一种立柱及加工中心的制作方法

1.本实用新型涉及立柱，尤其涉及一种立柱及带有该种立柱的加工中心。


背景技术：

2.在桥式五轴龙门加工中心的加工过程中，机床对工件进行加工时，横梁的重力以及加工产生的振动使得立柱上方的导轨面成为受力变形面，其易在振动中变形，刚性下降，影响机床加工精度。
3.来自导轨面的压力主要通过一种立柱传递到地面。现有的龙门加工中心立柱结构中，立柱腔内设置三个方向均匀交错的加强筋，结构复杂，刚度有限，未根据立柱的受力形式对结构进行优化调整，前后方向的刚度尚可，但左右刚度较差，左右两侧板的加强筋薄弱，侧板容易产生局部变形，容易发生左右振动和扭曲振动，导致竖直方向刚度不足，增大导轨面变形。


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，提供了一种立柱。其目的为提出一种新型立柱内部结构，改善传统立柱内部结构复杂，重量大，刚度不均匀，左右刚度较差等问题。
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：
6.一方面，本实用新型提供一种立柱，包括顶壁、地脚支撑、前后壁，两侧板，顶壁、地脚支撑、前壁、后壁及两侧板围成中空内腔，中空内腔中设置加强结构，加强结构包括加强肋，加强肋整体呈环状，加强肋连接顶壁、所地脚支撑及两侧板。
7.进一步地，加强结构还包括加强筋，所述加强筋连接立柱所述前壁及所述后壁，贯穿整个所述中空内腔。
8.进一步地，加强筋包括侧板加强筋，所述侧板加强筋设置在两所述侧板，平行于所述地脚支撑以及所述顶壁。
9.进一步地，中空内腔中设置隔板，所述隔板连接所述顶壁、所述地脚支撑及两所述侧板，提升立柱刚度。
10.进一步地，所述隔板设有减重孔。
11.进一步地，所述加强肋的数量为多个，多个所述加强肋与多个所述隔板间隔设置。
12.进一步地，加强筋连接所述加强肋与所述隔板形成栅格结构。
13.进一步地，加强筋还包括顶部加强筋，所述顶部加强筋设置在所述顶壁，从所述顶壁底端向所述中空内腔延伸而出。
14.进一步地，加强筋还包括底部加强筋，所述底部加强筋从所述地脚支撑向所述中空内腔延伸。
15.进一步地，侧板包括第一侧板以及第二侧板；
16.所述第一侧板上半部倾斜设置，下半部垂直于地脚支撑；
17.所述第二侧板整体垂直于地脚支撑。
18.另一方面，本实用新型还包括一种加工中心，包括横梁以及两上述任意一种立柱，两所述立柱设置在所述横梁两端。该加工中心承重结构稳定，立柱不易受振动变形，机床加工精度高。
19.相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
20.1、本实用新型使用中空结构设计取代传统立柱内腔交错的加强筋，减轻了立柱自身的重量，降低了生产成本。
21.2、另一方面，本实用新型通过设置环状加强肋使立柱顶部受到的力有效传递到立柱底部，避免侧板产生局部变形，显著提高立柱左右方向静刚度与导轨面抗压刚度，增强立柱自身抵抗变形能力，提高加工精度。
22.3、进一步的，环状设计的加强肋直接连接地脚支撑，适宜承受左右方向的载荷，经测试立柱第1，2阶固有频率显著提高，从而提升了立柱自身动刚度和抗振能力，使立柱不易左右振动。
23.4、在前后方向设置贯穿整个立柱的加强筋，使力有效地向立柱前后两端传递，避免产生过大的局部变形，防止立柱产生扭曲振动；
24.5、简化结构，避免使用纵横交错的筋，避免铸造过程中产生应力集中，可避免产生裂纹等铸造缺陷，从而降低铸造成本损失。
25.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
26.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：
27.图1为本实用新型的立柱的立体图；
28.图2为本实用新型的一种立柱的立体剖视图；
29.图3为本实用新型的一种立柱的剖面结构示意图；
30.图4为本实用新型的一种立柱的内部结构的示意图；
31.图5为本实用新型的一种立柱另一视角的结构示意图；
32.图中：
33.1、顶壁；10、导轨面；11、直线电机安装面；12、顶壁加强部；
34.2、侧板；21、第一侧板；22、第二侧板；
35.3、地脚支撑；
36.4、加强筋；
37.41、顶部加强筋；
38.42、侧板加强筋；
39.43、底部加强筋；
40.5、加强肋；
41.6、隔板；61、减重孔；
42.7、前壁；
43.8、后壁。
具体实施方式
44.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。
45.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。
46.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。
47.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。
48.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：
