CN103492120A

CN103492120A - 高刚性复合加工机

Info

Publication number: CN103492120A
Application number: CN201180065636.9A
Authority: CN
Inventors: 河贤杓
Original assignee: Doosan Infracore Co Ltd
Current assignee: Dean Machine Tool Co ltd
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: WO2012099323A3; WO2012099323A2; KR101726447B1; CN103492120B; KR20120084909A

Abstract

本发明的实施例涉及高刚性复合加工机，通过具备构成为使轴结构靠近立柱的中心部的结构，能够减少横摇（rolling）和纵摇（pitching），并且为了增加刚性，在鞍座部位形成有台阶，其特征在于，包括：机床（400），其在上表面沿长度方向形成有Z轴导轨（Z1，Z2）；鞍座（300），其在与所述长度方向垂直的前后方向上形成有Y轴导轨（Y1，Y2），以与所述机床（400）的上表面相应的形状配置下表面，沿着所述Z轴导轨（Z1，Z2）在所述机床（400）的长度方向上进行移送；立柱（100），其在与所述长度方向垂直的上下方向上形成有X轴导轨（X1，X2），并且该立柱（100）设置于所述鞍座（300）的上部，沿着所述Y轴导轨（Y1，Y2）在前后方向上进行移送；以及加工轴（200），其配置在所述立柱（100）的前方，沿着所述X轴导轨（X1，X2）升降，所述Y轴导轨（Y1，Y2）配置在相对于所述鞍座（300）的下端部向上方隔开规定距离的位置处。

Description

高刚性复合加工机

技术领域

本发明的实施例涉及复合加工机，更具体地讲，涉及如下的高刚性复合加工机：通过具备构成为使轴靠近立柱的中心部的结构，能够减少左右摇动（rolling）和上下摇动（pitching），并且为了增加刚性而具有在鞍座部位形成有台阶的结构。

背景技术

通常，复合加工机是指既能够进行车削加工，又能够进行铣削加工的多轴机床，能够根据安装于主轴的工具的种类，进行车削加工或者铣削加工。

这种复合加工机在高度方向的立柱上包括三轴方向的直线移送结构（X，Y，Z轴）和能够进行倾斜运动的结构的轴（B轴），在侧部具有用于固定工件的车削主轴。

复合加工机的驱动方式根据Y轴的结构而分为滑枕移动（ram moving）方式和立柱移动（column moving）方式。滑枕移动（ram moving）方式是在固定立柱的状态下主轴的滑枕向Y轴前方钻出去的方式，立柱移动（column moving）方式是立柱自身向Y轴前后移动的方式。

图1a和图1b示出以往的代表性的滑枕移动方式的复合加工机。图1a是专利文献1（日本公开专利第2006-263862号）中所公开的滑枕移动方式的复合加工机，图1b是专利文献2（日本公开专利第2009-113170号）中所公开的滑枕移动方式的复合加工机。

在图1a所示的专利文献1的滑枕移动方式的复合加工机中，在X轴上部具备使滑枕（14）在Y轴方向上前后移动的滑枕驱动部（13，13a），从而Z轴移送***的重心偏上。为了对此进行改善，在鞍座（12）上部设置滚珠丝杆（16），并设置了用于固定上部滚珠丝杆（16）的后面固定结构物（10）。通过这种结构，在专利文献1的情况下，虽然能够实现结构上的稳定性，但存在由于所追加的后面固定结构物（10）而导致成本竞争力低且所占空间大的问题。

图1b所示的专利文献2的滑枕移动方式的复合加工机是为了改善在专利文献1中后面固定结构物的Z轴方向（左右）方向的距离变长的情况下由于自重而导致的下坠现象而提出的，仅用设置在机床（17）上的Z轴用导轨（27）来支承移动体（8）的负荷，从而切断上部梁（19）与移动体（8）之间的力传递，实现高精度的Z轴移送。但是，在专利文献2的情况下，仍然存在由于使工具主轴（14）在Y轴方向上前后移送的滑枕驱动部（未显示附图标号），而Z轴移送***的重心偏上的问题，为了对此进行改善，需要后面结构物（11），而这一点与专利文献1的情况相同。

另外，在图1c中图示了立柱移动方式的复合加工机的概略图。如图所示，立柱移动方式的特征在于，沿着Y轴导轨（Y1'，Y2'），立柱（100'）自身沿着Y轴进行前后移送。并且，使工具主轴旋转的加工轴（200'）在立柱（100'）上沿着X轴导轨（X1'，X2'），在X轴上进行上下移动，立柱（100'）在机床（400）上沿着Z轴进行移送。立柱移动方式去除了在滑枕移动方式中所需的后面结构物，从而通过很少的构成要件和简单的结构，改善了成本竞争力。

