CN205057521U - 一种复合型机床床身 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合型机床床身，属于数控加工机床领域。它包括床身本体、两个斜支撑板、腹筋板和横向隔板，所述的两个斜支撑板形成“V”字形结构设置于床身本体的空腔内；所述的横向隔板设置在两个斜支撑板之间，横向隔板的外形为两个斜支撑板与床身本体的上下侧壁所围成的形状；所述的腹筋板为长条形结构，腹筋板沿长度方向设置在上侧壁内侧面的中间，腹筋板与横向隔板形成十字交叉结构。本实用新型能的床身截面轮廓为矩形和三角形组成的封闭复合型结构，在减轻机床床身重量的前提下，有效保证机床在高速切削加工条件下床身的刚度和缓冲特性，具有结构合理，布置简洁，易于制造等优点。

Description

一种复合型机床床身

技术领域

本实用新型属于数控加工机床机械领域，涉及一种机床的床身，更具体地说，涉及一种复合型机床床身。

背景技术

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，其主要组成部件有：主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身等。其中的床身，是车床带有精度要求很高的导轨(山形导轨和平导轨)的一个大型基础部件，用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。

随着加工中心向着高切削速度、高进给速度和高加工精度的方向发展，作为机床重要部件的床身，其动态性能关系到整个机床的工作性能，数控机床床身结构的设计尺寸和布局形式，决定了其本身的各个动态特性。目前国内加工中心的机床床身内部筋板布置均采用井字筋，由于床身结构及内部筋板设计不合理，盲目增加筋板的数量，导致床身的刚度不足，产生各种变形、振动。另外，由于物体固有频率的存在，机床总会有振动，一味地加强刚度使机床过度刚化，使机床成为一个刚性整体影响了振动能量的释放。高速或高精度机床，都需要床身具有优良的缓冲特性，机床床身的缓冲特性是指在机床受到动载荷时的能量吸收特性，它是影响机床加工精度、加工速度、工具寿命的重要因素。目前的普通机床床身在高速切削加工、快速移动的情况下定位精度不超过3um。

机床床身结构的优化改进已有很多，如中国专利公开号为CN202701782U，公开日为2013年1月30日的专利文献，公开了一种双壁结构的机床床身，它包括床身本体，所述床身的侧壁是具有内壁和外壁的双层结构，在内壁和外壁之间设置有连接件，所述的连接件是连接板或者连接棒，这样的双壁结构的机床床身具有可以减少重量、降低成本的优点。

又如中国专利公开号为CN204308565U，公开日为2015年5月6日的专利文献，公开了一种机床床身，它包括床身本体，所述床身本体内部中空形成空腔，表面盖有一层不锈钢板，在空腔内设有若干第一斜支撑板和若干第二斜支撑板，所述若干第一斜支撑板和若干第二斜支撑板交错设置在空腔内，且顶部与不锈钢板接触，底部与空腔底面接触。该方案的床身能够承受的力大，支撑板是斜板，与机床床身表面无的活动方向不同，不容易将床身压坏，稳定性高。

上述两种方案都是在机床床身中设置多个连接件或支撑板，减轻床身重量或增加床身承受力，不仅本身结构复杂，制造困难，而且它们都没有综合考虑到机床床身的刚度和缓冲特性，不能够满足机床高切削速度、高进给速度和高加工精度等的加工要求，需要进一步的改进。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有机床床身的刚度低和缓冲特性差的问题，本实用新型提供一种复合型机床床身，对床身结构优化设计，使其在动载荷作用下静刚度最大，同时床身内部加强筋板结构的设计，使得床身自振频率最大化；床身截面轮廓为矩形和三角形组成的复合型结构，在减轻机床床身重量的前提下，有效保证其刚度和缓冲特性，具有结构合理，布置简洁，易于制造等优点。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种复合型机床床身，包括床身本体、两个斜支撑板、腹筋板和横向隔板，所述床身本体内部中空形成横截面为矩形的空腔，床身本体包括前后侧壁、左右侧壁、上侧壁和下侧壁，所述的两个斜支撑板位于床身本体的空腔内，两个斜支撑板的一端分别与上侧壁的两侧连接，两个斜支撑板的另一端均和下侧壁的中间连接，两个斜支撑板形成“V”字形结构；所述的横向隔板设置在两个斜支撑板之间，横向隔板的外形为两个斜支撑板与上侧壁和下侧壁所围成的形状；所述的腹筋板为长条形结构，腹筋板沿长度方向设置在上侧壁内侧面的中间，腹筋板与横向隔板形成十字交叉结构。

