一种四面多位一体铸造导轨结构及其制造方法与流程

本发明涉及机床导轨的，具体为一种四面多位一体铸造导轨结构及其制造方法。

背景技术：

1、机床导轨为集成基体支撑与导向工作面的整体式基础构件，是机床整机的核心部件。导轨整体不仅作为刚性基体承担整机装配支承作用，同时对机床移动部件进行限位与导向，约束运动部件保持精准的直线往复运动。

2、现有的机床导轨结构中，为满足多工位切削工况的使用需求，通常会组合多个导轨，如现有技术“一种带多导轨的大型机床”（公开号：cn204235138u），在机床的床身上集成了多个单阶导轨和多个双阶导轨，采用多滑轨结构，便于设置多个加工位，实现多个工件加工。但该现有技术依然存在如下技术问题：

3、现有技术的单阶导轨和双阶导轨均设置在机床床身的同一水平面上，所有导轨的导向方向一致，只能适配对工件单一方向的加工形式，无法适用于需要对工件的多个不同位置表面进行加工的工况，适用性较低。且由于设置了多个导轨，每个导轨对应的工位切削时都会产生切削负载，多个载荷相互叠加，全部载荷集中作用于同一水平面床身结构上，极易造成导轨局部应力集中、受力不均的情况，加工过程易产生震颤现象，影响工件加工精度与加工质量稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供一种四面多位一体铸造导轨结构，可以解决现有技术中的多导轨结构无法适用于需要对工件的多个不同位置表面进行加工的工况，同时还容易因为所有导轨安装在同一水平面上而造成加工过程易产生震颤现象，降低工件加工精度与加工质量稳定性的问题。

2、本技术提供如下技术方案：一种四面多位一体铸造导轨结构，包括基体和设置在基体上的水平导轨和竖向导轨；

3、所述水平导轨包括水平设置在基体顶面上的第一导轨；竖向导轨包括竖直设置在基体侧面上的第二导轨、第三导轨、第四导轨；

4、第二导轨、第三导轨、第四导轨分别与第一导轨垂直；且第二导轨、第三导轨、第四导轨互相平行；

5、第二导轨、第三导轨、第四导轨处在不同层级的安装面上，形成错层分布，第三导轨位于第二导轨和第四导轨之间。

6、有益效果：

7、该结构在基体顶面设置水平的第一导轨，基体侧面设置相互平行的第二导轨、第三导轨、第四导轨，基体侧面上导轨与第一导轨相垂直，且第二导轨、第三导轨、第四导轨布置在不同层级的安装面上形成错层分布。一方面通过水平与多组侧面的导轨相配合，可实现机床的多个运动部件进行滑动约束，让运动部件如机床夹爪或机床刀具能够在多个方向和空间上对工件进行夹具与切削，从而能够适配需要从多个不同位置表面加工的工件，拓宽结构适用范围；另外，本方案将多组导轨布置在侧面不同层级的安装面上，相当于在不同竖向高度上形成多处受力支撑点位。加工时，不同来源、不同方向的切削载荷，可以按照受力作用高度，由对应层级的导轨分别承接，实现载荷分层分担，降低单一位置所承受的载荷幅值。即切削产生的各类载荷可分散至侧面不同层级的导轨位置，载荷被分散之后，导轨副以及基体局部的弹性变形得到抑制，削弱交变载荷诱发振动的条件，减少切削震颤的产生，由此提升工件的加工精度以及加工质量稳定性。

8、进一步，所述第一导轨、第二导轨、第三导轨、第四导轨和基体采用一体铸造成型。

9、有益效果：

10、基体与各导轨一体铸造成型，各导轨之间的相对位置由铸件毛坯直接确定，规避装配带来的位置偏差，保证多导轨相互之间的位置精度，且结构整体性强，有效提升整体结构刚度，降低切削载荷作用下的结构变形。

11、进一步，所述第一导轨、第二导轨和第四导轨的导轨面为平面，第三导轨的导轨面为圆弧面。

12、有益效果：

13、平面导轨面可实现运动部件的稳定支承与直线限位，承载能力强；圆弧面导轨面能够适配圆柱形连接部件，并形成可靠的径向约束，平面型导轨与圆弧型导轨相配合，能够同时承载、适配多个不同结构的运动部件，拓展基体的兼容能力，满足多部件协同作业的使用需求。