但是，在以往的立柱移动方式复合加工机中，加工轴（200'）位于立柱（100'）上部，从而在立柱（100'）向高的重心（G）移送时，发生横摇（水平摇动，rolling）及纵摇（上下摇动，pitching），由于立柱（100'）重心（G）与Y轴导轨（Y1'，Y2'）之间的距离远，因此存在环路（loop，在平稳振动或者驻波中位移最大之处）刚性弱的问题。

另外，在以往的立柱移动方式复合加工机中，由于相对于立柱（100'）上的结构物，板结构的Z轴鞍座（300'）薄，因此有可能存在刚性低的问题。为了对此进行改善，如图所示，存在需要设置多个、例如三个Z轴导轨（Z1'，Z2'，Z3'）的设计上的限制。

[现有技术文献]

（专利文献1）日本公开专利第2006-263862号（2006.10.5.公开）

（专利文献2）日本公开专利第2009-113170号（2009.5.28.公开）

发明内容

技术课题

因此，本发明的实施例是鉴于上述的以往问题而完成的，根据本发明的实施例提供以下结构的高刚性复合加工机：将针对车削主轴的前后移送（Y轴移送）位置的高度靠近立柱的重心而配置，以减少前后和左右摇动，为了增加刚性，在用于进行水平方向或左右移送（Z轴移送）的鞍座部形成台阶。

解决课题的手段

为了解决上述的课题，本发明的实施例的高刚性复合加工机的特征在于，包括：机床（400），其在上表面沿长度方向设置有Z轴导轨（Z1，Z2）；鞍座（300），其在与所述长度方向垂直的前后方向上形成有Y轴导轨（Y1，Y2），沿着所述机床（400）的所述Z轴导轨（Z1，Z2）在所述机床（400）的长度方向上进行移送；立柱（100），其在与所述长度方向垂直的上下方向上形成有X轴导轨（X1，X2），并且该立柱（100）设置于所述鞍座（300）的上部，沿着所述Y轴导轨（Y1，Y2）在前后方向上进行移送；以及加工轴（200），其配置在所述立柱（100）的前方，沿着所述X轴导轨（X1，X2）上升和下降，所述Y轴导轨（Y1，Y2）配置在相对于所述鞍座（300）的下端部向上方隔开规定距离的位置处。

所述机床（400）能够在上表面形成有第一倾斜部（410），使得上下方向的高度随着从前方趋近后方而变高。

在所述鞍座（300）的下表面能够形成有与所述第一倾斜部（410）对应的第二倾斜部（310）。

所述Z轴导轨（Z1，Z2）能够包括前方的第一Z轴导轨（Z1）和后方的第二Z轴导轨（Z2），所述第二Z轴导轨（Z2）能够配置在相对于所述第一Z轴导轨（Z1）向上方隔开规定距离的位置处。

并且，优选为，所述鞍座（300）的上下方向的厚度随着从后方部趋近前方部而递增。

发明效果

根据如上述的本发明的实施例的高刚性复合加工机，由于是在靠近立柱的重心的位置配置加工轴的结构，因此减少由加工引起的摇动，由此具有提高加工精度的特征。

并且，在机床和鞍座设置台阶部，从而形成随着趋近后部而变高的形状，由此具有可提高整体刚性的效果。

即，将本发明的实施例的Y轴移送面从立柱（100）的下部向上移动到中心部，从而解决横摇（水平摇动，rolling）和纵摇（上下摇动，pitching）问题，对于鞍座（300）的下表面，应用随着从后方部趋近前方部而变厚的阶差结构，从而在不需要以往的滑枕移动方式（图1a、图1b）中所需的后方结构物的情况下，也能够实现充分的高刚性。

即，将Y轴导轨（Y1，Y2）从立柱（100）的下部向上移动到中心部，从而能够在进一步靠近重量中心（G）的状态下执行立柱（100）的Y轴移送，因此能够显著减少在以往的立柱移送方式（图1c）中被认为是弊端的横摇（水平摇动，rolling）及纵摇（上下摇动，pitching）。

另外，通过鞍座（300）下表面的阶差结构，即在鞍座（300）的下表面设置第二倾斜部（310），从而能够使上下方向的厚度随着从后方部趋近前方部而变厚，因此还能够改善在以往的立柱移送方式（图1c）的薄板结构的鞍座中被认为是弊端的结构性刚性问题。

