一种立式加工机床的制作方法

本发明涉及技术领域机床加工领域，具体地，涉及一种立式加工机床。

背景技术：

立式数控机床主要用来加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件，现有立式数控机床普遍存在整体结构设置及布局不合理，占地面积大的缺点。并且，现有立式数控机床，其工作过程中，整机稳定性较差，影响零部件加工质量。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种立式加工机床。

本发明公开的一种立式加工机床，包括：一底座机构，其包括底座本体、第一直线驱动机构、第一直线导向机构以及第二直线导向机构；底座本体沿其长度方向设有第一安装槽；第一直线驱动机构设于第一安装槽内；第一直线导向机构以及第二直线导向机构分设于第一安装槽的两槽壁上，于两槽壁的一端分别设有一安装块；

一鞍座机构，其包括一鞍座本体、第二直线驱动机构、第三直线导向机构及第四直线导向机构；鞍座本体设于第一直线驱动机构、第一直线导向机构以及第二直线导向机构上，且沿其长度方向设有第二安装槽；第二直线驱动机构设于第二安装槽内；第三直线导向机构及第四直线导向机构分别设于第二安装槽的槽壁上；其中，第二直线驱动机构的运动方向与第一直线驱动机构的运动方向垂直；第一直线导向机构及第二直线导向机构的设置方向与第三直线导向机构及第四直线导向机构的设置方向垂直；

工作台，其底部设有一传动座，传动座设于第二直线驱动机构、第三直线导向机构及第四直线导向机构上；

立柱机构，其包括立柱本体、第三直线驱动机构、第五直线导向机构及第六直线导向机构；立柱本体包括第一平台、第二平台以及第三平台；第一平台及第三平台分设于第二平台两侧，第一平台的高度大于第三平台的高度；第二平台高度分别大于第一平台及第三平台的高度，其内由上至下设有多个v型加强筋；多个v型加强筋开口方向相同，相邻两个v型加强筋间隔相同；第一平台以及第三平台垂直设于安装块上，且沿第二平台长度方向设有第三安装槽；第三直线驱动机构设于第三安装槽内，且其与第一直线驱动机构及第二直线驱动机构分别垂直；第五直线导向机构及第六直线导向机构分设于第三安装槽的两槽壁上；以及

机头机构，其包括主轴箱、打刀缸、主轴电机、同步带、电机同步带轮、主轴同步带轮以及主轴；主轴箱设于第三直线驱动机构、第五直线导向机构及第六直线导向机构上；主轴电机及打刀缸设于主轴箱且与二者位于主轴电机上侧；主轴电机的输出端设有电机同步带轮，主轴设于主轴箱且位于打刀缸的正下方，主轴上设有主轴同步带轮；同步带套设于电机同步带轮和主轴同步带轮。

根据本发明的一实施方式，第一直线驱动机构包括第一伺服电机、第一丝杆安装座、第二丝杆安装座、第一丝杆及第一丝杆螺母座；第一伺服电机设于第一安装槽内；第一丝杆安装座及第二丝杆安装座设于第一安装槽内；第一丝杆设于第一丝杆安装座及第二丝杆安装座，其一端连接第一伺服电机；第一丝杆螺母座设于第一丝杆上；鞍座本体设于第一丝杆螺母座。

根据本发明的一实施方式，第一直线导向机构包括第一导轨以及多个第一滑块；第一导轨设于第一安装槽的一槽壁上且与第一直线驱动机构平行；多个第一滑块分别滑动连接于第一导轨上；第二直线导向机构包括第二导轨及多个第二滑块；第二导轨设于第一安装槽的另一槽壁上且与第一直线驱动机构及第一导轨均平行；多个第二滑块分别滑动连接于第二导轨上；鞍座本体分别设于第一滑块及第二滑块上。

