用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，具有至少一对相互之间间隔一定距离且与地面位置固定的平行安排的导轨，在导轨上安排有一个沿Ｘ方向移动的龙门架该龙门架对可在Ｙ方向移动的横梁进行导向，在该横梁上安排有一个可在Ｚ方向移动的用于安装工具的套筒，龙门架具有多个斜撑状的杆状部件，其特征在于杆状元件用于构成龙门架的外部边框，而多个由杆状元件框住的龙门架平面通过板状元件构成加固填充体。本实用新型专利技术在保持较小尺寸的情况下可以获得特别高的刚性，仅存在较少的连接点，相应地只需要较少的杆状元件连接接头，使用板状元件连接单个的杆状元件，由此形成相对较低的安装费用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种支撑框架结构，尤其是用于门形结构多轴高速加工中心的支 撑框架结构，属于机械加工

技术介绍
高速加工中心属于数控机床中的一种，其突出之处在于可以从多个侧面完整地加 工较大体积的工件。这一类的加工中心至少拥有三个移动轴，这些移动轴具有一个数字控 制器。此外，大部分情况下还存在一个或者两个旋转的数字控制轴。使用这一类的加工中 心可以实施通常的切削工作，例如铣切、钻孔、锪孔、铰孔、车削和类似工作。单个移动轴针 对不同部件(例如支架组件、横梁或者套筒)的分配是附加的区别特征。因为由此已经可 以确定主要的支撑框架结构的构造。主要是一种门形结构的支撑框架结构。通过该门形结 构，移动轴可以在X、Y以及Z方向结合特殊的较大体积工件进行工作。为缩短工件的加工时间市场上出现了越来越多的所谓高速加工中心。通过使用尽 可能轻质的移动轴降低加工时间。已知的高速加工中心本质上由含一对导轨的支撑框架结构组成，导轨通过多个支 架以与地面位置固定的形式进行安装。在两根导轨上存在沿X-方向移动的龙门架。同时， 龙门架构成在Y-方向相对移动的横梁的框架，而横梁由支撑着在Z-方向上下移动的套筒。 用于加工工件的刀具位于套筒的末端。为了获得轻便且尽可能坚固的支撑框架结构，此处建议龙门架由碳纤维-杆状元 件构成，杆状元件成扇形分别从龙门架上方中间的中心轴承向下延伸。在原理上，此处涉及 一类桁架结构，该结构使得龙门架获得较高的刚性。因此仅使用杆状元件构成龙门架。对已知的支撑框架结构的静态和动态性能试验表明，这些支撑框架结构很多已经 因自重而出现变形。这种表现会对高速加工中心的精度产生负面的影响。尤其是套筒存在 下沉现象。在导轨区域的单个杆状元件部分情况下比整个结构存在更大的变形。在动力学 方面，在龙门架移动方向(X-方向)加速时观察到套筒尖部有变形。已知支撑框架结构在 刚性方面的所有薄弱点均对工件的精密加工形成负担，从而形成实际尺寸和给定尺寸之间 偏差形式的尺寸公差，很多的时候该公差无法满足最新的要求。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种用于多轴门形结构高速 加工中心的支撑框架结构，该结构的突出之处在于在尽可能小的自重且生产过程尽可能简 单的情况下可以实现更高的刚性。本技术的技术原理是龙门架的杆状元件仅用于构成龙门架的外部边框，而多 个由杆状元件框住的龙门架平面通过板状元件构成加固填充体。为达到上述目的，本技术是通过以下的技术方案来实现的一种用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，具有至少一对相互之间间隔一定距离且与地面位置固定的平行安排的导轨，在导轨上安排有一个沿X方向移动的龙 门架，该龙门架对可在Y方向移动的横梁进行导向，在该横梁上安排有一个可在Z方向移动 的用于安装工具的套筒，所述的龙门架具有多个斜撑状的杆状部件，其特征在于，杆状元件 用于构成龙门架的外部边框，而多个由杆状元件框住的龙门架平面通过板状元件构成加固 填充体。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于板状元件为 层状板，该层状板具有两张由碳纤维-复合材料制成的盖板，盖板之间包含有硬泡沫芯；杆 状元件为空心圆柱状结构，且由碳纤维-复合材料制成。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于龙门架由两 个从横截面看相互成镜像对称的门架对组成。两个门架对通过用作横梁的杆状元件相互连接在一起。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于，每个门架 对拥有直角三角形横截面。直角三角形的水平边平行于相邻的导轨。直角三角形的垂直边 均朝向内侧，并平行于相对门架对的垂直边。此外，每个门架对的斜边均朝向外侧。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于每个板状元 件均存在水平边、垂直边以及斜边区域。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于在每个门架 对的板状元件封闭形成的内部空间中安排有多个相互间隔一定距离的形状为直角三角形 的加强板，加强板也是夹芯层合板。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于沿着Y方向 移动的横梁安排在两个门架对形成的空间中。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于横梁本质上 由在龙门架的下部导轨对中的下部横梁组成，下部横梁通过一个空心圆柱状套筒外壳和龙 门架上部导轨对中的上部横梁固定连接在一起，以便形成对横梁的双层导向。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于杆状元件在 连接点通过轻金属制成的连接接头进行连接，对此也可以进行粘贴连接。前述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在于板状元件通 过层合粘接的方式连接到构成边框的杆状元件上。本技术的有益效果为在保持较小尺寸的情况下可以获得特别高的刚性。试 验表明，根据本技术的龙门架与现有的龙门架相比，在水平方向和垂直方向强度高大 约25%。以总重量为基准，本技术在因Z-方向和X-方向加速而造成的变形方面可以 获得更高的刚性。相对于现有技术而言，因为仅存在较少的连接点，相应地只需要较少的杆 状元件连接接头，使用板状元件连接单个的杆状元件，由此形成相对较低的安装费用。连接杆状元件的板状元件优先由层状板(三明治板)构成。层状板由两层碳纤维 复合材料制成的盖板组成，盖板之间夹有硬泡沫芯。这一类的层状板到目前为止用于汽车 制造、飞机制造，特别是用于赛艇的制造。层状板的突出优点在于特别高的抗变形能力，且 同时具有特别小的尺寸。与之相对应，本技术的龙门架杆状元件为空心圆柱状，同样也由碳纤维-复 合材料制成。选择这样的材料，同时结合空心圆柱状横截面可以使得杆状元件获得特别高的抗变形能力，且尺寸较小。本技术的另一种改进措施，龙门架由两个从横截面看相互成镜像对称的门架 对组成，这两个部件通过用作横梁的杆状元件相互连接在一起。这一结构可以使得使用上 述部件的龙门架结构较合理。因为在Y-方向移动的横梁可以特别方便地进入两个门架对 组成的空间中。门架对一种特别稳定的结构，其横截面中具有一个垂直的三角，其水平边平 行于导轨，而垂直边朝向内侧并平行于相对的门架对的垂直边，斜边向外。由此板状元件优 先被分配到水平边、垂直边以及斜边的区域。本技术的另一种改进措施，在门架对的板状元件包裹的空间中相互间隔一定 距离安排有多个形状为垂直三角形的加强板。该加强板根据板状元件的结构优先为层状 板。可以想象的是，只要不影响龙门架的刚性，板状元件以及加强板具有用于进一步降低重量的空隙。在构成具有垂直三角横截面的门架对时形成一个长方体状的空间。因为每个门架 对的垂直边垂直于导轨。由此形成的前提条件是，横梁由一个在龙门架下导轨对中移动的 下部横梁构成，该下部横梁和一个在龙门架上部导轨对中移动的上部横梁通过一个管状的 套筒外壳相连接。通过这种特殊的横梁设计结构，结合龙门架的特殊结构可以形成横梁的 双层移动，该结构可以使得横梁沿着龙门架的Y-方向精确且稳定地进行移动。本技术的另一种改进措施，板状元件优先通过层压方式连接到构成边框的杆 状元件上。这种连接类型可以实现两个部件在整个连接段上均形成固定和持久的连接。相 对于点本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，具有至少一对相互之间间隔一定距离且与地面（３）位置固定的平行安排的导轨（１ａ、１ｂ），在导轨上安排有一个沿Ｘ方向移动的龙门架（４），该龙门架对可在Ｙ方向移动的横梁（５）进行导向，在该横梁上安排有一个可在Ｚ方向移动的用于安装工具的套筒（６），所述的龙门架（４）具有多个斜撑状的杆状部件（７ａ、７ｂ、７ｃ），其特征在于杆状元件（７）用于构成龙门架（４）的外部边框，而多个由杆状元件（７）框住的龙门架（４）平面通过板状元件（８）构成加固填充体。

