本发明涉及龙门铣床技术领域，更具体地说，涉及一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构。
背景技术：
龙门铣床主要由龙门铣床横梁、立柱、滑鞍滑枕和工作台构成，其中横梁是龙门铣床的关键部件，直接决定了机床的整体性能。横梁的结构布置对机床结构受力状态和性能，应力峰值，结构刚度，结构稳定性，抗震性，结构疲劳度有重要影响。现有的机床滑板和滑枕重量及切削反作用力全部依靠横梁正面承担，横梁承受力度太大，工作过程不稳定，影响使用寿命；且现有的横梁强度对于一些大跨度的数控龙门铣床是远远不够的。同时由于龙门滑鞍滑枕单元通常只着重体现了载荷，没有考虑机床在加工时的反向抗扭曲问题，所以滑鞍滑枕单元在实际应用时其抗扭曲刚性很差。
因此，急需设计一款高刚性的龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构是目前行业内一直追求的目标。
经检索，关于龙门铣床结构已有大量专利公开，如中国专利申请号：2013200318195，发明创造名称为：一种数控龙门镗铣床的钢结构横梁，该申请案公开了一种数控龙门镗铣床的钢结构横梁，包括前面板、侧面板、底面板和顶面板，前面板的两侧竖直对称安装有侧面板，侧面板的底部之间安装有底面板，侧面板的顶部之间安装有顶面板，底面板和顶面板的中间竖直连接有一块中支撑板，中支撑板的上端与侧面板的下端连接安装有斜板，中支撑板的两侧、斜板与底面板之间均匀竖直安装有若干块与中支撑板平行的分支撑板，分支撑板的上端与其相邻的、高度比其高的分支撑板的下端之间连接有斜连接板。该方案均不失为对龙门铣床结构高刚性的良好探索，但仍有进一步提升的空间，行业内对于龙门铣床结构的研究也从未停止。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有的龙门铣床的横梁和滑鞍的刚性差、抗扭曲性能差的不足，提供了一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，不仅降低龙门铣床的弯曲变形及扭曲变形，提高了龙门铣床的整体刚性和整体稳定性。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，包括横梁和设置在横梁正面的滑鞍，横梁包括与滑鞍相配合支撑的横梁本体和位于横梁本体后侧的刚性构件，其中刚性构件为长方体框架结构，刚性构件的顶壁沿长度方向间隔设置有多个顶壁支撑板，刚性构件的内部设置有呈x型交叉分布的斜筋板一和竖筋板，竖筋板右侧的斜筋板一上方沿刚性构件长度方向向内部延伸设有具有三角形空腔的三角形筋板，斜筋板一下方沿刚性构件长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板一；
滑鞍内部设有与滑枕相配合的安装腔，位于横梁长度方向的两安装腔侧壁内设有平衡油缸，两个平衡油缸的中心连线与滑枕的中心线重合，且两个平衡油缸分别对称设置在滑枕的两侧。
作为本发明更进一步的改进，横梁本体的顶部设有顶面线轨，横梁本体的侧壁面沿高度方向还设有上下两条平行的侧面线轨，顶面线轨和侧面线轨均沿横梁的长度方向延伸。
作为本发明更进一步的改进，竖筋板左侧的斜筋板一下方沿刚性构件长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板二，左侧的斜筋板一上方从上到下依次设有具有五边形空腔的五边形筋板和具有梯形空腔的梯形筋板三，其中五边形筋板和梯形筋板三均沿刚性构件长度方向向其内部延伸。
作为本发明更进一步的改进，滑鞍与顶面线轨相对应的位置设置有多个滑块安装面，滑鞍与侧面线轨相对应的位置也设置有多个滑块安装面，且每个滑块安装面上均设置有滑块。
作为本发明更进一步的改进，滑枕沿横梁长度方向的两侧壁面上分别平行设置有两根滑枕线轨，滑枕线轨沿滑枕的长度方向延伸，且滑鞍内部侧壁上与滑枕线轨相对应的两内侧壁上分别设置有多个滑块安装面，滑块安装面上安装有用于与滑枕线轨相配合的滑块。
作为本发明更进一步的改进，滑鞍上与靠近横梁的内侧滑枕线轨相对应的位置设置有两个滑块安装面，每个滑块安装面分别安装有与滑枕线轨相配合的滑块；滑鞍上与远离横梁的外侧滑枕线轨相对应的位置也设置有两个滑块安装面，且与外侧滑枕线轨相对应的位于滑鞍底部的滑块安装面上分别安装有两个与滑枕线轨相配合的滑块。