根据本发明的一实施方式，第二直线驱动机构包括第二伺服电机、第三丝杆安装座、第四丝杆安装座、第二丝杆及第二丝杆螺母座；第二伺服电机设于第二安装槽内；第三丝杆安装座及第四丝杆安装座设于第二安装槽内；第二丝杆设于第三丝杆安装座及第四丝杆安装座，其一端连接第二伺服电机；第二丝杆螺母座设于第二丝杆上；工作台上的传动座设于第二丝杆螺母座。

根据本发明的一实施方式，第三直线导向机构包括第三导轨以及多个第三滑块；第三导轨设于第二安装槽的一槽壁上且与第二直线驱动机构平行；多个第三滑块分别滑动连接于第三导轨上；第四直线导向机构包括第四导轨及多个第四滑块；第四导轨设于第二安装槽的另一槽壁上且与第二直线驱动机构及第三导轨均平行；多个第四滑块分别滑动连接于第四导轨上；工作台上的传动座分别设于第三滑块及第四滑块上。

根据本发明的一实施方式，第三直线驱动机构包括第三伺服电机、第五丝杆安装座、第六丝杆安装座、第三丝杆及第三丝杆螺母座；第三伺服电机设于第三安装槽内；第五丝杆安装座及第六丝杆安装座设于第三安装槽内；第三丝杆设于第五丝杆安装座及第六丝杆安装座，其一端连接第三伺服电机；第三丝杆螺母座设于第三丝杆上；主轴箱设于第三丝杆螺母座。

根据本发明的一实施方式，第五直线导向机构包括第五导轨以及多个第五滑块；第五导轨设于第三安装槽的一槽壁上且与第三直线驱动机构平行；多个第五滑块分别滑动连接于第五导轨上；第六直线导向机构包括第六导轨及多个第六滑块；第六导轨设于第三安装槽的另一槽壁上且与第三直线驱动机构及第五导轨均平行；多个第六滑块分别滑动连接于第六导轨上；主轴箱分别设于第五滑块及第六滑块上。

根据本发明的一实施方式，底座本体底部设有10个地脚，其中4个地脚沿底座本体长边设于底座本体的一长边缘，另外4个地脚沿底座本体长边设于底座本体的另一长边缘，其中2个地脚沿底座本体短边设于底座本体的一短边缘，剩余2个地脚沿底座本体短边设于底座本体的另一短边缘。

根据本发明的一实施方式，还包括配重系统，配重系统包括通过气路连接的配重氮气缸以及氮气瓶，配重氮气缸固定于第二平台的顶部，氮气瓶设于第二平台。

本发明的立式加工机床，于底座机构上设置鞍座机构，鞍座机构上设置工作台，立柱机构设置在底座机构上，机头机构设置在立柱机构上，实现立式加工机床三轴三联动的同时，整体布局紧凑，占地面积小，仅为底座本体的占地面积；同时，底座机构、鞍座机构以及立柱机构中，通过安装在不同安装槽中的直线驱动机构以及安装在不同安装槽槽壁上的直线导向机构实现x、y及z轴的三轴移动。同时，本发明中立柱本体包括第一平台、第二平台以及第三平台，第一平台用于安装刀库，突破传统将刀库安放在立柱侧面的结构，使机床工作过程中，整个机床稳定性更好，以及将氮气瓶安放在第二平台上，增强立柱本体的稳定性，更进一步地，第二平台内部采用v型加强筋，进一步增强立柱本体的静、动刚度和精度保持性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中立式加工机床的整机结构图；

