顶丝安装台（7）上安装顶丝，使线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的侧边基准面（13）贴紧立柱安装导轨模块的侧边基准面（8），然后在立柱基体（1）上配打螺纹孔，在线轨子模块（3）上按顺序拧紧螺钉，将线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的底部基准面（15）压紧至立柱安装导轨模块的底部基准面（9），最后间隔打入销钉，组成线轨立柱；通过硬轨子模块（2）和线轨子模块（3）在立柱基体（1）上的接口实现硬轨子模块（2）和线轨子模块（3）在立柱基体（1）上的互换重组，进而达到快速设计、制造和维修硬轨立柱和线轨立柱目的。
2.根据权利要求1所述的基于模块化设计的立式加工中心立柱，其特征是：立柱基体（1）上设置了导轨模块的顶丝安装台（7）、立柱安装导轨模块的侧边基准面（8）、立柱安装导轨模块的底部基准面（9），并在导轨模块的顶丝安装台（7）上配打安装顶丝的螺纹孔；为了便于加工与装配，两个安装基准面的相交处加工出退刀槽。
3.根据权利要求1所述的基于模块化设计的立式加工中心立柱，其特征是：硬轨子模块（2）上设置了硬轨侧边基准面（10）、硬轨底部基准面（11），并在硬轨子模块（2）上配打三排定位沉头孔用于与基体连接。
4.根据权利要求1所述的基于模块化设计的立式加工中心立柱，其特征是：线轨滑块副连接板（4）上设置了线轨滑块副连接板上用于安装线轨的侧边基准面（12）、线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的侧边基准面（13）、线轨滑块副连接板上用于安装线轨的底部基准面（14）、线轨滑块副连接板上用于在立柱基体上定位的底部基准面（15）、楔形压块安装槽（16），并在线轨滑块副连接板（4）上配打三排定位沉头孔用于与基体连接；将线轨滑块副（5）以用于安装线轨的侧边基准面（12）和用于安装线轨的底部基准面（14）为安装基准，安装固定在线轨滑块副连接板（4）上，并在楔形压块安装槽（16）中安装楔形压块（6）调整线轨滑块副（5）的直线度，组成线轨子模块（3）。 
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