[實用新型]一種數(shù)控機床或加工中心的立柱結構

有效

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• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN203330698U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 董惠敏;王德倫;孫守林
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23Q1/01
• 分類號: B23Q1/01
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本實用新型涉及一種數(shù)控機床或加工中心的立柱結構，其本質(zhì)是對材料進行合理分布，在保證靜、動態(tài)性能的前提下減輕立柱結構的重量。

背景技術

數(shù)控機床或加工中心作為基本的生產(chǎn)設備在制造業(yè)中起著重要的作用，隨著近年來對于機床輕量化的要求的不斷提高，機床支承件材料的合理分布顯得更為重要。立柱是數(shù)控機床或加工中心的一個關鍵部件，處于機床開式運動鏈的中間位置。立柱因受載產(chǎn)生的基體變形誤差經(jīng)過主軸箱及主軸運動鏈的放大作用傳遞到加工刀具端，反映為刀具位置的改變，從而影響工件加工精度。因此，合理的立柱結構對于提高數(shù)控機床或加工中心的整機靜態(tài)及動態(tài)性能，并在保證性能的前提下減輕立柱基體的重量具有重要意義。

現(xiàn)有的數(shù)控機床或加工中心的立柱有多種結構形式，其中常用的結構多為箱型結構，由壁板和筋板構成。其中壁板的材料在壁厚方向上均勻分布，內(nèi)部的筋板的寬度與高度均一致，且布置的方式隨意性較大，多為按水平與豎直方向布置的簡單形式；此外，這種立柱的非傳力路徑區(qū)域與傳力路徑的材料的使用一樣多，位于非傳力路徑的材料并未起到增強立柱靜態(tài)以及動態(tài)性能的作用，相反因這部分材料的重力的影響，立柱的剛質(zhì)比難以提高。由于材料未分布在合理的位置，為了達到立柱零件的靜態(tài)及動態(tài)性能的要求，必須增加材料的使用量，以保證在傳力路徑上有足夠的材料，這樣就造成了材料的大量浪費。本專利中涉及的立柱結構將材料合理分布于立柱的傳力路徑上，并去除了立柱后板以及底板上不在傳力路徑上的材料，這樣使得立柱在保證滿足靜態(tài)及動態(tài)性能的要求下，最大程度的減輕了立柱的重量，節(jié)省了材料。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種用于數(shù)控機床或加工中心的新型立柱結構，在保證立柱的靜態(tài)及動態(tài)性能的前提下，在一定程度上減輕了其質(zhì)量。

為達到此目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種數(shù)控機床或加工中心的立柱結構，該立柱結構包括壁板、底板、筋板和鏤空結構；壁板包括前板、后板和側板，前板為立柱與主軸箱結合面板，其上部分為矩形板，下部分為等腰梯形板，兩部分在同一平面內(nèi)；后板為與前板相對的壁板，其上部分為矩形板，下部分為等腰梯形板，兩部分不在同一平面內(nèi)；側板為與前板相接的左右兩側壁板，其上部分為直角梯形板，下部分為矩形板，兩部分不在同一平面內(nèi)；前板、后板和側板圍成一個中空的立柱結構；底板為矩形，位于立柱結構的底端；筋板附于壁板內(nèi)側，分為“回”形筋板和“叉”形筋板兩種，起加強立柱剛度的作用；“回”形筋板共2個，其中一個位于前板的上部分與下部分分界處，另一個位于前板上部分中間，“叉”形筋板共9組，分別位于后板與側板的被“回”形筋板所分隔的區(qū)域內(nèi)；鏤空結構位于后板和底板上，起減輕非承載區(qū)域重量的作用，后板上部分在沒有加強筋的部位設有第一鏤空結構，下部分在加強筋下方設有第二鏤空結構，底板前后對稱設有2個梯形第三鏤空結構。相對于現(xiàn)有技術，本實用新型優(yōu)點如下：與傳統(tǒng)的立柱結構相比，本實用新型材料按照傳力路徑分布，能夠充分利用材料性能；在保證立柱的靜態(tài)、動態(tài)性能的前提下去除承載作用小的材料，可以節(jié)省材料成本。對本實用新型的立柱結構進行有限元仿真分析，可知本實用新型相對于同類機床立柱，靜態(tài)、動態(tài)性能均有所提高，且質(zhì)量更輕。其中結構的剛度和一階固有頻率性能分別提高了13.6%和17.1%，同時質(zhì)量減輕了9.7%。

附圖說明

圖1a是本實用新型數(shù)控機床或加工中心立柱的結構正視圖。

圖1b是本實用新型數(shù)控機床或加工中心立柱的結構軸視圖

圖1c是本實用新型數(shù)控機床或加工中心立柱的結構剖視圖

圖中：11前板；12后板；13側板；14底板；15“回”形筋板；16“叉”形筋板；17第一鏤空結構；18第二鏤空結構；19第三鏤空結構。

具體實施方式

為了更好的理解本實用新型，下面結合附圖對本實用新型做進一步描述。