[發明專利]一種拱形筋板加強的輕量化機床橫梁

有效

• 申請號: 201410353592.5
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104128803B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 段玉崗;鄧發明;鄺連杰;支勉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23Q1/01
• 分類號: B23Q1/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于機床技術領域，具體涉及一種拱形筋板加強的輕量化機床橫梁。

背景技術

橫梁是龍門式機床的重要基礎部件，其上連接著滑架、主軸箱等零部件。對于大型龍門式機床，橫梁的尺寸及跨距均非常大，由于橫梁一般都采用鑄鐵鑄造而成，所以其自身的重量也非常大，可達到數噸之多。其上連接的滑架、主軸箱等零部件的重量也非常大，整個橫梁及其上連接的零部件總重量可以達到數十噸之多，故橫梁是一個大承力的基礎部件，其對整個機床的性能影響非常大。一方面由于自身重量及其上連接的零部件重量大，要求橫梁具有高剛度，小變形，另一方面橫梁還要具有良好的動態性能，要求其具有較高的低階固有頻率，防止發生共振，且對速度的響應性要高，防止發生位置滯后。

目前為了滿足上述要求，橫梁內部都采用了加強筋板的結構，以提高橫梁的整體剛度。常見的加強筋板形式有十字形筋、人字形筋、米字型筋，這些形式的加強筋板均能提高橫梁的整體剛度，但存在的主要問題有兩點：一是不論哪種形式的筋板，都是均勻的分布在橫梁內部，整個橫梁橫截面內的剛度都是相同的，不符合橫梁的受力特點；二是由于筋板均勻分布在橫梁內部，導致橫梁兩端支承處的筋板材料“冗余”，從而增加了橫梁的總重量，使橫梁的動態響應性有所降低，進而影響整個機床的動態特性。橫梁由于兩端均有支承，其受力結構為兩點簡支梁支承形式，當橫梁上附加的零部件移動到橫梁中間時，橫梁受到的力最大，其變形也最大。基于此特點，應當設計一種結構，使橫梁在不同位置處的剛度有所不同，在橫梁中間位置處，其剛度最大，在橫梁兩端支承處，其剛度最小，并去除整個橫梁內部的“冗余”材料，減輕橫梁的總重量，提高其動態響應性能。

發明內容

為了克服橫梁內部常見加強筋板形式所帶來的恒剛度、材料有“冗余”的問題，本發明提出了一種拱形筋板加強的輕量化機床橫梁，從而實現了橫梁的變剛度設計和輕量化設計，提高了橫梁的靜動態特性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：橫梁內部采用拱形加強筋板，以橫梁中面為基準對稱分布數個縱隔板，橫梁截面為矩形截面。

所述橫梁內部拱形加強筋板的拱軸線與橫梁的上頂板的內壁理論外形直線相切。

所述橫梁的兩端設置有用于支撐橫梁的支承，拱形加強筋板的拱軸線兩端位于與橫梁左右兩端的支承內壁理論外形直線相交處，且拱軸線端點與支承的內側平面距離為拱形加強筋板壁厚的一半。

所述縱隔板的數量根據拱形加強筋板的拱軸線弦高比來確定，縱隔板的數量為0至數個。

所述橫梁內部拱形加強筋板的拱軸線弦高比為1:1時，縱隔板為1個；橫梁內部拱形加強筋板的拱軸線弦高比為2:1時，縱隔板為3個；橫梁內部拱形加強筋板的拱軸線弦高比為5:1時，縱隔板為9個。

所述橫梁上當縱隔板的數量多于2個時，最外側兩個縱隔板之間的距離大于橫梁上導軌的有效工作長度。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果：

1.本發明通過將橫梁內部的加強筋板形式設置為拱形加強筋板，以橫梁中面為基準對稱分布數個縱隔板，橫梁截面為矩形截面。當橫梁受到壓力時，拱形加強筋板能將壓力沿拱軸線傳遞到橫梁兩端支承處，從而提高了橫梁的整體剛度，減輕了橫梁的總重量。同時，橫梁內部采用拱形加強筋板，增大了橫梁中間部位的剛度，減小了橫梁的變形；克服了現有技術中橫梁內部常見加強筋板形式所帶來的恒剛度、材料有“冗余”的問題；

2.本發明由于設置拱形加強筋板，提高了橫梁的低階固有頻率，降低了橫梁發生共振的可能性；

3.本發明由于設置拱形加強筋板，以橫梁中面為基準對稱分布數個縱隔板，提高了橫梁對速度的響應性，提升了其動態響應特性；

4.本發明中由于采用拱形加強筋板，減輕了橫梁的重量，實現了輕量化設計。

進一步的，本發明中拱軸線端點與支承的內側平面距離為拱形加強筋板壁厚的一半，橫梁的重量最小，強度最高，變形最小。

附圖說明

圖1為拱形加強筋板與縱隔板分布示意圖；

圖2為橫梁橫截面示意圖；

圖3為實施例1拱形加強筋板與縱隔板分布示意圖；

圖4為實施例2拱形加強筋板與縱隔板分布示意圖；

圖5為實施例3拱形加強筋板與縱隔板分布示意圖；

其中，1為拱形加強筋板，2為縱隔板，3為上頂板，4為支承。

具體實施方式