机床的制作方法

1.本实用新型涉及机床加工领域，尤其涉及一种机床。


背景技术：

2.立式加工中心与钻攻中心是一种带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。其主要结构特征是把单立柱固定在在床身后部中间位置，主轴箱、主轴、主轴电机、刀库、换刀机构、钣金、电柜等则安装在立柱上，使主轴轴线与工作台垂直布置。由于众多的关键零部件需要安装在立柱上，因此，该种数控机床对床身、立柱的要求刚性要求非常高。
3.目前各机床厂家，都是采用后凹床身配合人字立柱结构，采用螺栓连接方式把人字立柱固定在床身上，使得床身与立柱之间形程一个环状空间，以放置y 轴后防护罩、y轴电机。该种机床的立柱配重容易，结构紧凑，床身装夹、加工快捷，装机、维护方便。但是立柱与床身之间连接面积小，降低了立柱的刚性与精度。立柱装上各零部件之后，导致立柱前重后轻，在使用一段时间之后，z 轴的几何精度得不到有效保证，需要反复维修才能持续用于精加工。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中缺陷的至少其中之一，本实用新型的目的在于提供一种机床解决立柱刚性不足以及精度不能够得到保证的问题。
5.本技术的目的采用如下技术方案实现：
6.本技术实施例提供了一种机床，包括立柱、顶面设置有导轨的机床床身，所述机床床身一端设置有安装所述立柱的立柱安装座，所述立柱安装座包括与所述机床床身连接的至少两个立式支撑部以及连接各所述立式支撑部的顶板，所述立柱包括与各所述立柱侧板连接且镂空的底板，所述立柱安装座的顶面与所述底板的底面贴合，所述顶板的顶面高于机床导轨的顶面，相邻两所述立式支撑部之间的空间形成与导轨延伸方向相同的供丝杆和/或导轨穿设的防护孔，所述立柱的底板设置有减小所述立柱侧倾位移的加强结构，所述加强结构两侧镂空，所述加强结构的底面与所述底板的底面平齐，且所述加强结构与所述底板一体成型。
7.可选地，所述加强结构两侧设置有与所述底板连接的第一加强筋，所述第一加强筋与所述加强结构构成十字型加强筋。
8.可选地，所述顶板为镂空状，所述立式支撑部的顶面与所述顶板的顶面平齐。
9.可选地，所述立柱内设置有从所述底板轴向延伸至立柱顶部的第二加强筋，所述第二加强筋与所述立柱侧板连接。
10.可选地，还包括设置于所述防护孔内的防护罩，所述防护孔为通孔，所述防护罩可伸缩安装于所述防护孔内，所述防护罩在所述防护孔背向所述机床一端的端部伸缩，所述顶面高于所述防护罩的顶面。
11.可选地，包括与所述导轨两侧连接的四个所述立式支撑部以及与所述机床侧板连接的两个所述立式支撑部，设置于所述导轨两侧且相邻的两所述立式支撑部之间的空间构成所述防护孔，所述防护罩的数量与所述防护孔的数量相等，各所述防护罩分别设置于所述防护孔内，相邻的两所述立式支撑部构成第一排屑槽，且一所述立式支撑部与所述机床侧板连接。
12.可选地，还包括设置于用于防护丝杆且位于防护孔下方的第二排屑槽，所述第一排屑槽、第二排屑槽、防护孔的延伸方向相同，所述第一排屑槽和所述第二排屑槽从所述机床的一端穿过所述立柱安装座，并延伸到所述机床的另一端。
13.可选地，所述防护孔的径向横截面为圆形、方形或者多边形，所述防护罩的径向横截面与所述防护孔的径向横截面形状一致所述机床床身与所述立柱安装座一体成型，所述立柱与所述立柱安装座可拆卸连接。
14.可选地，还包括控制所述丝杆转动的第一电机，所述第一电机设置于所述床身一端的端面。
15.可选地，还包括控制所述丝杆转动的第二电机，所述第二电机设置于所述床身内部。
16.本技术提供的一种机床，包括立柱、顶面设置有导轨的机床床身，所述机床床身一端设置有安装所述立柱的立柱安装座，所述立柱安装座包括与所述机床床身连接的至少两个立式支撑部以及连接各所述立式支撑部的顶板，所述立柱包括与各所述立柱侧板连接且镂空的底板，所述立柱安装座的顶面与所述底板的底面贴合，所述顶板的顶面高于机床导轨的顶面，相邻两所述立式支撑部之间的空间形成与导轨延伸方向相同的供丝杆和/或导轨穿设的防护孔，所述立柱的底板设置有减小所述立柱侧倾位移的加强结构，所述加强结构设置于所述底板的镂空位置并与所述底板连接与所述底板一体成型。该加强结构提高立柱的刚性，使得机床在加工过程中，z轴能够长期保持初期固定的初始位置，进而便于进行精加工，提高了加工精度。
