CN111002049B - 一种平导轨斜床身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床结构技术领域，具体为一种平导轨斜床身，解决斜床身机床的导轨内应力影响加工精度的技术问题。包括机座、用于安装床鞍组件的床鞍导轨以及用于安装尾座组件的尾座导轨，床鞍导轨和尾座导轨分别以阶梯状分布在机座右侧，尾座导轨和床鞍导轨的上表面都平行于机座底面的基准面；床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，所述内应力调节装置振动冲击床鞍导轨。本发明减少床鞍导轨的内应力，利于延缓床鞍导轨的表面缺陷恶化速度，提高加工精度和扩大加工范围，机床刚性好，不易形变，使用寿命长，易于车铣复合或互换，降低了使用成本。

Description

一种平导轨斜床身

技术领域

本发明涉及机床结构技术领域，具体为一种平导轨斜床身。

背景技术

斜床身布局的车床，导轨倾斜角度通常选择45°、60°和75°,不仅可以在同等条件下，改变受力情况，而且还可通过整体封闭式截面设计,提高床身的刚度,特别是自动换刀装置的布置较方便。因此，斜床身布局的车床被广泛应用于机械加工行业中,用于精密复杂各种回转体零件的多品种加工。

公开号为CN206435991的中国专利公开了一种机床用平导轨斜床身，包括床体，位于床体顶部位置处的导轨安装面，位于导轨安装面上的尾座导轨和床鞍导轨。其中：尾座导轨的顶面和床鞍导轨的顶面均与导轨安装面之间形成同一大小的夹角，使得尾座导轨的顶面和床鞍导轨的顶面均与床体的底部位置处的定位基面平行；尾座导轨的顶面低于床鞍导轨的顶面。该斜床身不易形变、使用寿命长、车床铣床通用和车铣复合容易。

但是，床鞍导轨承受的负载较大，导轨需要承载安装在其上的床鞍组件、刀塔组件或尾座组件的重量，还需要承载刀具加工工件时的进给负载，导轨承受的压力比较大、受力不均匀，容易产生不均匀的内应力。而在现代高速高精数控车床的加工过程中，导轨变形对数控车床加工精度的影响越来越受到重视。另外，为了实现快速定位，需要工作台与刀架在导轨面上快速移动，转移载荷，工作台与导轨之间频繁不均匀地摩擦和发热，进一步加剧导轨内应力的不均匀性。内应力容易集中在导轨表面有缺陷的地方，促进表面缺陷的恶化速度，还会使导轨产生微量形变影响加工精度。

发明内容

本发明提供了一种平导轨斜床身，解决斜床身机床的导轨内应力影响加工精度的技术问题。

本发明提供的基础方案为：一种平导轨斜床身，包括机座、用于安装床鞍组件的床鞍导轨以及用于安装尾座组件的尾座导轨，所述机座左端用于安装主轴组件，所述床鞍导轨和尾座导轨阶梯状分布在机座右侧，所述床鞍导轨和尾座导轨自身也分别以阶梯状分布在机座上，床鞍导轨的安装位置在尾座导轨之上，尾座导轨和床鞍导轨的上表面都平行于机座底面的基准面；

床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，所述内应力调节装置振动冲击床鞍导轨；所述内应力调节装置包括振动单元、预紧弹簧、滑动块和固定支架，所述振动单元包括马达和偏心转子，所述马达输出动力的轴为驱动轴，所述偏心转子安装在驱动轴上，所述振动单元安装在滑动块上；所述固定支架固定在机座上，滑动块和固定支架之间设置有滑动导向机构，滑动块和固定支架相对滑动的方向平行于床鞍导轨，驱动轴和床鞍导轨垂直；所述预紧弹簧安装在滑动块和固定支架之间，所述滑动块靠近床鞍导轨一侧安装有撞击块。

