一種用鋁型材做結構件的機床設計

趙金宇，樊 剛

（沈陽優尼斯智能裝備有限公司 遼寧 沈陽 110142）

眾所周知，工業鋁型材具有質量輕、成型優、強度高、耐腐蝕、壽命長、可再生、少污染、維護費低等多種優點，在眾多材料中脫穎而出，已經成為了現階段諸多機械、建筑等行業的最愛；同時，在機床行業，由于鋁型材自身成批量出產的特點，對于機床實現量產化提供了有利保障，成為了未來機床行業發展的趨勢。

鋁型材機床的缺點是，由于質量輕，因此對于機床搭建上的結構要求非常嚴格，如若安排不合理，極易在機床加工工件時產生共振現象，對機床精度及加工出工件的精度產生極大影響。

這種用鋁型材搭建框架而研發的一種框架式智能高速鉆攻中心機床，降低了機床整體重量，提高了機床穩定性及機床裝配效率；安裝機床防護時更加便捷、高效，同時解決了機床加工工件時產生共振現象及機床精度等問題。

搭建技術方案：框架式智能高速鉆攻中心機床，包括床身、床身底座、滑座、框架、主軸箱、三角壓板，床身與床身底座通過螺釘連接，滑座與床身通過床身上滑塊用螺釘連接，其特征在于：框架是鋁型材由垂直方向高度一致的立柱及立柱上方水平放置的小柱搭建而成，小柱與立柱通過中間過渡板連接，用三角壓板固定前后左右四個方向，立柱底部固定在床身底座上，通過壓板及螺釘固定，主軸箱與鋁型材框架通過渡板、T型螺母與螺釘連接。所述立柱其槽內放置足夠數量的T型螺母便于后續安裝固定。圖中所述立柱為6根型材組成，在初期研發階段嘗試用4根型材搭建，但搭建后穩定性差，切削實驗過程中，共振現在非常嚴重，同時對上方主軸箱支撐不夠，主軸方向精度很不理想，因此對方案進行重新改進，改用6根型材搭建，搭建后穩定性明顯升高（圖2），切削實驗中，共振現象基本沒有，非常穩定。同時，此次研發期間也嘗試用8根等不同數量的型材進行搭建，但搭建后效果都不是很理想，因此選用6根。選擇這種形式的框架，相對于懸臂式等穩定性更好，我們可以從應力的計算公式σ=Ws/A得出：在Ws兩者相同的情況下，框架式的截面積A更大，因此其應力更小，穩定性相對于懸臂式的更好。

圖1

空間位置關系如圖1中坐標所示。滑座移動方向為X向（左右）、床身移動方向為Y向（前后）、主軸箱移動為Z向（上下）。

適用范圍及工作原理，該機床適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復雜零件，能完成銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和加工切削螺紋等工序。該款鋁型材機床搭載沈陽機床集團自主研發的i5數控系統，數控系統通過對輸入的數字和字符等信息進行一系列處理后，再通過伺服系統及可編程序控制器向機床主軸及進給等執行機構發出指令，機床主體則按照這些指令，并在檢測反饋裝置的配合下，對工件加工所需的各種動作，如刀具相對于工件的運動軌跡、位移量和進給速度等項要求實現自動控制，從而完成工件的加工。

鋁型材機床的優點及有益技術效果：采用鋁型材機床，可以大大降低機床的整體重量，由于機床上部的整體重量變輕，使得機床的整體重心下移，可以大大提升機床的穩定性能；在機床裝配過程中，改變了原有的裝配工藝，鋁型材搭建后通過整體精度調整找平后，機床整體再經過機床加工重新找平，可以大大提高機床的裝配精度，而不會因裝配導致誤差積累；由于改為整體框架結構，因此而重新進行了防護間設計，改為整體防護，不容易出現共振現象，同時防護間的安裝只需與鋁型材框架結合即可，便捷效率大大提升；由于鋁型材的生產工藝性，使得鋁型材的出產率很高，因此在機床上的使用，可以使機床實現量產化。

附圖說明：

圖1是鋁型材搭建整體結構示意圖。

圖2是圖1中Ⅰ的局部放大圖，它描述了一種連接方式。

圖3是圖1中Ⅱ的局部放大圖，它描述了鋁型材的一種搭建方式。

圖4是圖1中Ⅲ的局部放大圖，它描述了上部型材與下部型材的結合方式。

圖中1是床身、2是滑座、3是中間過渡板、4是小柱、5是立柱、6是主軸箱、7是三角壓板。

具體實施方式：

為了使技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，進行進一步詳細說明。

實施例1，如圖1所示，床身1與床身底座通過4個M18的螺釘連接；滑座2與床身1通過床身上滑塊用M8螺釘連接；立柱5放置前，在其槽內放置足夠數量的T型螺母便于后續安裝固定，六根小柱4與垂直向六根立柱5通過中間過渡板3連接，再利用三角壓板7固定前后左右四個方向，同時利用立柱5槽內的T型螺母使其與三角壓板7間利用螺釘固定，主軸箱4與鋁型材框架的連接通過過渡板、T型螺母與螺釘連接而成。

空間位置關系如圖1中坐標所示，滑座移動方向為X向（左右）、床身移動方向為Y向（前后）、主軸箱移動為Z向（上下）。

機床切削過程中，X向由滑座帶動工作臺實現，Y向由床身帶動滑座實現，Z向由主軸伸縮實現深度切削。鋁型材框架相當于立柱的作用，但不同于以往的是鋁型材框架更輕便；結構穩定性更高；在精度調整上，由于改變了床身與立柱的垂直結構，因此避免了床身與立柱垂直度不合等精度問題。本次采用框架結構一是其材料特性，輕便、耐腐蝕、安裝及拆卸、攜帶、搬移極為方便；二是其穩定性、精度高；此外后續防護、刀庫、電器柜的安裝非常方便。