【技术特征摘要】
1.用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，具有至少一对相互之间间隔一定 距离且与地面(3)位置固定的平行安排的导轨(la、lb)，在导轨上安排有一个沿X方向移动 的龙门架G)，该龙门架对可在Y方向移动的横梁( 进行导向，在该横梁上安排有一个可 在Z方向移动的用于安装工具的套筒(6)，所述的龙门架(4)具有多个斜撑状的杆状部件 (7a、7b、7c)，其特征在于杆状元件(7)用于构成龙门架(4)的外部边框，而多个由杆状元件 (7)框住的龙门架⑷平面通过板状元件⑶构成加固填充体。2.根据权利要求1所述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在 于板状元件(8)为层状板，该层状板具有两张由碳纤维-复合材料制成的盖板，盖板之间包 含有硬泡沫芯；杆状元件(7)为空心圆柱状结构，且由碳纤维-复合材料制成。3.根据权利要求1所述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在 于龙门架由两个从横截面看相互成镜像对称的门架对(9a、9b)组成；两个门架对(9a、 9b)通过用作横梁的杆状元件(7d、7f)相互连接在一起。4.根据权利要求3所述的用于门形结构多轴高速加工中心的支撑框架结构，其特征在 于每个门架对(9a、9b)拥有直角三角形横截面；直角三角形的水平边(10)平行于相邻的导 轨(la、lb)；直角三角形的垂直边(11)均朝向内侧，并平行于相对门架对的垂直边(11’)； 每...

【专利技术属性】
技术研发人员：常永标，吴伟，米夏埃尔谢夫，马蒂亚斯克莱贝斯，梁小凡，
申请(专利权)人：昆山德纳普数控科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]