作为本发明更进一步的改进，五边形筋板和梯形筋板三的连接处设置有横筋板。
作为本发明更进一步的改进，梯形筋板一的底部中心位置设置有加强筋板。
作为本发明更进一步的改进，横梁本体的顶壁与侧壁之间连接有斜筋板二，斜筋板二朝向远离横梁本体的一侧向下倾斜延伸。
作为本发明更进一步的改进，横梁底部设有多组安装孔。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，横梁包括与滑鞍相配合支撑的横梁本体和位于横梁本体后侧的刚性构件，刚性构件的内部设置有呈x型交叉分布的斜筋板一和竖筋板，斜筋板不仅缩短了力的传导行程，而且对滑鞍有向后的拉力，减少滑鞍前倾趋势，同时横梁的受力在内部相互抵消，降低横梁的受力变形程度，为滑鞍提供坚固的安装基座，提高滑鞍运动的动态刚性及稳定性。
(2)本发明的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，滑鞍内部设有与滑枕相配合的安装腔，位于横梁长度方向的两安装腔侧壁内设有平衡油缸，不仅外观整洁，一体性强，还能够防止产生像传统的外置平衡油缸运动时产生的向滑鞍外侧倾倒的扭曲力；滑鞍内部安装腔两侧壁的两个平衡油缸的中心连线与滑枕的中心线重合，且两个平衡油缸分别对称设置在滑枕的两侧，使得滑鞍与滑枕的中心平衡，不会产生偏心力矩，运行时也更加稳定。
(3)本发明的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，滑鞍的后方有八个滑块安装面，用于与横梁上的线轨相固定，多个滑块连接方式，提高了滑鞍与横梁之间的连接刚性，使得滑鞍的动态运行精度更高，稳定性更好，为滑枕提供稳固的基座。
(4)本发明的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，竖筋板右侧的斜筋板一上方沿刚性构件长度方向向内部延伸设有具有三角形空腔的三角形筋板，斜筋板一下方沿刚性构件长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板一。三角形筋板和梯形筋板一的相互配合，不仅增大了横梁的整体刚性强度，还减轻了横梁的重量，进而减轻了龙门铣床的整体负载重量，保证了龙门铣床的运行准确性和使用寿命
(5)本发明的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，横梁本体的顶部设有顶面线轨，横梁本体的侧壁面沿高度方向还设有上下两条平行的侧面线轨，顶面线轨和侧面线轨均沿横梁的长度方向延伸。横梁的三线轨布置，与传统横梁结构相比，在横梁的侧壁上部增加一条线轨，弥补滑鞍的中间薄弱之处，提高滑鞍的运动稳定性，能够进一步防止滑鞍向前倾斜。
附图说明
图1为本发明中横梁的立体结构示意图；
图2为本发明中横梁的主视结构示意图；
图3为本发明中横梁的仰视结构示意图；
图4为图2中b-b截面的剖视结构示意图；
图5为本发明中横梁部分截面的立体结构示意图；
图6为本发明中滑鞍的使用状态示意图；
图7为本发明中滑鞍去掉封闭加强板后的结构示意图；
图8为图7的后视图；
图9为图7另一视角下的结构示意图；
图10为本发明中滑鞍的结构示意图；
图11为图10的俯视图；
图12为图11中a-a截面的剖视结构示意图。
示意图中的标号说明：
200、横梁；210、顶面线轨；220、侧面线轨；201、横筋板；202、加强筋板；203、斜筋板一；204、底壁；205、侧壁；206、顶壁；207、漏沙孔；209、减重孔；21、顶壁支撑板；22、三角形筋板一；23、梯形筋板一；24、梯形筋板二；25、梯形筋板三；26、五边形筋板；27、纵筋板；28、斜筋板二；29、三角形筋板二；210、顶面线轨；220、侧面线轨；230、安装孔；240、横梁本体；250、刚性构件；
300、滑鞍；310、滑块安装面；320、滑块；330、平衡油缸；340、封闭加强板；301、安装孔；400、滑枕；410、滑枕线轨。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