附图说明
17.图1为本技术实施例提供的一种机床中立柱的结构示意图；
18.图2为图1中机床立柱的正视图；
19.图3为图1中机床立柱的a-a处的剖视图；
20.图4为本技术实施例提供的一种机床中床身的结构示意图，主要示出了立柱安装座中的安装面；
21.图5为本技术实施例提供的一种机床中床身的结构示意图，主要示出了机床床身一端的防护孔和排屑槽的位置；
22.图6为本技术实施例提供的一种机床的结构示意图，主要示出了立柱安装在立柱安装座上；
23.图7为本技术实施例提供的一种机床的结构示意图，主要示出了立柱安装在立柱安装座上，机床床身一端的防护孔和排屑槽的位置；
24.图8为现有技术中机床上人字型立柱的偏移分析图；
25.图9为现有技术中机床上人字型立柱的应力分析图；
26.图10为本技术实施例提供的一种机床中立柱的偏移分析图；
27.图11为本技术实施例提供的一种机床中立柱的应力分析图；
28.其中，1、立柱；11、底板；12,12a、立柱底座；13,13a、立柱本体；14、加强结构；141、第一加强筋；15、第二加强筋；2、机床床身；21、导轨；211、顶面；3、立柱安装座；31、顶板；32、防护孔；33、第一排屑槽； 34、第二排屑槽；35、立式支撑部；5、防护罩；6、滑鞍；7、驱动机构；8、电机。
具体实施方式
29.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
30.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。其中，“前”为采用本实施例中的高频超声刀柄进行加工时，靠近加工工件的一端，“后”为背离加工工件的一端。
31.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.本技术实施例提供了一种机床，参考图1至图7，包括立柱1、顶面设置有导轨21的机床床身2，所述机床床身2一端设置有安装所述立柱1的立柱安装座3，所述立柱安装座3的顶板31高于机床导轨21的顶面211。在本技术提供的实施例中，机床包括竖直方向的z轴、机床床身延伸方向的y轴，立柱沿着z轴方向延伸。立柱安装座3包括设置于机床床身2上的至少两立式支撑部35，顶板31与各立式支撑部35连接在一起，进而构成了立柱安装座3的承重结构。立柱安装座3的顶面为安装立柱1的安装面，所述顶板31的顶面与立柱底板11的底面贴合，并通过可拆卸连接的方式将底板11安装在立柱安装座3的顶板31上，实现立柱的安装。通过设置立式支撑部35，将立柱安装座3的顶板31抬升，即将顶板31的安装面抬升，使得安装立柱的安装面高于导轨21，以便于设置丝杆、防护罩和电机等机构，同时便于针对导轨和丝杆分别设置单个的防护罩，减少机床成本和重量，也便于与立柱的底板11具有更大的安装贴合面积，使得立柱底板11只需要设置一块板，保证立柱1安装之后的稳定性和刚性。
35.参考图1至图7，立柱安装座3设置有与导轨21延伸方向相同的供丝杆和导轨21穿设的防护孔32，即防护孔32的延伸方向与导轨21的延伸方向相同，防护孔32由相邻两立式支撑部35之间的空间构成，因此，同一块立式支撑部35顺机床床身2延伸的轴向设置，多个立式支撑部35之间平行设置，用以保证立柱安装座3的受力稳定。立柱1设置有一个底板11，该底板11与立柱的各个侧板连接，相对人字形立柱的两块不连续底板，导致机床受力较为集中且受力不稳定的情况；在本技术的实施方式中，立柱1的底板11为一块镂空的板且立柱安装座2的顶板31也为一块镂空的板，增加了立柱底板11向立柱安装座3顶板31施加力的面积，同时使得立柱安装座3的受力较为分散和均匀，增加立柱安装座3的寿命和立柱1安装之后的稳定性。