本发明的工作原理及优点在于：

由于采用了斜床身布局，床鞍导轨和尾座导轨阶梯状分布在机座右侧，床鞍导轨和尾座导轨自身也分别以阶梯状分布在机座上，将安装在床鞍导轨上的床鞍组件的位置抬高，易于车铣复合或互换。相较于水平布局的普通床身，本发明中的斜面布局能延长床鞍组件的X向活动距离，刀具带着床鞍组件的重力斜向下进给，提高加工精度和扩大加工范围。床身的纵向截面积更大，机床刚性好，不易形变。尾座导轨和床鞍导轨的上表面都平行于机座底面的基准面，垂直承受负载，负载能力更强，使用寿命长。

床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，内应力调节装置振动冲击床鞍导轨。内应力调节装置包括振动单元、预紧弹簧、滑动块和固定支架，振动单元包括马达和偏心转子，马达输出动力的轴为驱动轴，偏心转子安装在驱动轴上，马达转动时和偏心转子之间形成作用力与反作用力，利用偏心转子的不平衡质量产生振动。振动单元安装在滑动块上，带动滑动块振动。固定支架固定在机座上，滑动块和固定支架之间设置有滑动导向机构，滑动块和固定支架相对滑动的方向平行于床鞍导轨，驱动轴和床鞍导轨垂直，由于偏心转子产生的振动为平面内的圆周振动，限制滑动块为直线运动的同时其振动也限制为往复振动。预紧弹簧设在滑动块和固定支架之间，滑动块靠近床鞍导轨一侧安装有撞击块，预紧弹簧储存滑动块的动量再释放，还能缓冲滑动块撞击床鞍导轨后的反向冲击。由撞击块对床鞍导轨施加振动冲击，减少床鞍导轨的内应力，避免内应力集中在压痕和微裂痕等表面缺陷处造成二次破坏，利于延缓床鞍导轨的表面缺陷恶化速度，提高加工精度，延长使用寿命，降低床鞍导轨的维护成本。

本发明减少床鞍导轨的内应力，利于延缓床鞍导轨的表面缺陷恶化速度，提高加工精度和扩大加工范围，机床刚性好，不易形变，使用寿命长，易于车铣复合或互换，降低了维护成本。

进一步，所述滑动导向机构设置有滑动单元，所述滑动单元包括光杆孔和在光杆孔中滑动的光杆，所述光杆的一端和固定支架固定，光杆和导轨互相平行，所述光杆孔设置在滑动块内，光杆和光杆孔的滑动接触面用润滑油润滑。将偏心转子在垂直面内的圆周振动转化为振动单元往复直线振动，滑动阻力更小，寿命更长，避免浪费动能，结构简单，安装方便。

进一步，内应力调节装置设置在床鞍导轨的右侧末端。床鞍导轨右侧空间充足，方便安装和拆卸，不会对加工零件造成影响。

进一步，内应力调节装置设置在床鞍导轨的两端。对内应力的清除更均匀，速度更快。

进一步，所述驱动轴的两端各安装一个偏心转子，两个偏心转子的偏心方向一致。平衡单个偏心转子在驱动轴单侧产生的干扰扭转力矩，加大有效振动力矩，相对缩小偏振转子体积。

进一步，所述内应力调节装置的振动单元设置有两个，两个振动单元并排设置，两个振动单元的驱动轴互相平行、偏心转子的偏心力在垂直方向相互抵消。平衡单个振动单元在垂直方向的振动力矩，限制振动的运动方向，减少干扰力矩，降低噪声。

进一步，所述滑动导向机构设置有2～4个滑动单元。限制滑动单元的滚转运动，避免造成线路缠绕，满足结构强度的情况下相对缩小光杆的直径，利于灵活布置各部件，缩小内应力调节装置的体积。

进一步，所述马达采用电机，驱动轴为电机轴。方便控制和调节，容易安装，噪音较小。

进一步，所述马达为气动马达，驱动轴为气动马达轴。力矩大，体积小。

进一步，所述撞击块靠近床鞍导轨的面为光滑曲面。避免应力集中，减少对床鞍导轨的破坏，刚性好，不易变形，变形后也是规则的圆形接触面。

附图说明

图1为本发明一种平导轨斜床身的实施例1的结构示意图。

图2为本发明一种平导轨斜床身中内应力调节装置的剖视图。

图3为本发明一种平导轨斜床身的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机座1、尾座导轨2、床鞍导轨3、内应力调节装置4、滑动块5、双轴电机6、偏心转子7、光杆8、预紧弹簧9、固定支架10、撞击块11、保护罩12。

