一种立式加工中心床身、立式加工中心的制作方法

1.本实用新型涉及机床，尤其涉及一种立式加工中心床身及带有该种床身的立式加工中心。


背景技术：

2.床身是立式加工中心的主要支撑大件，其结构直接影响机床的加工质量与生产效率，加工时要求床身拥有较大的静刚度，良好的动态性能和较小的内应力。床身之上的导轨面是装配与机床加工过程的主要受力变形面，工作时导轨面变形越小，说明床身刚性越好，加工中心装配与加工精度越高。传统床身的导轨支撑结构不利于导轨面受力向地面传递，支撑效果较差，导轨面易变形。同时，立柱安装面与地脚之间过渡结构较弱，支撑刚度不足，易使立柱发生俯仰变形，对装配与加工精度造成较大影响。
3.为解决上述的技术问题，有必要提出一种床身结构，在床身制造时降低床身重量的同时，提升床身静刚度与动态性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的主要目的是，提供了一种立式加工中心床身。其目的为提出一种新型床身支撑结构，改善传统床身力流传递，提升支撑效果，减轻床身重量，提高床身刚度，从而提升机床整体加工精度。
5.为实现本实用新型的上述目的和其他优点，本实用新型提供了以下的技术方案：
6.本实用新型公开了一种立式加工中心床身，包括顶壁，两侧壁及底壁，顶壁上设置有导轨面，侧壁包括导轨支撑侧壁及立柱支撑侧壁，导轨支撑侧壁位于导轨面正下方，立柱支撑侧壁设置在导轨支撑侧壁一端，立柱支撑侧壁上方设置有立柱安装面；
7.立柱支撑侧壁包括安装前壁，所述安装前壁壁厚大于所述立柱支撑侧壁其余部分壁厚，安装前壁开设有过渡段，过渡段靠近底壁壁厚逐渐增大，安装前壁通过过渡段连接至底壁。
8.进一步地，导轨支撑侧壁包括地脚包，地脚包内嵌设置于导轨支撑侧壁底部；若干所述地脚包均匀地分布于所述导轨支撑侧壁，且两所述导轨支撑侧壁上的所述地脚包位置对称。
9.进一步地，该种立式加工中心床身还包括加强结构，所述加强结构设置于所述立式加工中心床身内部，所述加强结构包括第一加强筋，所述第一加强筋整体呈环状，所述第一加强筋连接并支撑两所述侧壁上对应的所述地脚包、两所述侧壁、所述顶壁及所述底壁。
10.进一步地，所述加强结构还包括第二加强筋,所述第二加强筋整体呈环状，所述第二加强筋垂直于所述第一加强筋，所述第二加强筋连接所述顶壁及所述底壁。
11.进一步地，所述加强结构还包括第三加强筋，所述第三加强筋呈十字状，所述第三加强筋垂直连接所述顶壁及所述底壁，所述第三加强筋设置于所述第一加强筋与所述第二加强筋交接位置处。
12.进一步地，所述加强结构还包括安装加强筋，所述安装加强筋设置在所述立柱支撑侧壁内部。
13.进一步地，该种立式加工中心床身还包括减重结构，所述减重结构包括筋板减重孔，所述筋板减重孔设置于所述加强结构交接形成的环状位置中心。
14.进一步地，所述底壁包括前底壁，所述前底壁与所述导轨面位置对应，所述减重结构还包括设置在所述前底壁上的前底壁减重孔，所述前底壁减重孔设置在所述前底壁上相邻的两道所述第一加强筋之间，并被所述第二加强筋分隔。
15.进一步地，所述底壁还包括后底壁，所述后底壁与所述立柱支撑侧壁位置对应，所述减重结构还包括后底壁减重孔，所述后底壁减重孔设置在所述后底壁上，并被所述第二加强筋分隔。
16.另一方面，本实用新型还包括一种立式加工中心，其包含有上述的立式加工中心床身。
17.相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
18.1、本实用新型通过调整导轨支撑结构以及立柱支撑结构形式，合理布置导轨、侧壁、地脚的位置与立柱安装面过渡结构，使得床身受力力流直接向下传递，提高了导轨面刚及立柱支撑刚度，改善机床加工精度。
19.2、本实用新型根据应力分布布置内部筋板，保留受力较大区域的材料，形成一体式结构，提高了床身的动态性能与固有频率。