36.在保证立柱安装的稳定性基础上，为了减小立柱本身的重量以及节约成本，参考图1至图3，立柱底板11为镂空状，且在底板11的镂空部设置了加强结构14，即加强结构两侧镂空，该加强结构14用于减小立柱1的侧倾位移。因此，加强结构14底面与底板11底面平齐，且加强结构14与底板11一体成型，不仅仅增加立柱1与顶板31的接触面积，通过加强结构14的强化作用，使得立柱4不容易发生侧倾位移，强化立柱4安装之后的稳定性。需要说明的是，侧倾是指机床在加工工件的过程中，由于振动导致z轴位置发生偏移。示例性地，采用传统的人字型立柱与机床床身连接时，由于立柱底面与机床床身之间的接触面积较小，进而较为容易发生侧倾位移，导致机床在加工过程中，容易出现z轴偏移，使得工件加工精度不准。
37.参考图8至图11，立柱侧倾位移的有限元分析图可知，由于立柱顶部与机床床身的距离较远，进而在机床加工工件产生振动的过程中，顶部所受到的力矩最大，其稳固性较低，容易发生侧倾，进而立柱顶部的侧倾位于最大，从图中可知，底面为一个整面的立柱的侧倾位移小于人字型立柱的位移。基于有限元分析，在相同条件下，人字型立柱本体13a顶部的振幅大于本技术中底面为整面的立柱本体13顶部的振幅，本技术中底面为一整面的立柱1相比人字型立柱1a的侧倾位移减少22％，最大应力值减少35％，实现了侧倾位移的明显减小，进而增加了立柱的精度，使得机床在加工过程中，z轴能够长期保持初期固定的初始位置，进而便于进行精加工，提高了加工精度。
38.参考图10和图11立柱所受应力的有限元分析图可知，立柱包括底座12 以及与底座连接的立柱本体13，底座12和立柱本体13一体成型。参考图8 和图9人字型立柱的底座所受到的最大应力仅限于底座12a以及立柱本体13a 与底座12a的连接处，人字型立柱1a应力分布不均匀，使得人字型立柱1a的刚性不足，在机床加工工件产生振动的过程中，导致人字型立柱本体13a部分容易发生形变，稳定性不足，即立柱本体13a顶部的位移较大，进而使得z轴容易出现侧移的状况，难以保证z轴加工精度。参考图10和图11，本技术实施例提供的立柱所受到的最大应力不仅仅限于底座12，并还更均匀分布于底座 12与立柱本体13连接处往上的位置，进而说明本技术的立柱刚性更好，在机床加工工件产生振动的过程中，使得z轴顶部的振幅更小，进而减少了侧倾位移量，本技术的立柱更不容发生形变，更为稳定，提高了z轴的加工精度。
39.需要说明的是，在图8至图11中，立柱顶面和侧面红色箭头所指的方向为立柱所受应力的方向，立柱底面标识的绿色箭头为立柱的固定安装面。同时本技术中的z轴指代竖直方向的轴，其并不指代特定名称轴。
40.在又一种实施方式中，参考图1至图3，所述加强结构14十字交叉与所述底板11连接，所述加强结构14的底面与所述底板11的底面平齐。在底板11 为框形的镂空结构时，为了提高加强结构14对底板的横向支撑性能，避免底板 11出现变形，加强结构14相对两侧还设置有第一加强筋141，第一加强筋141 和加强结构14构成十字型的加强筋，且第一加强筋设置于加强结构14两侧的镂空部中，将加强结构14两侧的镂空分隔成了四个镂空的框形。加强结构14 与所述底板11较短的边框平行的，为了使得加强结构14也能够向立柱安装座 3传递压力，第一加强筋141的底面与底板11的底面平齐，同时与加强结构 14十字交叉的第一加强筋141能够为底板较短的边框和加强结构14提供刚性支撑。在其他的实施方式中，第一加强筋141的底面也可与立柱底板底面平齐。
41.在又一种实施方式中，参考图4为了减轻整个机床床身的重量，立柱安装座3的顶板31为镂空状。在又一种实施方式中，顶板31为框形的镂空结构，立式支撑部35的顶面与所述顶板31的顶面平齐，进而增加顶板31较长一边的刚性，立式支撑部35的顶面与顶板31的顶面平齐，增加立柱安装座3的顶板31的受力面积，同时能够将立柱施加的压力直接传递到机床床身2，增加立柱1的稳定性。
42.在又一种实施方式中，参考图3立柱1内设置有从所述底板11轴向延伸至立柱顶部的第二加强筋15，所述第二加强筋15与所述立柱侧板连接，用以增加侧板在z轴方向的刚性，增加立柱侧板在z轴的刚性和稳定性，避免侧板偏移。立柱1内部与侧板连接的各第二加强筋15互不相连，以便于在保证立柱刚性时，还减小了立柱的重量，节约了立柱制造成本。在又一种实施方式中，立柱1内部间隔设置有与底板11平行的若干框形加强筋，该框形加强筋与侧板和第二加强筋15连接，用于增加立柱侧板的刚性和稳定性。