如上所述，通过改善鞍座（300）的结构刚性，与需要多个（例如：三个以上）Z轴移送导向件的以往立柱移送方式（图1c）不同地，根据本发明的实施例，仅通过最少数量（例如：两个）的Z轴移送导向件，也能够实现Z轴移送稳定性和精确性。

另外，将鞍座（300）下表面的台阶结构形成为递进的倾斜形状，即在鞍座（300）的下表面形成第二倾斜部（310），从而在上下方向的厚度随着从后方部趋近前方部而递增的情况下，能够进一步减少因负荷集中引起的结构物刚性降低的问题。

附图说明

图1a和1b是现有技术的滑枕移动方式的高刚性复合加工机的结构图，

图1c是现有技术的立柱移动方式的复合加工机的概略图，

图2是本发明的实施例的高刚性复合加工机的结构图。

<标号说明>

100：立柱 110：第三倾斜部

200：加工轴 210：铣削主轴

300：鞍座 310：第二倾斜部

400：机床 410：第一倾斜部

500：车削主轴 X1、X2：X轴导轨

Y1、Y2：Y轴导轨 Z1、Z2：Z轴导轨

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施例的高刚性复合加工机进行说明。

在以下的说明中“长度方向”是指在从正面观察复合加工机时的左右方向或Z轴方向。“上下方向”是指与复合加工机的Z轴垂直的上下方向或X轴方向。“前后方向”是指在与复合加工机的Z轴和X轴垂直，并且在从正面观察复合加工机时的深度方向或者Y轴方向。

图2是本发明的实施例的高刚性复合加工机的结构图。

如图2所示，本发明的实施例的复合加工机包括：机床（400），其在前方设有用于进行车削加工的车削主轴（500），在上部形成有随着趋近后方而向上方升高的形状的第一倾斜部（410）；以及位于机床（400）的上部的立柱（100）等。

在立柱（100）上，在上下方向上形成有一对X轴导轨（X1，X2），在鞍座（300）的上部形成有一对Y轴导轨（Y1，Y2），从而使加工轴（200）在上下方向或前后方向上移送。

加工轴（200）配置于立柱（100）的前方，沿着X轴导轨（X1，X2）在上下方向上升降。在加工轴（200）的前方能够设置用于附着工具的铣削主轴（210）。

并且，鞍座（300）位于立柱（100）的下部，支承立柱（100），以使立柱（100）能够与加工轴（200）一起进行前后移送。

在鞍座（300）上，在与长度方向垂直的前后方向上形成有一对Y轴导轨（Y1，Y2），在机床（400）的下表面配置有与机床（400）的上表面相应的形状的第二倾斜部（310），从而使加工轴（200）沿着Z轴导轨（Z1，Z2）在机床（400）的长度方向上进行移送。

因此，具备如下的可进行双轴移送的结构：在加工轴（200）沿着上下方向进行升降（X轴移送）的同时，立柱（100）沿着鞍座（300）而在前后方向上移送（Y轴移送）等。

此时，机床（400）与鞍座（300）的下部结合，鞍座（300）的下部与机床（400）的上部被加工成随着趋近加工轴（200）的后方而变高的形状而紧密结合。在机床（400）上，在上表面以长度方向形成有Z轴导轨（Z1，Z2）。

此处，在Z轴导轨（Z1，Z2）中，后方的第二Z轴导轨（Z2）配置在相对于前方的第一Z轴导轨（Z1）向上方隔开规定距离的位置处。

即，在机床（400）的上部形成有随着趋近加工轴（200）的后方而相对地变高的形状的第一倾斜部（410），对于这种第一倾斜部（410）的形状，鞍座（300）的下部形成对应的形状，从而能够以彼此在形状上对应的结构设置。这种第一倾斜部（410）的形成结构可以是如下结构：由更大的负荷和体积的机床（400）来支承实现加工的加工轴（200）和立柱（100）的后部。

此时，鞍座（300）以与其支承的立柱（100）和加工轴（200）一同沿着机床（400）的长度方向而移送（Z轴移送）的结构结合。

因此，具有加工轴（200）能够在沿着立柱（100）的高度方向而升降（X轴移送）的同时与立柱（100）一起沿着鞍座（300）而移送（Y轴移送）的结构，另外可提供沿着机床（400）而对（Z轴移送）鞍座（300）、立柱及加工轴（200）进行移送的三轴移送结构。

如上所述，根据本发明的实施例，使Y轴移送面从立柱（100）的下部向上移动到中心部，从而解决横摇（水平摇动，rolling）及纵摇（上下摇动，pitching）问题，对于鞍座（300）的下表面，应用随着从后方部趋近前方部而变厚的阶差结构，从而在不需要以往的滑枕移动方式（图1a、图1b）中所需的后方结构物的情况下，也能够实现充分的高刚性。

