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

2． 6 機(jī)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(duì)該機(jī)床橫梁體位移可能較大的問(wèn)題。超重型數(shù)控龍門(mén)移動(dòng)鏜銑床橫梁的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化但是目前對(duì)超重型數(shù)控龍門(mén)移動(dòng)鏜銑床中超長(zhǎng)橫梁剛度優(yōu)化等研究比較少，因此有必要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究。卸荷梁的設(shè)計(jì)原理是通過(guò)預(yù)先計(jì)算重量，在橫梁上設(shè)置一個(gè)帶曲線(xiàn)的卸荷梁，卸荷梁為鋼結(jié)構(gòu)件制成，由雙支點(diǎn)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(duì)橫梁直線(xiàn)度的撓度影響。橫梁導(dǎo)軌可加工成直線(xiàn)，保證鏜銑頭運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)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(xiàn)［6］) 加工或鑲裝導(dǎo)軌需調(diào)整精度，卸荷梁無(wú)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(yùn)用 Siemens PLM Software NX7． 5 軟件高de 級(jí)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(duì)橫梁體上對(duì)分析結(jié)果影響不大的圓角、小孔和臺(tái)階等結(jié)構(gòu)作一定的簡(jiǎn)化處理( 即忽略不計(jì)) ; 采用 10 節(jié)點(diǎn)四面體有限單元網(wǎng)格對(duì)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(diǎn)數(shù)目為 397 719。本公司對(duì)于鏜銑頭的潤(rùn)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?jiǎng)澐纸Y(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

1 大型龍門(mén)機(jī)床橫梁研究進(jìn)展

橫梁是超重型數(shù)控龍門(mén)移動(dòng)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(jī)床的使用性能和制造成本。無(wú)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(mén)鏜銑頭也是，在實(shí)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(mén)鏜銑頭各個(gè)部件的運(yùn)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(jī)床的加工效率、精度，必須考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)中橫梁的剛度等靜態(tài)特性。國(guó)內(nèi)外在機(jī)床橫梁研究方面主要采用有限元分析方法，對(duì)機(jī)床橫梁結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行評(píng)估。

在數(shù)控龍門(mén)機(jī)床橫梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)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(jī)狀態(tài)下齒輪油位置低于檢視口,鏜銑頭應(yīng)給減速機(jī)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(guò)改變橫梁體的結(jié)構(gòu)形式，如: 改變橫梁體截面的長(zhǎng)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(lái)提高橫梁體剛性等性能。

某超重型數(shù)控動(dòng)梁龍門(mén)移動(dòng)鏜銑床正視圖及各軸方向如圖 1 所示［1］，其機(jī)床基礎(chǔ)件如床身、滑座、立柱、橫梁、工作臺(tái)等基礎(chǔ)件均采用樹(shù)脂砂造型高強(qiáng)度鑄鐵，并經(jīng)時(shí)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(shí)現(xiàn)上下進(jìn)給移動(dòng)，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(jī)。龍門(mén)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(mén)框架結(jié)構(gòu)。圖 1 中 Y 軸: 橫梁與溜板，Z 軸:溜板與滑枕。動(dòng)梁龍門(mén)橫梁上配置有一個(gè)大功率的交流調(diào)速滑枕式鏜銑頭，滑枕式鏜銑頭通過(guò)溜板與橫梁連接。