14、进一步，所述基体上设有多个镂空孔，所述镂空孔沿着基体的宽度方向和长度方向贯通。

15、有益效果：

16、镂空孔沿基体长度、宽度方向贯通布置，在保留基体整体轮廓与导轨安装基础的前提下，去除铸件内部多余材料，减轻基体整体重量，降低铸件原材料消耗与铸造生产能耗；同时镂空孔可形成应力释放通道，能够分散切削带来的交变应力，改善基体内部应力分布，降低基体受载后的形变，利于维持各导轨的位置精度。

17、一种四面多位一体铸造导轨结构的制造方法，包括如下步骤：

18、s1、通过专用铸造模具将基体一体铸造成型；

19、s2、保持基体的第一导轨顶部平面竖直向上为基准进行固定，粗铣第一导轨的导轨面；

20、s3、保持基体的侧部平面竖直向上为基准进行固定，粗铣第二导轨、第四导轨的导轨面；

21、s4、保持基体的最大面积平面竖直向上为基准进行固定，粗铣第三导轨的导轨面；

22、s5、依次对第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨的各个导轨面进行精铣加工。

23、有益效果：

24、本方法首先s1铸造成型，将基体的整体结构中的加强筋和各个导轨一体成型，保证了基体整体结构的刚度与抗震性能，避免了焊接导轨或拼接导轨带来的应力集中；在粗加工阶段，由于第一导轨面与其它的导轨面处在基体上的不同平面上，本方案s2将第一导轨顶部平面竖直向上的自然位作为基准固定，便于铣刀以竖直状态加工第一导轨的导轨面，而在本方案的s3中，由于第二、四导轨位于基体的侧面，因此以基体侧部平面为基准进行固定，能够使得铣刀以竖直姿态加工第二导轨和第四导轨的导轨面；而由于第三导轨的导轨面为圆弧面，s4中以基体的最大面积平面竖直向上为基准进行固定，可使得第三导轨的导轨面的轴线保持竖直向上，从而便于铣刀能够以竖直姿态铣削第三导轨的圆弧面，保证工艺的可靠性。最后，通过s5对第一、二、三、四导轨面依次进行精铣加工，有效确保四个导轨面的尺寸精度和表面粗糙度，有效提升各导轨面的加工精度。

25、进一步，所述步骤s2中，第一导轨的导轨面设有两条，两条导轨面长度相同，采用两把铣刀分别加工两条导轨面，两把铣刀的走刀速度相同，但走刀方向相反。

26、有益效果：

27、第一导轨设有两条平行的导轨面，采用走刀速度相同、方向相反的双铣刀同时切削方案，能够在同一方向上产生大小相等、方向相反的切削力，这种镜像对称切削能够使基体在切削加工时的负载力互相抵消，提升基体切削稳定性，从而保证第一导轨的导轨面的加工精度。

28、进一步，所述步骤s3中，分别采用两把铣刀加工第二导轨和第四导轨，且两把铣刀的走刀方向相反。

29、有益效果：

30、第二导轨和第四导轨分别位于基体的侧面上，两个铣刀以相反的方向走刀，使得两个导轨加工时的切削力以互相抵消，有效避免了基体在加工中因受力不均导致的加工振动，提高了导轨面的加工精度和加工稳定性。

31、进一步，所述步骤s3中，第二导轨的加工长度为d2，走刀速度为v2；第四导轨的加工长度为d4，走刀速度为v4，d4/v4 =d2/v2。

32、有益效果：

33、在加工第二导轨和第四导轨时，两把铣刀在相同的时间内走完各自的行程，使得两把刀具能够同步启停，不仅避免了因刀具等待造成的节拍浪费，提高了生产效率；更重要的是，动态平衡的受力状态贯穿整个切削过程，避免了先加工完的导轨因后续导轨切削时的应力突然释放而产生微小振动，从而保证了加工出的两个导轨面具有更高的精度。