图2为实施例中立式加工机床的底座机构的结构图；

图3为实施例中立式加工机床的鞍座机构的结构图；

图4为实施例中立式加工机床的工作台的结构图；

图5为实施例中立式加工机床的立柱机构的结构图；

图6为实施例中立柱机构中立柱本体的俯视图；

图7为实施例中立式加工机床的机头机构的结构图；

图8为实施例中主轴电机与主轴的连动结构图。

附图标记说明：

1、底座机构；11、底座本体；111、第一安装槽；112、安装块；113、地脚；12、第一直线驱动机构；121、第一伺服电机；122、第一丝杆安装座；123、第二丝杆安装座；124、第一丝杆；125、第一丝杆螺母座；13、第一直线导向机构；131、第一导轨；132、第一滑块；14、第二直线导向机构；141、第二导轨；142、第二滑块；2、鞍座机构；21、鞍座本体；211、第二安装槽；22、第二直线驱动机构；221、第二伺服电机；222、第三丝杆安装座；223、第四丝杆安装座；224、第二丝杆；225、第二丝杆螺母座；23、第三直线导向机构；231、第三导轨；232、第三滑块；24、第四直线导向机构；241、第四导轨；242、第四滑块；3、工作台；31、传动座；4、立柱机构；41、立柱本体；411、第三安装槽；412、第一平台；413、第二平台；414、第三平台；415、v型加强筋；42、第三直线驱动机构；421、第三伺服电机；422、第五丝杆安装座；423、第六丝杆安装座；424、第三丝杆；425、第三丝杆螺母座；43、第五直线导向机构；431、第五导轨；432、第五滑块；44、第六直线导向机构；441、第六导轨；442、第六滑块；5、机头机构；51、主轴箱；52、打刀缸；53、主轴电机；54、同步带；55、电机同步带轮；56、主轴同步带轮；57、主轴；6、配重系统；61、配重氮气缸。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本实施例提供一种立式加工机床，用来加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件，请参考图1，其为立式加工机床的整体结构图，立式加工机床包括一底座机构1、一鞍座机构2、一工作台3、一立柱机构4、一机头机构5以及一配重系统6。

底座机构1作为机床的核心部件，要求具有足够高的静、动刚度和精度保持性。底座机构1的设计受机床整体的制约，在满足总体要求的前提下，应尽可能做到既要结构合理，肋板布置得当，叉要保证良好的冷热加工工艺性。底座机构1位于机床的底部，它承载着整个机床全部的部件。如图2所示，其为底座机构1的结构示意图，底座机构1包括底座本体11、第一直线驱动机构12、第一直线导向机构13以及第二直线导向机构14。底座本体11横剖面呈近似的等腰梯形，底座本体11上表面沿其长度方向设有第一安装槽111，第一安装槽111位于底座本体11中间位置，以保持底座机构1本身的稳定性要求，第一直线驱动机构12设于第一安装槽111内，于第一安装槽111的相对的两槽壁上，沿第一安装槽111槽长方向分别设有第一直线导向机构13以及第二直线导向机构14，第一直线驱动机构12、第一直线导向机构13以及第二直线导向机构14三者设置方向平行，在第一安装槽111的相对的两槽壁的同一端，分别设置有一安装块112，安装块112用于固定立柱机构4。其中，第一直线驱动机构12包括第一伺服电机121、第一丝杆安装座122、第二丝杆安装座123、第一丝杆124及第一丝杆螺母座125；第一伺服电机121设于第一安装槽111内；第一丝杆安装座122及第二丝杆安装座123沿第一安装槽111槽长所在方向依次设于第一安装槽111内；第一丝杆124设于第一丝杆安装座122及第二丝杆安装座123，其一端连接第一伺服电机121；第一丝杆螺母座125设于第一丝杆124上；鞍座机构2设于第一丝杆螺母座125。第一直线导向机构13包括第一导轨131以及多个第一滑块132；第一导轨131设于第一安装槽111的一槽壁上且与第一直线驱动机构13平行；多个第一滑块132分别滑动连接于第一导轨131上；第二直线导向机构14包括第二导轨141及多个第二滑块142；第二导轨141设于第一安装槽111的另一槽壁上且与第一直线驱动机构12及第一导轨131均平行；多个第二滑块142分别滑动连接于第二导轨141上；鞍座机构2分别设于第一滑块132及第二滑块142上。第一直线驱动机构12驱动鞍座机构2沿着第一丝杆124往复直线移动，第一直线导向机构13及第二直线导向机构14在鞍座机构2移动的过程中起到导向作用。另外，请继续参考图2，底座本体11底部还设有10个地脚113，其中4个地脚113沿底座本体11长边设于底座本体11的一长边缘，另外4个地脚113沿底座本体11长边设于底座本体11的另一长边缘，其中2个地脚113沿底座本体11短边设于底座本体11的一短边缘，剩余2个地脚113沿底座本体11短边设于底座本体11的另一短边缘。底座本体11底部配有10个地脚113，使得整机更稳。底座机构1中，其中间段安装第一直线驱动机构12中的第一丝杠124及第一丝杆螺母座125，通过第一伺服电机121实现y向驱动；通过直线导轨和滑块，完成了鞍座机构2在底座机构1上的移动，从而实现机床在y轴的移动。底座本体11后端安装块112则是安装立柱机构4的位置，具备较高的刚性。