优先地，所述的横向隔板有多个，多个横向隔板之间两两相平行。

优先地，所述的横向隔板有2-6个，相邻两个横向隔板之间的距离相等。

优先地，所述的横向隔板有4个。

优先地，所述的床身本体的左右侧壁、下侧壁、横向隔板、左右侧壁与横向隔板之间和两个横向隔板之间的斜支撑板上均设有圆形通孔，该圆形通孔为工艺孔。

优先地，所述的床身本体的左右侧壁、斜支撑板和横向隔板上的工艺孔的中心在同一水平面上。

优先地，所述的斜支撑板与水平面的夹角为45°-60°。

优先地，所述的床身本体上侧壁的中间在长度方向上与水平面的夹角为1°-5°。

优先地，所述的腹筋板的高度为床身本体上侧壁厚度的2-3倍，腹筋板的厚度为床身本体上侧壁厚度的0.8倍。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型中两个斜支撑板的一端分别与上侧壁的两侧连接，两个斜支撑板的另一端均和下侧壁的中间连接，两个斜支撑板形成“V”字形结构，横向隔板设置在两个斜支撑板之间，横向隔板的外形为两个斜支撑板与上侧壁和下侧壁所围成的形状，腹筋板为长条形结构，腹筋板沿长度方向设置在上侧壁内侧面的中间，腹筋板与横向隔板形成十字交叉结构；在床身本体内部空腔内合理布置斜支撑板、腹筋板和横向隔板，使床身横截面为矩形和三角形的封闭箱形复合型结构，提高床身的抗弯和抗扭刚度和缓冲特性的综合性能，使其具有更好的抗振性和稳定性，在机床高速切削加工和快速移动的情况下定位精度达到3um以下，满足机床高切削速度、高进给速度和高加工精度等的加工要求，另外，此种结构形式床身重量较轻；

(2)本实用新型根据床身长度设置横向隔板的间隔与数量，与腹筋板的组合使用，防止床身上侧壁承受压力时的局部变形弯曲；

(3)本实用新型在床身本体的左右侧壁、下侧壁、横向隔板、左右侧壁与横向隔板之间和两个横向隔板之间的斜支撑板上均设有圆形通孔，在不影响床身强度和刚度的前提下，有效减轻床身重量，且具有应力释放作用；

(4)本实用新型斜支撑板与水平面的夹角为45°-60°，在此角度范围内斜支撑板具有稳固的支撑性能；

(5)本实用新型床身本体上侧壁的中间在长度方向上与水平面的夹角为1°-5°，既是使用的需要，也有利于床身的加工制造；

(6)本实用新型腹筋板的高度为床身本体上侧壁厚度的2-3倍，腹筋板的厚度为床身本体上侧壁厚度的0.8倍，根据理论计算和实际试验检测结合所得，保证了最好的结构强度，避免床身不必要的重量；

(7)本实用新型可以铸造成整体结构，各部件间的连接强度好。

附图说明

图1为本实用新型的主视剖视图；

图2为本实用新型的左视剖视图。

图中：1、斜支撑板；2、腹筋板；3、横向隔板；4、工艺孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种复合型机床床身，包括床身本体、两个斜支撑板1、腹筋板2和横向隔板3；所述床身本体内部中空形成横截面为矩形的空腔，床身本体包括前后侧壁、左右侧壁、上侧壁和下侧壁，其中，在本实施例中，根据使用和制造工艺的需要，床身本体上侧壁的中间在长度方向上为倾斜面，与水平面的夹角为1°。所述的两个斜支撑板1位于床身本体的空腔内，两个斜支撑板1的一端分别与上侧壁的两侧连接，两个斜支撑板1的另一端均和下侧壁的中间连接，两个斜支撑板1形成“V”字形结构。在本实施例中，两个斜支撑板1与水平面的夹角均为45°，具有很好的稳定支撑作用。

所述的横向隔板3设置在两个斜支撑板1之间，横向隔板3的外形为两个斜支撑板1与上侧壁和下侧壁所围成的形状；横向隔板3有2个，沿斜支撑板1长度方向均匀分布。所述的腹筋板2为长条形结构，腹筋板2沿长度方向设置在上侧壁内侧面的中间，腹筋板2与横向隔板3形成十字交叉结构。在本实施例中，腹筋板2的高度为床身本体上侧壁厚度的2倍，腹筋板2的厚度为床身本体上侧壁厚度的0.8倍，通过合理的优化设计，在保证结构的刚度的前提下，减轻了床身重量、减小了机床振动。机床的床身本体内部合理布置腹筋板2和横向隔板3，可很好的抵抗机床在受纵向力时产生的局部变形。