实施例1基本如附图1所示：

一种平导轨斜床身，包括机座1、用于安装床鞍组件的床鞍导轨3以及用于安装尾座组件的尾座导轨2，机座1左端用于安装主轴组件，床鞍导轨3和尾座导轨2阶梯状分布在机座1右侧，床鞍导轨3和尾座导轨2自身也分别以阶梯状分布在机座1上，床鞍导轨3的安装位置在尾座导轨2之上，尾座导轨2和床鞍导轨3的上表面都平行于机座1底面的基准面。将床鞍组件的位置抬高，提高加工精度和扩大加工范围，易于车铣复合或互换。

床鞍导轨3旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置4，内应力调节装置4振动冲击床鞍导轨3。内应力调节装置4设置在床鞍导轨3的两端，对内应力的清除更均匀，速度更快。在加工完毕后启动内应力调节装置4，对床鞍导轨3振动冲击清除内应力，振动时长为5分钟。

如附图2所示，内应力调节装置4包括振动单元、预紧弹簧9、滑动块5和固定支架10。振动单元中采用了双轴电机6，双轴电机6的电机轴两端各安装一个偏心转子7，两个偏心转子7的偏心方向一致。平衡单个偏心转子7在电机轴单侧产生的干扰扭转力矩，加大有效振动力矩，相对缩小偏振转子体积。振动单元安装在滑动块5上，安装方式为用螺钉固定。

内应力调节装置4的振动单元设置有两个，两个振动单元并排设置，两个振动单元的驱动轴互相平行、偏心转子7的偏心力在垂直方向相互抵消。平衡单个振动单元在垂直方向的振动力矩，限制振动的运动方向，减少干扰力矩，降低噪声。

固定支架10为左面和顶面都未封闭的盒状，其底部下表面的左端垂直设有固定板，固定板和固定支架一体成型，两组固定板分别用螺栓固定在床鞍导轨3两端旁的机座1的侧壁上。滑动块5位于固定支架10内部左端，滑动块5和固定支架10的右侧内壁之间设置有滑动导向机构，滑动块5和固定支架10相对滑动的方向平行于床鞍导轨3，双轴电机6的电机轴和床鞍导轨3垂直。双轴电机6驱动偏心转子7转动，并由双轴电机6和偏心转子7之间的相互作用力带动滑动块5左右窜动。其中，滑动导向机构设置有滑动单元，滑动单元包括光杆孔和在光杆孔中滑动的光杆8，光杆8和光杆孔的配合为间隙配合，光杆8的一端过盈嵌入固定到固定支架10的右侧内壁的中间，光杆8和床鞍导轨3互相平行，光杆孔设置在滑动块5内，光杆8和光杆孔的滑动接触面用润滑油润滑。将偏心转子7在垂直面内的圆周振动转化为振动单元的往复直线振动，其动能仅用于推动振动单元往复直线振动，使振动幅度相对更大。滑动导向机构设置有2个滑动单元，位于两个振动单元之间。限制滑动单元的滚转运动，避免造成线路缠绕，光杆8的直径较小，利于灵活布置各部件，缩小内应力调节装置4的体积。

预紧弹簧9固定在滑动块5和固定支架10之间，固定方式为两端分别接触滑动块5和固定支架10，预紧弹簧9设有两个，分别套在两根光杆8上，预紧弹簧9呈压缩状态，给滑动块5施加预紧力，使撞击块11一直贴紧床鞍导轨3。滑动块5靠近床鞍导轨3一侧焊接固定有撞击块11，撞击块11的材料为铜，降低冲击的破坏性。撞击块11靠近床鞍导轨3的面为光滑曲面，避免应力集中，减少对床鞍导轨3的破坏，刚性好，不易变形，变形后也是规则的圆形接触面。撞击块11撞击的是床鞍导轨3的右侧端面，对床鞍导轨3施加振动冲击，减少床鞍导轨3的内应力。