49.图1至图5为本实用新型一种立柱的结构示意图，如图所示，本实用新型中的立柱包括：顶壁1、地脚支撑3、两侧板2，前壁7、后壁8以及加强结构，顶壁1、地脚支撑3、前壁7、后壁8及两侧板2围成中空内腔。
50.加强结构包括加强肋5及加强筋4，加强肋5连接所述顶壁1、地脚支撑3及两所述侧板2，整体呈环状；加强筋4连接立柱所述前壁7、后壁8，自中空内腔一端延伸至另一端，贯穿整个立柱。
51.顶壁1、地脚支撑3、前壁7、后壁8、两侧板2以及加强结构一体成型，立柱内腔中空，取消传统立柱结构中间交错的加强筋板，降低了重量，减小了出现铸造缺陷的风险。经测试，采用本实用新型中的优化立柱结构的一种立柱重量相对于传统立柱能够减重5％左右。
52.顶壁1上方设置有直线电机安装面11，安装面上设置两条导轨面10。在机床加工过程中导轨面是主要的受力变形面，其变形越大，说明刚性越差，加工精度越受影响，本实用新型使用宽度为100mm-150mm的环状加强肋5对左右两侧板2以及地脚支撑3进行加强，使导轨面10受到的力有效传递到立柱底部的地脚支撑3中，提高了立柱竖直方向刚度。
53.中空内腔中还设置有若干隔板6。传统立柱结构内部空腔过长，没有进行分段，立柱受到的力无法有效地向前后两端传递，造成局部变形大，且容易扭曲振动。本实用新型在立柱中部等距离增设若干隔板6，将立柱分隔为分段式结构，大大提高立柱左右方向的刚度。
54.隔板6中部带有减重孔61。减重孔61设置在隔板6中心受力较小位置，避免影响立柱整体刚度。
55.加强肋5与隔板6间隔设置，隔板6将立柱分段，相邻隔板6之间设置一道环状加强肋5，二者直接连接地脚支撑3，适宜承受左右方向的载荷，提高立柱自身抵抗变形的能力。左右方向是立柱最容易变形的方向，传统立柱结构内部的交错筋板不适宜承受左右方向的载荷，立柱左右方向刚度差，当立柱承受左右方向切削力时，筋板变形较大；立柱左右两侧板的加强筋薄弱，侧板容易产生局部变形，导致竖直方向刚度不足，导轨面变形较大，本实用新型中间隔设置加强肋5与隔板6的结构形式能够获得比原来立柱更大的侧向刚度和固有频率，又能减轻重量。
56.加强筋4包括侧板加强筋42、顶部加强筋41及底部加强筋43。加强筋4在前后方向设置，贯穿整个立柱，使力有效地向立柱前后两端传递，避免产生过大的局部变形，防止立柱产生扭曲振动。
57.侧板加强筋42设置在侧板2内侧，每面侧板2各设置三条侧板加强筋42，宽度为150mm，平行于地脚支撑3与顶壁1，连接立柱前壁7及后壁8，贯穿整个立柱，使立柱受到的侧向力有效地向立柱前后两端传递，提高立柱侧向刚度，避免产生过大的局部变形，防止立柱产生扭曲振动。
58.立柱顶壁1设置有中空的顶壁加强部12，其为分段加强结构，相比板式立柱顶部设计，提升了立柱顶部厚度及刚度，同时控制顶部重量。加强结构左右对称，中部向下延伸出一道顶部加强筋41，与环状加强肋5以及隔板6相接，使导轨面压力更好的分散传递至立柱内部加强结构，提升立柱顶部刚度同时进一步改善导轨面抵抗变形能力，提升机床加工精度。
59.底部加强筋43设置在地脚支撑3，数量为两道，从前往后连接立柱前后两端，将底部分隔为三等分，均匀支撑立柱压力。
60.上述三种加强筋4前后贯穿整个立柱，连接了各个加强肋5与隔板6，形成栅格结构，减小了侧板2的局部变形，提高了立柱前后方向的刚度。
61.优选的，环状加强肋5宽度与加强筋4宽度一致，立柱内部框架结构过渡合理，防止应力集中，方便制造成型。
62.侧板2包括第一侧板21及第二侧板22，第一侧板21上半部倾斜设置，下半部垂直于地脚支撑，第二侧板22整体垂直于地脚支撑。第一侧板21的倾斜面使得靠近顶壁1位置的中空内腔截面宽度小于地脚支撑3位置截面宽度，立柱截面上窄下宽，更大面积的地脚支撑3提升立柱承载能力及稳定性，同时第一侧板21下半部垂直于地脚支撑3，内部与隔板6及加强肋5交接处设置加强块，保证倾斜侧整体强度，提升第一侧板21抵抗左右振动能力。
63.本实用新型通过在立柱中空内腔中设置加强筋4、加强筋5以及隔板6，加强结构集中设置在立柱受力面，在立柱重量降低的同时立柱内部结构得到简化，加强筋数量减少，刚度提升。上述优化经模态测试，与传统结构立柱相比，本实用新型中的立柱第1，2阶固有频率显著提高，立柱抗左右振动与扭曲振动的能力提高。通过以上结构设计显著提高立柱左右方向静刚度与导轨面抗压刚度，同时提升了立柱自身动刚度和抗振能力。
64.另一方面，本实用新型还包括一种桥式五轴龙门加工中心，包括横梁以及两前述的一种立柱。两立柱对称设置，横梁活动连接在立柱顶端。立柱结构上窄下宽，机床加工作业时小面积产生的振动由立柱较大面积的地脚支撑3扩散传递至地面，抗振动能力强，结构稳固可靠。
65.尽管本发明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发明的领域，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，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。