43.在又一种实施方式中，参考图1至图7，还包括设置于所述防护孔32内的防护罩5，所述顶板31的顶面高于所述防护罩5的顶面。由于立柱安装座3 的顶板31的顶面高于导轨21顶面，进而保证了立柱底板11的底面能够完全与顶板31的顶面接触，实现立柱1稳固地连接在机床床身2上。同时，立柱安装面31能够有效避免与y轴防护罩在同一或者相近的高度。可选地，安装面31的高度与导轨21顶面的落差为120mm，即安装面高出导轨顶面 120mm。
44.可选地，参考图1至图7，所述防护罩5用于与滑鞍6连接，滑鞍6能够在导轨21上滑动，防护罩5背向机床一端的端部设置有挡板(图未示)，该挡板与滑鞍6侧边连接，使得在滑鞍6在导轨21上滑动过程中，带动防护罩5 在防护孔32内伸缩，即防护罩5在防护孔32背向所述机床一端的端部伸缩，以避免灰尘进入防护孔内，同时避免其他结构掉落损坏导轨或者丝杆。可选地，防护孔32为通孔，进而在防护罩5缩进防护孔32的过程中，能够避让防护罩 5，以使得防护罩5能够顺利地进行伸缩，避免损坏。
45.在又一种实施方式中，参考图1至图7，防护孔5可以为一个，也可以为多个。防护孔5的数量为一个时，导轨21以及丝杆均穿设于该防护孔5中，以实现对导轨21和丝杆的保护。可选地，所述防护孔的数量大于1，防护罩5 的数量与所述防护孔32的数量相等，各所述防护罩5分别设置于所述防护孔 32内。防护孔32的数量大于1时，可以导轨21、丝杆分别穿设于对应地防护孔32中，以便于能够对每个导轨21和丝杆独立地设置防护罩5。在其他的实施方式中，在防护孔32的数量有多个时，防护罩5也可以设置一个，且该防护罩5能够容纳丝杆以及丝杆两侧的导轨。在又一种实施方式中，所述防护孔 32沿径向的横截面为圆形、方形或者不规则形状。相应的，防护罩5沿着径向的横截面与防护孔32的形状一致，以便于能够
在防护孔32中平滑的伸缩。
46.在又一种实施方式中，参考图1至图7，为了能够使得碎屑能够及时的排出，避免影响工件的加工，在机床床身上还设置有第一排屑槽33，第一排屑槽 33设置于相邻两立式支撑部35之间，相邻两立式支撑部35中至少一个立式支撑部35与机床侧板连接，进而在只设置一个防护罩5时，能够从导轨两侧将碎屑排出。由于导轨两侧连接的四个有立式支撑部35以及与所述机床侧板连接的两个所述立式支撑部35，设置于所述导轨21两侧且相邻的两所述立式支撑部35件之间的空间构成所述防护孔32，便于在防护孔32内安装单独的防护罩5，因此，在丝杆的防护孔32的下方还设置有第二排屑槽34，第一排屑槽 33、第二排屑槽34、防护孔的延伸方向相同，并均与导轨的延伸方向相同。第一排屑槽33和所述第二排屑槽34从所述机床的一端穿过所述立柱安装座，并延伸到所述机床的另一端，以便于碎屑在从防护罩上掉落到第一排屑33槽和/ 或第二排屑槽34中时，均能够从机床床身上排出，避免影响工件加工。由于机床在加工工件过程中，部分碎屑会掉落在防护孔32下方，部分碎屑会具有一定初速度，进而会以抛物线的轨迹掉落，使得该部分碎屑会掉落在导轨之外，进而以便于机床加工工件过程中产生的碎屑能够从刀具下方以及两边排出，机床导轨沿轴向的两侧面为倾斜面，使得掉落在导轨面上的碎屑能够滑落到排屑槽中，进而从排屑槽中掉落，避免碎屑影响y轴电机的运行。
47.在又一种实施方式中，参考图1至图7，所述机床床身2与所述立柱安装座3一体连接，进而保证立柱1安装在立柱安装座3上的稳定性。可选地，所述立柱1与所述立柱安装座3可拆卸连接。示例性地，在立柱底座12和立柱安装座3上设置有相互对应地安装孔，通过螺纹连接件将立柱可拆卸连接于立柱安装座上。
48.在又一种实施方式中，参考图1至图7，还包括控制所述丝杆转动的第一电机，所述第一电机设置于所述床身一端的端面，即设置于背向滑鞍6的端面，进而不会占用床身的工作空间。在又一种实施方式中，还包括控制所述丝杆转动的第二电机，所述第二电机设置于所述床身内部，实现了电机的收纳，还能够保证机床整体的美观。其中第一电机和第二电机均是带动丝杆转动的电机8，第一和第二只是为了区分电机所在的位置不同。还包括控制z轴丝杆转动的驱动机构7，以实现机床能够z轴上对工件加工。
49.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。