在本实施例中，为了加工上的工艺需要，以及进一步减轻床身的重量，在所述的床身本体的左右侧壁、下侧壁、横向隔板3、左右侧壁与横向隔板3之间和两个横向隔板3之间的斜支撑板1上均设有圆形通孔，该圆形通孔为工艺孔4；并且，所述的床身本体的左右侧壁、斜支撑板1和横向隔板3上的工艺孔4的中心在同一水平面上。

传统的床身截面轮廓为矩形结构，其刚度可用以下公式计算：GI_n＝B²EI_by/(akL²+aEI_by/GF_b)。在本实施例中，在床身内合理布置斜支撑板1、腹筋板2和横向隔板3，床身截面轮廓为三角形和矩形组成的二封闭箱形复合结构，其刚度计算为：GI_n＝kB²EI_by/L²。其中，上述两公式中：GI_n为床身抗扭断面刚度，B为床身宽度，E为材料弹性模量，I_by为床身截面在垂直面内的弯曲惯性矩，L为床身变形部分的长度，G为材料切变模量，F_b为床身截面面积，k、a为常系数。从上述公式中可以很容易发现，显然床身截面轮廓为三角形和矩形组成的二封闭箱形复合结构的刚度大于床身截面轮廓为矩形结构的刚度。

现有技术中，为使加工中心能够在高切削、高进给速度和高加工精度条件下工作，在机床床身内部筋板布置均采用井字筋，这种方式床身结构及内部筋板设计不合理，并且在井字筋基础上盲目增加筋板的数量，导致床身的刚度不足，产生各种变形、振动；且一味地加强刚度使机床过度刚化，使机床床身成为一个刚性整体影响了振动能量的释放。于此相比，本实用新型对机床床身结构进行优化设计，得到在移动载荷作用下静刚度最大的结构；对床身内部加强筋板结构和尺寸的优化设计，得到自振频率最大的结构；同时，对加强筋板上的工艺孔分布优化设计，在减轻重量的同时，保证结构的刚度；从而保证加工中心满足高切削速度、高进给速度和高加工精度要求。

实施例2

本实施例的一种复合型机床床身，基本结构与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的床身本体上侧壁的中间在长度方向上与水平面的夹角为3°；所述的斜支撑板1与水平面的夹角为50°；所述的腹筋板2的高度为床身本体上侧壁厚度的2.5倍；所述的横向隔板3有4个，相邻两个横向隔板3之间的距离相等。

实施例3

本实施例的一种复合型机床床身，基本结构与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的床身本体上侧壁的中间在长度方向上与水平面的夹角为5°；所述的斜支撑板1与水平面的夹角为60°；所述的腹筋板2的高度为床身本体上侧壁厚度的3倍；所述的横向隔板3有6个，相邻两个横向隔板3之间的距离相等。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种复合型机床床身，包括床身本体，所述床身本体内部中空形成横截面为矩形的空腔，床身本体包括前后侧壁、左右侧壁、上侧壁和下侧壁，其特征在于：还包括两个斜支撑板(1)、腹筋板(2)和横向隔板(3)，所述的两个斜支撑板(1)位于床身本体的空腔内，两个斜支撑板(1)的一端分别与上侧壁的两侧连接，两个斜支撑板(1)的另一端均和下侧壁的中间连接，两个斜支撑板(1)形成“V”字形结构；所述的横向隔板(3)设置在两个斜支撑板(1)之间，横向隔板(3)的外形为两个斜支撑板(1)与上侧壁和下侧壁所围成的形状；所述的腹筋板(2)为长条形结构，腹筋板(2)沿长度方向设置在上侧壁内侧面的中间，腹筋板(2)与横向隔板(3)形成十字交叉结构。

2.根据权利要求1所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的横向隔板(3)有多个，多个横向隔板(3)之间两两相平行。

3.根据权利要求2所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的横向隔板(3)有2-6个，相邻两个横向隔板(3)之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的横向隔板(3)有4个。

5.根据权利要求1所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的床身本体的左右侧壁、下侧壁、横向隔板(3)、左右侧壁与横向隔板(3)之间和两个横向隔板(3)之间的斜支撑板(1)上均设有圆形通孔，该圆形通孔为工艺孔(4)。

6.根据权利要求5所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的床身本体的左右侧壁、斜支撑板(1)和横向隔板(3)上的工艺孔(4)的中心在同一水平面上。

7.根据权利要求1所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的斜支撑板(1)与水平面的夹角为45°-60°。

8.根据权利要求1所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的床身本体上侧壁的中间在长度方向上与水平面的夹角为1°-5°。

9.根据权利要求1所述的一种复合型机床床身，其特征在于：所述的腹筋板(2)的高度为床身本体上侧壁厚度的2-3倍，腹筋板(2)的厚度为床身本体上侧壁厚度的0.8倍。