三轴数控加工机床及三轴数控加工中心的制作方法

本发明涉及数控加工领域，特别是涉及一种三轴数控加工机床。此外，本发明还涉及一种包括上述机床的三轴数控加工中心。

背景技术：

随着制造业的发展，三轴数控加工中心以加工自动化程度高、效率高、加工质量好的特点在加工行业得到广泛的使用。随着自动化的发展以及工业新设备的到来，三轴数控加工中心的应用越来越广泛，需求量越来越大。采用三个线性轴形成直角座标系统，可三轴联运，铣削加工时，主轴的角位保持固定。

现有的三轴数控加工中心，其主体部分为加工机床，具有多种形式，如门架式，其机床工作台与机座固定连接，桥架沿x轴运动，工作台固定。其占地面积小，装料操作可进入性差，动力学性能一般。或龙门式，其门架与机座固定连接，工作台沿x轴运动，门架固定。其占地面积大，装料操作可进入性好，动力学性能好。或悬臂式，悬臂与机座固定连接，工作台沿x轴运动，其占地面积大，装料操作可进入性好，动力学性能较好。

但是上述结构均无法实现最佳的刚性和精度的稳定性，会引起机床的振动，机床其它构件因为所承受的载荷过大而产生变形和弯曲等问题。

因此，如何提供一种结构稳定的三轴数控加工机床是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种三轴数控加工机床，通过在床身上固定安装墙式立柱，形成半包围结构，刚性加强，提高稳定性。本发明的另一目的是提供一种包括上述机床的三轴数控加工中心。

为解决上述技术问题，本发明提供一种三轴数控加工机床，包括水平设置的床身以及固定安装于所述床身上表面的墙式立柱，所述床身的上表面通过y轴运动机构安装有工作台，所述y轴运动机构能够驱动所述工作台沿y轴水平移动，所述墙式立柱靠近所述工作台的竖直工作面上通过x轴运动机构安装有滑座，所述x轴运动机构能够驱动所述滑座沿x轴水平移动，所述滑座的外侧面通过z轴运动机构安装有主轴箱，所述z轴运动机构能够驱动所述主轴箱沿z轴竖直移动，竖直的主轴安装于所述主轴箱。

优选地，所述墙式立柱安装于所述床身上表面的一侧，所述墙式立柱的底端面完全与所述床身上表面接触。

优选地，所述墙式立柱具体为箱体结构。

优选地，所述x轴运动机构包括水平设置的x轴导轨、x轴丝杠和驱动所述x轴丝杠的x轴伺服电机，所述x轴导轨安装于所述墙式立柱的竖直工作面的上部，所述滑座安装于所述x轴导轨并连接所述x轴丝杠。

优选地，所述y轴运动机构包括水平设置的y轴导轨、y轴丝杠和驱动所述y轴丝杠的y轴伺服电机，所述y轴导轨安装于所述床身的上表面的中部，且y轴导轨的延伸方向垂直于所述x轴导轨的延伸方向，所述工作台安装于所述y轴导轨并连接所述y轴丝杠。

优选地，所述z轴运动机构包括竖直设置有的z轴导轨、z轴丝杠和驱动所述z轴丝杠的z轴伺服电机，所述z轴导轨安装于所述滑座的外侧面的中部，所述主轴箱安装于所述z轴导轨并连接所述z轴丝杠。

优选地，所述墙式立柱为内腔斜拉筋铸造的整体墙式结构。

优选地，所述主轴箱为外壳等距离斜拉筋铸造成型。

优选地，所述墙式立柱和所述床身之间连接有肋板。

本发明提供一种三轴数控加工中心，包括三轴数控加工机床，所述三轴数控加工机床具体为上述任意一项所述的三轴数控加工机床。

本发明提供一种三轴数控加工机床，包括水平设置的床身以及固定安装于床身上表面的墙式立柱，床身的上表面通过y轴运动机构安装有工作台，y轴运动机构能够驱动工作台沿y轴水平移动，墙式立柱靠近工作台的竖直工作面上通过x轴运动机构安装有滑座，x轴运动机构能够驱动滑座沿x轴水平移动，滑座的外侧面通过z轴运动机构安装有主轴箱，z轴运动机构能够驱动主轴箱沿z轴竖直移动，竖直的主轴安装于主轴箱。

通过在床身上固定安装墙式立柱，形成半包围结构，让受力点前移，能更好的支撑x轴向移动的前端主轴机构，使其变形量减小，刚性加强。整体墙式立柱，与床身固定连接，确保机床最佳的刚性和精度的稳定性，不会引起机床的振动，避免机床其它构件因为所承受的载荷过大而变形和弯曲等现象的产生。同时，因为是整体墙式结构，比其他结构更好的解决内防护问题，使整个内防护整齐，无漏水问题。床身只安装一个y轴运动即可，大大提高了y轴的行程长度，主轴箱具有大悬伸的结构。

本发明还提供一种包括上述三轴数控加工机床的三轴数控加工中心，由于上述机床具有上述技术效果，上述三轴数控加工中心也应具有同样的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供的三轴数控加工机床的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的三轴数控加工机床的一种具体实施方式的俯视示意图；

图3为本发明所提供的三轴数控加工机床的一种具体实施方式的侧视示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种三轴数控加工机床，通过在床身上固定安装墙式立柱，形成半包围结构，刚性加强，提高稳定性。本发明的另一核心是提供一种包括上述机床的三轴数控加工中心。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的三轴数控加工机床的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的三轴数控加工机床的一种具体实施方式的俯视示意图；图3为本发明所提供的三轴数控加工机床的一种具体实施方式的侧视示意图。

