超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2． 6 機床卸荷梁與卸荷輪裝置［1］

卸荷梁與卸荷輪裝置用于消除溜板和滑枕式鏜銑頭等重力對該機床橫梁體位移可能較大的問題。超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化但是目前對超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床中超長橫梁剛度優(yōu)化等研究比較少，因此有必要對其進(jìn)行進(jìn)一步研究。卸荷梁的設(shè)計原理是通過預(yù)先計算重量，在橫梁上設(shè)置一個帶曲線的卸荷梁，卸荷梁為鋼結(jié)構(gòu)件制成，由雙支點將所受之力由絲桿傳遞于立柱上，避免了橫梁產(chǎn)生彎曲變形，以消除溜板和滑枕鏜銑頭對橫梁直線度的撓度影響。橫梁導(dǎo)軌可加工成直線，保證鏜銑頭運動的直線度并使溜板與橫梁導(dǎo)軌面均勻接觸。比較一般橫梁反變形( 起拱曲線［6］) 加工或鑲裝導(dǎo)軌需調(diào)整精度，卸荷梁無論在加工性能還是使用性能上都更加優(yōu)越。

2． 2 建立橫梁體有限元模型

運用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件高de 級分析模塊建立橫梁有限元分析模型，為了減少有限元網(wǎng)格數(shù)量和歧異網(wǎng)格的生成，針對橫梁體上對分析結(jié)果影響不大的圓角、小孔和臺階等結(jié)構(gòu)作一定的簡化處理( 即忽略不計) ; 采用 10 節(jié)點四面體有限單元網(wǎng)格對橫梁體有限元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分結(jié)果為: 橫梁部件中的單元數(shù)目為 328 149，節(jié)點數(shù)目為 397 719。本公司對于鏜銑頭的潤滑作業(yè)頗有研究，下面就為大家進(jìn)行詳細(xì)介紹。橫梁體有限元劃分結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

1 大型龍門機床橫梁研究進(jìn)展

橫梁是超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床中的主要支承部件，橫梁結(jié)構(gòu)的好壞直接影響到機床的使用性能和制造成本。無論是什么設(shè)備，規(guī)范化的操作永遠(yuǎn)都是保養(yǎng)的基礎(chǔ)，龍門鏜銑頭也是，在實際操作中，為了保證操作人員的人身安全，在使用之前，應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)檢查龍門鏜銑頭各個部件的運行情況，并保持操作環(huán)境的整潔性，等確認(rèn)安全之后方能進(jìn)行操作。要提高機床的加工效率、精度，必須考慮機床結(jié)構(gòu)中橫梁的剛度等靜態(tài)特性。國內(nèi)外在機床橫梁研究方面主要采用有限元分析方法，對機床橫梁結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行評估。

在數(shù)控龍門機床橫梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，文獻(xiàn)［2］中有橫梁體板筋形式、橫梁體截面形狀及導(dǎo)軌的分布形式可以參考。2）如果冷機狀態(tài)下齒輪油位置低于檢視口,鏜銑頭應(yīng)給減速機加油。文獻(xiàn)［3］中不同筋板結(jié)構(gòu)的橫梁抗彎、抗扭能力不同，O 字型結(jié)構(gòu)橫梁除了工藝性能優(yōu)越之外，抗彎抗扭性能也比其他橫梁好，而且各階固有頻率也比其他結(jié)構(gòu)橫梁各階固有頻率高。通過改變橫梁體的結(jié)構(gòu)形式，如: 改變橫梁體截面的長度和寬度、內(nèi)腔筋板的結(jié)構(gòu)形式、橫梁導(dǎo)軌的尺寸大小和厚度、橫梁體的壁厚和關(guān)鍵部位筋板的壁厚等，來提高橫梁體剛性等性能。

某超重型數(shù)控動梁龍門移動鏜銑床正視圖及各軸方向如圖 1 所示［1］，其機床基礎(chǔ)件如床身、滑座、立柱、橫梁、工作臺等基礎(chǔ)件均采用樹脂砂造型高強度鑄鐵，并經(jīng)時效處理，連接梁采用高剛性焊接件。3、進(jìn)給組織，方滑枕可以實現(xiàn)上下進(jìn)給移動，并依靠滾珠絲桿進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在箱體上面還安有進(jìn)給箱，減速器上安裝有伺服電機。龍門框架由左右立柱、連接梁等組成，左右立柱上端與連接梁緊固連接，立柱下端直接與滑座緊固連接，形成高剛度的龍門框架結(jié)構(gòu)。圖 1 中 Y 軸: 橫梁與溜板，Z 軸:溜板與滑枕。動梁龍門橫梁上配置有一個大功率的交流調(diào)速滑枕式鏜銑頭，滑枕式鏜銑頭通過溜板與橫梁連接。