结合图1-图12，本实施例的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，包括横梁200和设置在横梁200正面的滑鞍300，其中横梁200包括与滑鞍300相配合支撑的横梁本体240和位于横梁本体240后侧的刚性构件250，其中刚性构件250为长方体框架结构，刚性构件250的顶壁206沿长度方向均匀间隔设置有多个顶壁支撑板21，相邻两个顶壁支撑板21之间形成矩形的镂空形状。如图4和图5所示，本实施例中刚性构件250的内部设置有呈x型交叉分布的斜筋板一203和竖筋板27，斜筋板203不仅缩短了力的传导行程，而且对滑鞍300有向后的拉力，减少滑鞍300前倾趋势，同时横梁200的受力在内部相互抵消，降低横梁200的受力变形程度，为滑鞍300提供坚固的安装基座，提高滑鞍300运动的动态刚性及稳定性。本实施例中竖筋板27右侧的斜筋板一203上方沿刚性构件250长度方向向内部延伸设有具有三角形空腔的三角形筋板22，斜筋板一203下方沿刚性构件250长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板一23。三角形筋板22和梯形筋板一23的相互配合，不仅增大了横梁200的整体刚性强度，还减轻了横梁200的重量，进而减轻了龙门铣床的整体负载重量，保证了龙门铣床的运行准确性和使用寿命。
如图6所示，本实施例中滑鞍300内部设有与滑枕400相配合的安装腔，位于横梁200长度方向的两安装腔侧壁内设有平衡油缸330，具体地，如图11所示，本实施例中滑鞍300内部安装腔两侧壁的两个平衡油缸330的中心连线与滑枕400的中心线重合，平衡油缸330内置于滑鞍300内壁上，不仅外观整洁，一体性强，还能够防止产生像传统的外置平衡油缸330运动时产生的向滑鞍300外侧倾倒的扭曲力，且两个平衡油缸330分别对称设置在滑枕400的两侧，使得滑鞍300与滑枕400的中心平衡，不会产生偏心力矩，运行时也更加稳定。
如图4所示，本实施例中梯形筋板一23的两条平行左右侧边与刚性构件250的底壁204相垂直，且梯形筋板一23中连接左右两侧边的垂直底边与底壁204相贴合并设置在底壁204上。其中梯形筋板一23的右侧边的中心位置上设置有加强筋板202，同时梯形筋板一23的底部中心位置设置有加强筋板202，用加强筋板202提高梯形筋板一23的刚性，进而提高横梁200的整体刚性强度。如图4中所示方位，本实施例中横梁本体240的顶壁206与侧壁205之间连接有斜筋板二28，斜筋板二28朝向远离横梁本体240的一侧向下倾斜延伸，斜筋板二28与顶壁206、侧壁205共同形成一个三角形空腔结构，不仅减轻了龙门铣床的负载重量，还能够进一步提高横梁200的整体刚性强度。
如图5所示，本实施例中斜筋板203上沿长度方向均匀间隔设置有多个漏沙孔207，不仅能够减轻横梁200的整体重量，还能使得横梁200在工作中产生的切削铁屑通过漏沙孔207排出，避免堆积在横梁200上。本实施例中刚性构件250的两侧壁205上设置有多个减重孔209，进一步减轻了横梁200的质量。本实施例中刚性构件250内部的筋板设计，保证龙门铣床横梁200有足够的抗弯刚度和抗扭刚度，整体结构凸显独特的高稳定性，保证了龙门铣床精度稳定性、持久性和整体的刚性强度。
如图4所示，本实施例中竖筋板27左侧的斜筋板一203下方沿刚性构件250长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板二24，左侧的斜筋板一203上方从上到下依次设有具有五边形空腔的五边形筋板26和具有梯形空腔的梯形筋板三25，其中五边形筋板26和梯形筋板三25均沿刚性构件250长度方向向其内部延伸。横梁本体240在靠近滑鞍300的前侧形成一个口字型的封闭腔，提高了横梁200主受力侧壁的刚性，防止横梁200向前倾斜变形。如图4所示，本实施例中梯形筋板二24为与梯形筋板一23平行设置的相似梯形结构，梯形筋板二24的左右两平行侧边与横梁本体240底部相垂直，且梯形筋板二24中连接左右两侧边的垂直底边与横梁本体240底部相贴合并设置在横梁本体240底部。其中梯形筋板三25的斜边与梯形筋板二24的斜边相贴合，且梯形筋板三25与五边形筋板26的连接处设置有横筋板201，缩短了力的传导行程，降低横梁200的受力变形程度，能够进一步提高横梁本体240内部的刚性强度。
实施例2