请参考图3，其为鞍座机构2的结构示意图，鞍座机构2包括一鞍座本体21、第二直线驱动机构22、第三直线导向机构23及第四直线导向机构24。鞍座本体21设于第一直线驱动机构12、第一直线导向机构13以及第二直线导向机构14上。鞍座本体21沿其长度方向设有第二安装槽211，第二直线驱动机构22设于第二安装槽211内。第二安装槽211具有相对的两槽壁，第三直线导向机构23及第四直线导向机构24分别设于第二安装槽211的两槽壁上；其中，第二直线驱动机构22的运动方向与第一直线驱动机构12的运动方向垂直；第一直线导向机构12及第二直线导向机构14的设置方向与第三直线导向机构23及第四直线导向机构24的设置方向垂直。其中，第二直线驱动机构22包括第二伺服电机221、第三丝杆安装座222、第四丝杆安装座223、第二丝杆224及第二丝杆螺母座225；第二伺服电机221设于第二安装槽211内；第三丝杆安装座222及第四丝杆安装座223沿着第二安装槽211的槽长所在方向依次安装座设于第二安装槽211内；第二丝杆224设于第三丝杆安装座222及第四丝杆安装座223，其一端连接第二伺服电机221；第二丝杆螺母座225设于第二丝杆224上；工作台3设于第二丝杆螺母座225。第三直线导向机构23包括第三导轨231以及多个第三滑块232；第三导轨231设于第二安装槽211的一槽壁上且与第二直线驱动机构22平行；多个第三滑块232分别滑动连接于第三导轨231上；第四直线导向机构包24括第四导轨241及多个第四滑块242；第四导轨241设于第二安装槽211的另一槽壁上且与第二直线驱动机构22及第三导轨231均平行；多个第四滑块242分别滑动连接于第四导轨241上；工作台3分别设于第三滑块232及第四滑块242上。鞍座机构2位于机床底座机构1上面，其连接着工作台3，通过直线导轨和滑块实现了x轴的移动，其中间段则安装第二丝杠224及第二丝杆螺母座225，通过第二伺服电机221实现x向驱动。

请参考图4，其为工作台3的结构示意图，工作台3表面用于摆放待加工工件、夹具及第四轴等，其底部设有一传动座31，传动座31设于第二直线驱动机构22、第三直线导向机构23及第四直线导向机构24上；工作台3在第二直线驱动机构22、第三直线导向机构23及第四直线导向机构24的作用下实现x轴的移动。