本发明具体实施方式提供一种三轴数控加工机床，包括床身1、墙式立柱2、工作台3、滑座4和主轴箱5，床身1水平设置，墙式立柱2固定安装于床身1上表面，工作台3通过y轴运动机构安装于床身1的上表面，y轴运动机构能够驱动工作台3沿y轴水平移动，滑座4通过x轴运动机构安装于墙式立柱2靠近工作台3的竖直工作面上，x轴运动机构能够驱动滑座4沿x轴水平移动，主轴箱5通过z轴运动机构安装于滑座4的外侧面，z轴运动机构能够驱动主轴箱5沿z轴竖直移动，竖直的主轴安装于主轴箱5。

通过在床身1上固定安装墙式立柱2，形成半包围结构，让受力点前移，能更好的支撑x轴向移动的前端主轴机构，使其变形量减小，刚性加强。整体墙式立柱2，与床身1固定连接，确保机床最佳的刚性和精度的稳定性，不会引起机床的振动，避免机床其它构件因为所承受的载荷过大而变形和弯曲等现象的产生。同时，因为是整体墙式结构，比其他结构更好的解决内防护问题，使整个内防护整齐，无漏水问题。床身1只安装一个y轴运动即可，大大提高了y轴的行程长度，主轴箱5具有大悬伸的结构。

为了保证设备的稳定性，将墙式立柱2安装于床身1上表面的一侧，且墙式立柱2的底端面完全与床身1上表面接触。也可采用另一种连接方式，即床身1的后端面完全与墙式立柱2的前端面的下部接触，墙式立柱2的下端面也作为机床整个下端面的一部分。另外，在床身1与墙式立柱2连接处，会设置多个加强板，提升连接强度。

本次发明采取整体墙式立柱2的半包围设计，与床身1固定不可移动，起主要的支撑作用，在配合滑座4的形式实现各轴的移动。极大提高了整体机床稳定性，使各驱动结构、运动部件协调配合，抵抗变形的能力更强，也是对加工中心的加工精度和使用寿命起着至关重要的作用。

其中，墙式立柱2具体为箱体结构，比其他结构更好的解决内防护问题，使整个内防护整齐，无漏水问题。

在本发明具体实施方式提供的三轴数控加工机床中，x轴运动机构包括水平设置的x轴导轨6、x轴丝杠7和驱动x轴丝杠7的x轴伺服电机，x轴导轨6安装于墙式立柱2的竖直工作面的上部，滑座4安装于x轴导轨6并连接x轴丝杠7。工作时，x轴伺服电机驱动x轴丝杠7转动，进而带动滑座4沿x轴导轨6实现x向移动。

y轴运动机构包括水平设置的y轴导轨8、y轴丝杠9和驱动y轴丝杠9的y轴伺服电机，y轴导轨8安装于床身1的上表面的中部，且y轴导轨8的延伸方向垂直于x轴导轨6的延伸方向，工作台3安装于y轴导轨8并连接y轴丝杠9。工作时，y轴伺服电机驱动y轴丝杠9转动，进而带动工作台3沿y轴导轨8实现y向移动。

z轴运动机构包括竖直设置有的z轴导轨10、z轴丝杠11和驱动z轴丝杠11的z轴伺服电机，z轴导轨10安装于滑座4的外侧面的中部，主轴箱5安装于z轴导轨10并连接z轴丝杠11。工作时，z轴伺服电机驱动z轴丝杠11转动，进而带动主轴箱5沿z轴导轨10实现z向移动。上述各伺服电机连接各丝杠的一端，丝杠通过轴承安装在对应的部件上。工作过程中，工作台3实现y轴运动，滑座4带动主轴箱5实现x轴运动，主轴箱5本身实现z轴运动，最终实现加工过程中的三轴运动。

为了保证各方向运动在合理范围内，x轴导轨6的长度与墙式立柱2的宽度匹配，y轴导轨8的长度与床身1上表面暴露出的长度匹配，z轴导轨10的长度与滑座4的高度匹配，同时各丝杠的长度与对应导轨的长度匹配，且各导轨两端设置有限位机构。为了避免干涉，z轴伺服电机安装于z轴丝杠11上端，y轴伺服电机安装于y轴丝杠9远离墙式立柱2的一端。

当然也可采用其他运动方式，如柔性平台等，或调整各方向运动机构的布置方式、长度尺寸等，如滑座4采用z轴运动，主轴箱5采用x轴运动，均在本发明的保护范围之内。

在上述各具体实施方式提供的三轴数控加工机床的基础上，墙式立柱2为内腔斜拉筋铸造的整体墙式结构，强度进一步提高。并且经过有限元分析，对其重量、钢性、内部状态等进行优化，进一步确保机床最佳的刚性和精度的稳定性，不会引起机床的振动，避免机床其它构件因为所承受的载荷过大而变形和弯曲等现象的产生。

主轴箱5为外壳等距离斜拉筋铸造成型，强度更高，并且经过有限元分析，对其重量、钢性、内部状态等进行优化。主轴安装于主轴箱5，并向下延伸，进而实现大悬伸，大悬伸可以解决深孔加工件的问题，使机床整个性价比更高，适用更广泛。

为了提高设备强度，墙式立柱2和床身1之间连接有肋板。可以将肋板设置于墙式立柱2两侧，避免影响内部部件的运作。

除了上述三轴数控加工机床，本发明的具体实施方式还提供一种包括上述三轴数控加工机床的三轴数控加工中心，该三轴数控加工中心其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的三轴数控加工机床及三轴数控加工中心进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。