本实施例的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，基本结构同实施例1，更进一步地，如图1所示，本实施例中横梁200顶面靠近滑鞍300的一侧沿长度方向设置有顶面线轨210，横梁200靠近滑鞍300的侧壁面沿高度方向上设置有两条侧面线轨220，顶面线轨210与两条侧面线轨220相互平行设置。横梁200的三线轨布置，与传统横梁200结构相比，在横梁200的侧壁上部增加一条线轨，弥补滑鞍300的中间薄弱之处，提高滑鞍300的运动稳定性，能够进一步防止滑鞍300向前倾斜。
本实施例中横梁200底部设有多组安装孔230，即在横梁200底部预留扩展门宽接口，立柱与不同位置的安装孔230安装结合，能够形成多种门宽的龙门铣床，可搭配不同行程的传动部件，提高滑鞍运动的行程，满足客户不同零件的加工需求，方便生产，提高产品竞争力，减低订单交货时间。
实施例3
本实施例的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，基本结构同实施例1，更进一步地，本实施例中滑鞍300上与横梁200相对应的一侧设置有多个滑块安装面310，多个滑块安装面310的位置分别与横梁200上的多条线轨位置相对应，滑块安装面310上安装有用于与线轨相配合的滑块320，滑块320沿横梁200线轨的长度方向滑动。其中滑鞍300与横梁200上的每条线轨位置相对应设置有多个滑块安装面310。具体地，如图8所示，本实施例中滑鞍300与顶面线轨210相对应的位置设置有多个滑块安装面310，滑鞍300与侧面线轨220相对应的位置也设置有多个滑块安装面310，且每个滑块安装面310上均设置有滑块320。具体地，本实施例中滑鞍300与上部侧面线轨220相对应的位置设置有两个滑块安装面310，滑鞍300与下部侧面线轨220相对应的位置设置有三个滑块安装面310，每个滑块安装面310上均安装有一个滑块320。即如图6中所示方位，滑鞍300的后方有八个滑块安装面310，用于与横梁200上的线轨相固定，多个滑块320连接方式，提高了滑鞍300与横梁200之间的连接刚性，使得滑鞍300的动态运行精度更高，稳定性更好，为滑枕300提供稳固的基座。
实施例4
本实施例的一种龙门铣床高刚性封闭式滑鞍结构，基本结构同实施例1，更进一步地，如图10所示，本实施例中滑鞍300远离横梁200的一侧为u字型开口侧，其u字型开口处设置有封闭加强板340。在滑鞍300前方u字型开口处安装封闭加强板340，使滑鞍300由u字型的开放式结构，变为回字型的封闭式结构，能够有效降低滑鞍300的弯曲变形及扭曲变形，大大提高滑鞍300的刚性。
如图6和图7所示，本实施例中滑枕400沿横梁200长度方向的两侧壁面上分别平行设置有两条滑枕线轨410，如图6中所示方位，滑枕400的左、右两侧壁上分别设置两条滑枕线轨410，即滑枕400上设置有四条滑枕线轨410，滑枕线轨410沿滑枕400的长度方向延伸，且滑鞍300内部侧壁上与滑枕线轨410相对应的两内侧壁上分别设置有多个滑块安装面310，滑块安装面310上安装有与滑枕线轨410相配合的滑块320，通过滑块320与滑枕线轨410之间的滑动配合，滑枕400在滑鞍300内能够沿高度方向上下滑动。
如图7和图9所示，本实施例中滑鞍300上与靠近横梁200的内侧滑枕线轨410相对应的位置设置有两个滑块安装面310，每个滑块安装面310分别安装有一个与滑枕线轨410相配合的滑块320；滑鞍300上与远离横梁200的外侧滑枕线轨410相对应的位置也设置有两个滑块安装面310，且与外侧滑枕线轨410相对应的位于滑鞍300底部的滑块安装面310上分别安装有两个与滑枕线轨410相配合的滑块320。即滑鞍300靠近u型开口处的两内侧壁上分别设置有上下两个滑块安装面310，其中位于上部的滑块安装面310上对应安装有一个滑块320，位于下部的滑块安装面310上对应安装有两个滑块320。因此滑鞍300的前方u型开口的两内侧壁上左右各设置有五个滑块320，用于与滑枕400左右两侧的四条滑枕线轨410相配合连接，提高了滑枕400的动态运行精度，且提高了机床整体运行的稳定性。
如图7所示，本实施例中每个滑块安装面310均设置有多个安装孔301，用于将滑块320固定安装于滑块安装面310上，进一步保证滑块320的连接稳定性。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