20.3、本实用新型床身内部筋板结构精简，减少加强筋与内部腔体数量，降低结构复杂程度结构，减小了铸造难度，有利于避免铸造缺陷。
21.4、本实用新型优化床身内部筋板结构，支撑效果更好，移除了不必要的筋板，根据应力分布开设减重孔，在不影响刚度的前提下降低了重量。
22.上述说明仅是本实用新型方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下本实用新型的较佳实施例并配合附图说明详细如后。本实用新型的具体实施方式有以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。在附图中：
24.图1为本实用新型中立式加工中心床身的立体结构示意图；
25.图2为本实用新型中立式加工中心床身正视视角下的剖面示意图；
26.图3为本实用新型中立式加工中心床身侧视视角下的剖面示意图；
27.图4为本实用新型中立式加工中心床身俯视视角下的剖面示意图；
28.图5为本实用新型中立式加工中心床身另一视角下的立体结构示意图；
29.图中：
30.10、顶壁；11、导轨面；20、侧壁；21、导轨支撑侧壁；211、地脚包；22、立柱支撑侧壁；221、立柱安装面；222、安装前壁；2221、过渡段；30、底壁；31、前底壁；32、后底壁；33、地脚安装面；34、地脚螺栓孔；40、加强结构；41、第一加强筋；42、第二加强筋；43、第三加强筋；44、
安装加强筋；50、减重结构；51、筋板减重孔；52、前底壁减重孔；53、后底壁减重孔。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。
33.在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。
34.涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
35.为实现本实用新型的上述目的和其他优点，本实用新型提供了以下的技术方案：
36.图1至图5为本实用新型一种立式加工中心床身的结构示意图，如图1、图2所示，本实用新型中的一种立式加工中心床身，包括顶壁10、侧壁20、底壁30。立式加工中心床身还包括设置在床身内部的加强结构40以及设置在床身壁面及加强结构40上的减重结构50。
37.具体的，如图1及图3中示出的，顶壁10上安装有导轨面11，两侧壁20设置在导轨面11正下方。侧壁20包括导轨支撑侧壁21及立柱支撑侧壁22，立柱支撑侧壁22设置在导轨支撑侧壁21一端。
38.导轨支撑侧壁21上设置有用于连接床身固定结构的地脚包211。地脚包211内嵌于导轨支撑侧壁21，底部为连接固定螺栓的地脚螺栓孔，顶部开设有清砂孔，防止滑落到地脚包211顶部的切屑堆积。优选的，导轨支撑侧壁21上的地脚包211均匀排布，且两导轨支撑侧壁21上的地脚包211对称布置。
39.两个立柱支撑侧壁22对称设置在导轨支撑侧壁21一端，立柱支撑侧壁22凸起于导轨支撑侧壁21，立柱支撑侧壁22上表面凸起于顶壁10。立柱支撑侧壁22上表面为立柱安装面221，立柱安装面221按照床身与立柱的接触区域规划其形状，中间挖去近似“e”字形的材料，使得立柱受力更好。立柱支撑侧壁22中靠近导轨面11一端的壁面为安装前壁222，安装前壁222整体厚度d1相较于立柱支撑侧壁22的其他壁面厚度d2大25％。立柱支撑侧壁22与导轨支撑侧壁21的底部交接处设置有地脚安装面33，地脚安装面33上开设地脚螺栓孔34。螺栓固定结构设置在不同侧壁交界位置能够更好地将受力传递至地面，防止应力集中。
40.安装前壁222与地脚安装面33连接处为倾斜的过渡段2221，过渡段2221靠近地脚安装面33壁厚逐渐增大。传统床身结构对立柱的支撑刚度差，立柱安装面221与地脚之间过渡结构较弱，使得立柱容易发生俯仰变形，对装配与加工精度影响较大。通过上述安装壁面的结构设计，能够增加连接位置结构稳定性，防止立柱安装面221出现形变，有效提高立柱