内应力调节装置4还设置有L型板状的保护罩12，其左侧钻有容纳撞击块11的通孔，保护罩12和固定支架10的上边沿用螺钉固定，把光杆8、预紧弹簧9和振动单元罩住，避免缠绕铁屑或异物侵入而影响正常工作。

内应力调节装置4在工作时，给双轴电机6通电，双轴电机6转动的同时带动偏心转子7转动，由于偏心转子7在转动时和双轴电机6之间存在相互作用力，则双轴电机6会不断振动，并将振动传递给被限制为直线滑动的滑动块5，使滑动块5往复振动，处于压缩状态的预紧弹簧9使滑动块上的撞击块5始终贴近床鞍导轨3，撞击块5在振动时不断撞击床鞍导轨3，消除床鞍导轨3的内应力。

本实施例清除床鞍导轨3的内应力更均匀、速度更快、噪音更小，利于延缓床鞍导轨3的表面缺陷恶化速度，提高加工精度和扩大加工范围，机床刚性好，不易形变，使用寿命长，易于车铣复合或互换，降低了使用成本。

实施例2基本如附图3所示：

实施例2和实施例1大致相同，不同之处在于，内应力调节装置4仅设置在床鞍导轨3的右侧末端；马达采用气动马达，驱动轴为气动马达轴，力矩大，在床鞍导轨3的单侧产生足够的振动力矩。

本实施例中的内应力清除装置仅安装在机座1的右侧边位置，不会影响加工零件，气动马达和电机相比产生的振动力矩更大，清除内应力更快，由气站提供动力，比电源更安全。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种平导轨斜床身，其特征在于：包括机座、用于安装床鞍组件的床鞍导轨以及用于安装尾座组件的尾座导轨，所述机座左端用于安装主轴组件，所述床鞍导轨和尾座导轨阶梯状分布在机座右侧，所述床鞍导轨和尾座导轨自身也分别以阶梯状分布在机座上，床鞍导轨的安装位置在尾座导轨之上，尾座导轨和床鞍导轨的上表面都平行于机座底面的基准面；

床鞍导轨旁设置有用于调节内应力的内应力调节装置，所述内应力调节装置包括振动单元、预紧弹簧、滑动块和固定支架，所述振动单元包括马达和偏心转子，所述马达输出动力的轴为驱动轴，所述偏心转子安装在驱动轴上，所述振动单元安装在滑动块上；所述固定支架固定在机座上，滑动块和固定支架之间设置有滑动导向机构，滑动块和固定支架相对滑动的方向平行于床鞍导轨，驱动轴和床鞍导轨垂直；所述预紧弹簧安装在滑动块和固定支架之间，所述滑动块靠近床鞍导轨一侧安装有撞击块；预紧弹簧呈压缩状态，给滑动块施加预紧力，使撞击块一直贴紧床鞍导轨；

所述滑动导向机构设置有滑动单元，所述滑动单元包括光杆孔和在光杆孔中滑动的光杆，所述光杆的一端和固定支架固定，光杆和导轨互相平行，所述光杆孔设置在滑动块内，光杆和光杆孔的滑动接触面用润滑油润滑。

2.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：内应力调节装置设置在床鞍导轨的右侧末端。

3.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：内应力调节装置设置在床鞍导轨的两端。

4.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：所述驱动轴的两端各安装一个偏心转子，两个偏心转子的偏心方向一致。

5.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：所述内应力调节装置的振动单元设置有两个，两个振动单元并排设置，两个振动单元的驱动轴互相平行、偏心转子的偏心力在垂直方向相互抵消。

6.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：所述滑动导向机构设置有2～4个滑动单元。

7.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：所述马达采用电机，驱动轴为电机轴。

8.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：所述马达为气动马达，驱动轴为气动马达轴。

9.根据权利要求1所述的一种平导轨斜床身，其特征在于：所述撞击块靠近床鞍导轨的面为光滑曲面。

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