数控雕铣机床身结构的基本设计

  YF5214数控模具雕铣机主要由五大部分组成:床身、Y向工作台、立柱、横梁和Z向电主轴系统所组成。床身的设计必须充分考虑整台机床的选型、结构以及和其他部件组装后的性能。经过在多个方案之间反复推敲后,决定该款雕铣机采用如下的结构设计:

  (1)数控雕铣机选用双立柱龙门式结构。因为龙门式结构可以增强机床的刚度及稳定性。采用双立柱对称结构,可以使热变形对主轴轴线变位的影响变小,增强横梁的稳定刚度。床体采用高低筋配合的网状架构,有的直接采用蜂巢的相接的内六角网状结构,不仅可以保证机床的刚性,又减轻了重量。

  (2)主轴设计成立式结构。因为数控雕铣机具备雕刻和铣削的功能,且主要对工件的顶面进行加工,又考虑到立式相较于卧式而言可缩小占地面积,所以机床主轴布局设计为立式。

  (3)床身毛坯采用整体式砂型铸造,材料为强度较高的灰铸铁(HT250)。该材料耐弱腐蚀,适合制作机座等受力较大的零部件。在选择壁厚时,考虑其铸造方便和抗拉强度,将壁厚均定为20mm。其抗拉强度为240MPa,能充分满足设计的要求。在实际生产中,因为床身内部筋板相互交叉且成空心,结构比较复杂,因此采取的是易于成型的翻砂铸造的成型方法。为了提高机床的刚度,立柱的截面形状选用“工”字刚型。因为构件承受弯曲和扭转载荷后,其变形大小取决于断面的抗弯和抗扭惯性矩。抗弯和抗扭惯性矩大的则其刚度也高。而圆形截面的抗扭刚度比方形截面的大,抗弯刚度则比方形截面的小;封闭式截面的刚度比不封闭式截面的刚度的好很多。

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