即，将Y轴导轨（Y1，Y2）从立柱（100）的下部向上移动到中心部，从而能够在进一步靠近重心（G）的状态下执行立柱（100）的Y轴移送，因此能够显著减少在以往的立柱移送方式（图1c）中被认为是弊端的横摇（水平摇动，rolling）和纵摇（上下摇动，pitching）。

如上所述，通过改善鞍座（300）的结构刚性，从而与需要多个（例如：三个以上）Z轴移送导向件的以往立柱移送方式（图1c）不同地，在本发明的实施例中，仅通过最少数量（例如：两个）的Z轴移送导向件，也能够实现Z轴移送稳定性和精确性。

图2b是图2a所示的立柱（100）和加工轴（200）的结构图。

如图2b所示，在立柱（100）的前方设置有加工轴（200）。这种加工轴（200）能够沿着立柱（100）的高度方向而升降。并且，在立柱（100）的下表面，以与机床（400）的第一倾斜部（410）和鞍座（300）的第二倾斜部（310）的形状相应的方式形成有第三倾斜部（110），该第三倾斜部（110）被设计成上下方向的厚度随着从前方趋近后方而变薄，更优选为沿着倾斜面递减。

在加工轴（200）的前方附着有铣削主轴（210），从而提供能够设置用于进行铣削的工具的结构。

此处，立柱（100）被加工成具有比加工轴（200）的升降长度短的结构的形状，因此能够提供鞍座（300）的上部能够抬升的结构。

以上说明只不过是对本发明的技术思想的例示，本领域技术人员在不脱离本发明的本质特征的范围内可进行各种修正和变形。

即，本发明所公开的实施例并不是对本发明的技术思想进行限定，而是用于说明本发明，因此本发明的技术思想的范围不会通过这种实施例而被限定。

因此，本发明的保护范围应该根据权利要求而解释，在与此等同范围内的所有技术思想均包括在本发明的权利范围内。

产业上的可利用性

即，在本发明的实施例中，将Y轴移送面从立柱（100）的下部向上移动到中心部，从而解决横摇（水平摇动，rolling）和纵摇（上下摇动，pitching）问题，对于鞍座（300）的下表面，应用随着从后方部趋近前方部而变厚的阶差结构，从而在不需要以往的滑枕移动方式（图1a、图1b）中所需的后方结构物的情况下，也能够实现充分的高刚性。

如上所述，通过改善鞍座（300）的结构刚性，与需要多个（例如：三个以上）Z轴移送导向件的以往立柱移送方式（图1c）不同地，在本发明的实施例中，仅通过最少数量（例如：两个）的Z轴移送导向件，也能够实现Z轴移送稳定性和精确性。

Claims

1.一种高刚性复合加工机，其特征在于，包括：

机床（400），其在上表面沿长度方向设置有Z轴导轨（Z1，Z2）；

鞍座（300），其在与所述长度方向垂直的前后方向上形成有Y轴导轨（Y1，Y2），沿着所述机床（400）的所述Z轴导轨（Z1，Z2）在所述机床（400）的长度方向上进行移送；

立柱（100），其在与所述长度方向垂直的上下方向上形成有X轴导轨（X1，X2），并且该立柱（100）设置于所述鞍座（300）的上部，沿着所述Y轴导轨（Y1，Y2）在前后方向上进行移送；以及

加工轴（200），其配置在所述立柱（100）的前方，沿着所述X轴导轨（X1，X2）进行上升和下降，

所述Y轴导轨（Y1，Y2）配置在相对于所述鞍座（300）的下端部向上方隔开规定距离的位置处。

2.根据权利要求1所述的高刚性复合加工机，其特征在于，

所述机床（400）在上表面形成有第一倾斜部（410），使得上下方向的高度随着从前方趋近后方而变高，

在所述鞍座（300）的下表面形成有与所述第一倾斜部（410）对应的第二倾斜部（310）。

3.根据权利要求1所述的高刚性复合加工机，其特征在于，

所述Z轴导轨（Z1，Z2）包括前方的第一Z轴导轨（Z1）和后方的第二Z轴导轨（Z2），

所述第二Z轴导轨（Z2）配置在相对于所述第一Z轴导轨（Z1）向上方隔开规定距离的位置处。

4.根据权利要求2所述的高刚性复合加工机，其特征在于，

所述鞍座（300）的上下方向的厚度随着从后方部趋近前方部而递增。