请参考图5及6，其分别为立柱机构4结构图及俯视图。立柱机构4包括立柱本体41、第三直线驱动机构42、第五直线导向机构43及第六直线导向机构44；立柱机构4垂直设于安装块112上，且沿其长度方向设有第三安装槽411；第三直线驱动机构42设于第三安装槽411内，且其与第一直线驱动机构12及第二直线驱动机构22分别垂直；第五直线导向机构43及第六直线导向机构44分设于第三安装槽411的两相对的槽壁上。其中，第三直线驱动机构42包括第三伺服电机421、第五丝杆安装座422、第六丝杆安装座423、第三丝杆424及第三丝杆螺母座425；第三伺服电机421设于第三安装槽411内；第五丝杆安装座422及第六丝杆安装座423沿第三安装槽411槽长所在方向依次设于第三安装槽411内；第三丝杆424设于第五丝杆安装座422及第六丝杆安装座423，其一端连接第三伺服电机421；第三丝杆螺母座425设于第三丝杆424上；机头机构5设于第三丝杆螺母座425上。第五直线导向机构43包括第五导轨431以及多个第五滑块432；第五导轨431设于第三安装槽411的一槽壁上且与第三直线驱动机构42平行；多个第五滑块432分别滑动连接于第五导轨431上；第六直线导向机构44包括第六导轨441及多个第六滑块442；第六导轨441设于第三安装槽411的另一槽壁上且与第三直线驱动机构42及第五导轨431均平行；多个第六滑块442分别滑动连接于第六导轨441上；机头机构5分别设于第五滑块432及第六滑块442上。进一步地，为了增强机床运作过程中的稳定性，立柱本体41包括第一平台412、第二平台413以及第三平台414；第一平台412及第三平台414分设于第二平台413两侧，第一平台412的高度大于第三平台414的高度；第二平台413高度分别大于第一平台412及第三平台414的高度，第二平台413内由上至下设有多个v型加强筋415；多个v型加强筋415开口方向相同，相邻两个v型加强筋415间隔相同；第一平台412以及第三平台414垂直设于安装块112上，且沿第二平台413长度方向设有第三安装槽411。立柱本体41采取了人字形的结构，下面连接底座本体11上的两个安装块112，机头机构5通过导轨及滑块沿着第三丝杠424上下运动。立柱本体41内部采取的是v型布筋机构，具有足够高的静、动刚度和精度保持性。左右延伸出来的第一平台412及第三平台414，第一平台412用于放置刀库，其改变传统方式的刀库侧挂在立柱本体41侧面的方式，将刀库安装在第一平台412上，右侧第三平台414可以作为氮气瓶安放平台，增强了立柱机构4总体的稳定性。

请参考图7及8，其分别为机头机构5的结构图及主轴电机53与主轴57配合的结构图。机头机构51其包括主轴箱51、打刀缸52、主轴电机53、同步带54、电机同步带轮55、主轴同步带轮56以及主轴57；主轴箱51设于第三直线驱动机构42、第五直线导向机构43及第六直线导向机构44上；主轴电机53及打刀缸52设于主轴箱51且与二者位于主轴电机53上侧；主轴电机53的输出端设有电机同步带轮55，主轴57设于主轴箱51且位于打刀缸52的正下方，主轴57上设有主轴同步带轮56；同步带54套设于电机同步带轮55和主轴同步带轮56。机头机构5与立柱机构4中的导轨连接，其内部装有主轴57，上面还固定主轴电机53及打刀缸52(松刀装置)，用于实现z轴移动、主轴57旋转等功能。

复请参阅图5所示，配重系统6包括通过气路连接的配重氮气缸61以及氮气瓶，配重氮气缸61固定于第二平台413的顶部，氮气瓶设于第三平台414。配重系统替代传统机械式配重，减轻机床运作时z轴第三伺服电机421负载。

本发明立式加工机床运作原理如下：第一伺服电机121驱动鞍座机构2及工作台3在第一丝杆124上沿着y轴移动到指定位置，第二伺服电机221驱动工作台3在第二丝杆224上沿着x先后移动到指定位置，第三伺服电机421驱动机头机构5在第三丝杆424上沿着z轴移动到指定位置，主轴电机53驱动主轴57旋转，主轴57带动其上的刀具按照预定零件加工的工艺路线对工作台3上的零件进行加工。当需要进行换刀时，打刀缸52对主轴57上的刀具进行松刀及锁刀。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。