支撑结构强度。
41.地脚安装面33以及地脚螺栓孔均设置于底壁30。底壁30分为两部分，第一部分为与导轨面11及导轨支撑侧壁21对应的前底壁31，第二部分为与立柱支撑侧壁22对应的后底壁32。
42.如图2及图3所示，立式加工中心床身内部还设置有加强结构40。加强结构40包括第一加强筋41。第一加强筋41连接并支撑两侧壁20上对应的地脚包211、两侧壁20、顶壁10及底壁30。具体的，第一加强筋41从左右两侧壁20上对应的地脚包211间延伸而出并连接，形成环绕整个立式加工中心床身内部截面的环状结构，对地脚包211、两侧壁20、顶壁10及底壁30均起到支撑作用，同时将顶壁10上的导轨面11受力位置连接至内嵌的地脚包211，使受力传递更加稳定，防止立式加工中心床身变形，提高导轨面11刚度。优选的，第一加强筋41自地脚包211两侧延伸而出，每一对地脚包211对应两道第一加强筋41结构，同时，位于导轨支撑侧壁21及立柱支撑侧壁22之间的地脚安装面33位置也设置有第一加强筋41。两道第一加强筋41同样自地脚安装面33的床身内部对应位置左右两侧延伸而出，进一步加强立式加工中心床身受力结构稳定性。
43.加强结构40还包括第二加强筋42,第二加强筋42整体呈环状，垂直于第一加强筋41，连接顶壁10及底壁30。第二加强筋42平行于导轨支撑侧壁21，贯穿并连接顶壁10及底壁30，与第一加强筋41连接形成环绕壁面的网状加强结构。
44.加强结构40还包括第三加强筋43，第三加强筋43呈十字状，第三加强筋43垂直连接顶壁10及底壁30，将位于顶壁10及底壁30的第一加强筋41与第二加强筋42交接位置进一步连接，提升立式加工中心床身中间位置刚度。第三加强筋43设置成对应交界位置筋板方向的十字状，使得第一加强筋41与第二加强筋42及第三加强筋43形成一体式结构，立式加工中心床身整体均匀受力，从而提升床身固有频率与动态性能。立式加工中心床身内部筋板经过优化，加强筋与内部腔体数量减少，结构大大简化，减小了铸造难度，有利于避免铸造缺陷。
45.加强结构40还包括设置在立柱支撑侧壁22内部的安装加强筋44。安装加强筋44竖直设置在立柱安装面221下方，连接立柱安装面221及底壁30,有效减小力流向地脚螺栓孔34传递路径中的变形。
46.立式加工中心床身还包括减重结构50。如图4所示，减重结构50包括设置在内部筋板上的筋板减重孔51。筋板减重孔51开设在加强结构40上，作用是进一步优化受力结构，在加强筋板上开设大小均匀，左右对称的减重孔。通过优化床身内部筋板形状使之达到更好的支撑效果，移除不必要的筋板，根据应力分布开设减重孔，在不影响刚度的前提下尽可能降低重量，有效控制成本。
47.如图5所示，减重结构50还包括设置在底壁30上的底壁减重孔。底壁减重孔分为设置在前底壁31上的前底壁减重孔52及设置在后底壁32上的后底壁减重孔53。底壁30受力较小，在前底壁31避开内部加强结构40位置开设减重孔。来自立柱的力主要传递到床身两侧，因此后底壁减重孔53开设在后底壁32立柱下方对应位置。通过上述减重孔减低立式加工中心床身重量同时不影响支撑结构支撑效果。
48.经测定本实用新型中的立式加工中心床身通过上述的结构设计，相较于传统床身重量减轻10％，有效降低了成本；床身对立柱的支撑刚度提高，导轨面的刚度提高，经有限
元分析，床身与立柱的结合面变形减小29％，导轨面变形减小28％，有效提高了床身的刚度，从而提高了机床精度；床身1阶固有频率提高了8％，提高床身的动态性能与固有频率；简化了结构，减小了铸造难度，降低了出现铸造缺陷的风险。
49.本实用新型还涉及一种带有前述立式加工中心床身的立式加工中心，该种立式加工中心通过使用前述的立式加工中心床身，成本更低同时结构更稳定，加工精度更高。
50.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。