[发明专利]机床的一致性刚性构造布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床，所述机床具有力闭环设计、固定的分叉式Y轴柱和机械刚性的一致性得到优化的Z滑动件设计。

背景技术

轧板机是一种用于对长度和宽度较大但高度相对较小的大且平的工件进行加工的机床。由于工件较大，因此轧板机本身尺寸也相对较大，且对于大型机械而言，其在操作过程中抵抗变形的刚性和能力都是设计时需要考虑的重要因素。在使用Z轴滑枕(z axis ram)的机床中，保持滑枕的重心尽可能接近滑枕的悬挂点是很重要的，这样可以将在机械操作过程中出现的加速力效应降至最低限度。在高性能机械中，使机械的刚性在该机械的整个工作包络范围内保持尽可能恒定也是很重要的。这使得将要使用的工艺参数在该包络范围内可达到最优，而无需根据工作区域中的工件位置来改变工艺参数。在高速机加工过程中，设置了稳定性突齿，其中基于切齿的经过频率和系统的刚性，可在没有颤振的情况下实现更大的金属移除速率。这些稳定性突齿存在于相当窄的范围中且工作包络范围内的系统硬度变化可能会导致产生这样的参数，所述参数使得在一个区域中可进行无颤振切削从而导致在另一区域中出现颤振。

附图说明

图1是根据本发明的机床的透视图；

图2是图1所示机床的X轴元件、Y轴元件和Z轴元件的简化视图；

图3是沿图1所示线3-3截取的机床的剖视图；

图4是沿图1所示线4-4截取的机床的侧剖视图；

图5和图6是图解图，图中示出了用于Z轴滑枕的常规悬挂系统和所产生的载荷路径；

图7和图8是图解图，图中示出了图5和图6所示的Z轴滑枕的C轴下垂度(droop)；

图9和图10是图解图，图中示出了用于Z轴滑动件的悬挂系统和所产生的载荷路径，所述滑动件具有安装在前部的鞍座；

图11和图12是图解图，图中示出了用于Z轴滑动件的悬挂系统和所产生的载荷路径，所述滑动件具有安装在前部的鞍座；

图13和图14是图解图，图中示出了图11和图12所示的Z轴滑动件的C轴下垂度。

发明内容

机床的机架被构造以便形成力闭环设计，所述设计围绕着包含主轴头的工作区域。所述环路的前部包括固定的Y轴分叉柱且所述环路的后部包括固定X轴机架。所述环路的顶部和底部是由结构性管道形成的，所述结构性管道将所述Y轴柱与所述X轴机架系在一起。支承着工件的托盘接收器被安装以便在X轴引轨上移动。可垂直移动的鞍座被安装在所述Y轴柱上的Z轴行程中心附近并承载着Z轴滑动件。所述鞍座被支承在所述Y轴柱上且所述Z轴滑动件被支承在所述鞍座上，这样就使得作业工具的载荷路径在其整个行程内都保持了相对恒定，并提高了所述机械的刚性。

所述X轴、Y轴和Z轴驱动马达都被安装在工作区域外部。X轴驱动件被安装在固定壁部上，所述固定壁部被附接到X轴机架构件上。所述Y轴驱动件被安装在固定Y轴柱上而位于所述Y轴柱的与所述工作区域相对的侧部上。所述Z轴驱动件被安装在鞍座上而位于所述Y轴柱的与所述工作区域相对的侧部上。所述X轴驱动件和所述Y轴驱动件在所述机械的固定部分上的定位提高了机械的刚性，且使得无需设置柔性缆线为这些驱动器供电和控制这些驱动器。

具体实施方式

图1示出了总体上由附图标记10表示的机床。该机床被标准防护装置12围绕，且操作员站14被定位在防护装置外侧。机床接收来自托盘操纵器17的带有工件的托盘15，所述托盘操纵器可被定位在与防护装置中的托盘进入开口18相邻的位置处。在操作过程中，托盘15从托盘操纵器17被传递至托盘接收器19，所述托盘接收器是该机械的一部分。托盘接收器19随后被驱动而到达位于主轴和作业工具前方的该机械的工作区域。

图2示出了机床的X轴元件、Y轴元件和Z轴元件。带有工件16的托盘15被定位在主轴或多轴头23前方，所述主轴或多轴头承载着作业工具24且这形成了工作区域。Y轴柱25是固定且分叉的。如图2且同时如图3所示，Y轴柱25承载着可垂直移动的鞍座26，所述鞍座被安装在介于分叉柱25的两侧之间的中心开口21中且被安装在垂直线性导引件或轨道27上，如图3最佳示出地。尽管并未单独示出，但用于指示该鞍座的垂直位置的反馈传感器也被定位在与轨道27相邻的位置处。在Y轴柱25的每侧上都安装了伺服马达28，且每个伺服马达28都被联接至驱动螺钉29。驱动螺钉29与位于鞍座26的相对侧上的驱动螺母31接合，且伺服马达28被用于将鞍座提升和降低至所需垂直位置。