1.一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，包括横梁(200)和设置在横梁(200)正面的滑鞍(300)，其特征在于：横梁(200)包括与滑鞍(300)相配合支撑的横梁本体(240)和位于横梁本体(240)后侧的刚性构件(250)，其中刚性构件(250)为长方体框架结构，刚性构件(250)的顶壁(206)沿长度方向间隔设置有多个顶壁支撑板(21)，刚性构件(250)的内部设置有呈x型交叉分布的斜筋板一(203)和竖筋板(27)，竖筋板(27)右侧的斜筋板一(203)上方沿刚性构件(250)长度方向向内部延伸设有具有三角形空腔的三角形筋板(22)，斜筋板一(203)下方沿刚性构件(250)长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板一(23)；
滑鞍(300)内部设有与滑枕(400)相配合的安装腔，位于横梁(200)长度方向的两安装腔侧壁内设有平衡油缸(330)，两个平衡油缸(330)的中心连线与滑枕(400)的中心线重合，且两个平衡油缸(330)分别对称设置在滑枕(400)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：横梁本体(240)的顶部设有顶面线轨(210)，横梁本体(240)的侧壁面沿高度方向还设有上下两条平行的侧面线轨(220)，顶面线轨(210)和侧面线轨(220)均沿横梁(200)的长度方向延伸。
3.根据权利要求1所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：竖筋板(27)左侧的斜筋板一(203)下方沿刚性构件(250)长度方向向内部延伸设有具有梯形空腔的梯形筋板二(24)，左侧的斜筋板一(203)上方从上到下依次设有具有五边形空腔的五边形筋板(26)和具有梯形空腔的梯形筋板三(25)，其中五边形筋板(26)和梯形筋板三(25)均沿刚性构件(250)长度方向向其内部延伸。
4.根据权利要求1所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：滑鞍(300)与顶面线轨(210)相对应的位置设置有多个滑块安装面(310)，滑鞍(300)与侧面线轨(220)相对应的位置也设置有多个滑块安装面(310)，且每个滑块安装面(310)上均设置有滑块(320)。
5.根据权利要求4所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：滑枕(400)沿横梁(200)长度方向的两侧壁面上分别平行设置有两根滑枕线轨(410)，滑枕线轨(410)沿滑枕(400)的长度方向延伸，且滑鞍(300)内部侧壁上与滑枕线轨(410)相对应的两内侧壁上分别设置有多个滑块安装面(310)，滑块安装面(310)上安装有用于与滑枕线轨(410)相配合的滑块(320)。
6.根据权利要求5所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：滑鞍(300)上与靠近横梁(200)的内侧滑枕线轨(410)相对应的位置设置有两个滑块安装面(310)，每个滑块安装面(310)分别安装有与滑枕线轨(410)相配合的滑块(320)；滑鞍(300)上与远离横梁(200)的外侧滑枕线轨(410)相对应的位置也设置有两个滑块安装面(310)，且与外侧滑枕线轨(410)相对应的位于滑鞍(300)底部的滑块安装面(310)上分别安装有两个与滑枕线轨(410)相配合的滑块(320)。
7.根据权利要求3所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：五边形筋板(26)和梯形筋板三(25)的连接处设置有横筋板(201)。
8.根据权利要求1所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：梯形筋板一(23)的底部中心位置设置有加强筋板(202)。
9.根据权利要求1所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：横梁本体(240)的顶壁(206)与侧壁(205)之间连接有斜筋板二(28)，斜筋板二(28)朝向远离横梁本体(240)的一侧向下倾斜延伸。
10.根据权利要求1-9任一一项所述的一种龙门铣床用高刚性横梁、滑鞍结构，其特征在于：横梁(200)底部设有多组安装孔(230)。
技术总结