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高密市振飞机械制造有限公司
主营：镗铣头,铣头,动力铣头,数控铣头,直角铣头,万向铣头
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超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
2． 6 机床卸荷梁与卸荷轮装置［1］
卸荷梁与卸荷轮装置用于消除溜板和滑枕式镗铣头等重力对该机床横梁体位移可能较大的问题。卸荷梁的设计原理是通过预先计算重量，在横梁上设置一个带曲线的卸荷梁，卸荷梁为钢结构件制成，由双支点将所受之力由丝杆传递于立柱上，避免了横梁产生弯曲变形，以消除溜板和滑枕镗铣头对横梁直线度的挠度影响。*为避免主轴高速旋转造成温升而影响精度，对主轴采用喷油冷却以降低发热量，以避免主轴发热变形。横梁导轨可加工成直线，保证镗铣头运动的直线度并使溜板与横梁导轨面均匀接触。比较一般横梁反变形( 起拱曲线［6］) 加工或镶装导轨需调整精度，卸荷梁无论在加工性能还是使用性能上都更加*。
超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
2. 3 有限元分析
观察横梁有限元分析的节点位移和变形，滑枕式镗铣头等移到横梁中部时横梁的受力和变形都是大。如图 8 所示，这时横梁受力发生弯曲变形，并向前倾覆，大位移为 0． 258 mm。在使用时，使用者可以任意方便的调整加工螺纹的直径，螺距及行程，这充分体现了镗铣头非常有价值的实用性。观察这时横梁 Z 轴方向上的节点位移和变形，如图 9 所示，横梁受力发生弯曲变形，Z 轴方向上大位移为 0． 250 mm，这个位移值偏大，要减少。
同时观察这时横梁受力的应力分布，如图 10 所示，横梁因受力变形，应力主要集中在溜板与横梁的接触面、丝杠螺母安装处和立柱与横梁接触的内侧下方处，大应力约为 42 MPa，小于 HT200 材料的许用应力即表 1 中该材料的屈服强度 135 MPa。
超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
但是目前对超重型数控龙门移动镗铣床中超长横梁刚度优化等研究比较少，因此有必要对其进行进一步研究。
2 超重型数控龙门移动镗铣床横梁有限元优化分析
超重型数控龙门移动镗铣床横梁受力结构为两点简支梁支承，影响横梁变形的因素主要包括: 横梁、溜板和滑枕由于自身重力产生的对横梁的压力及机床所受切削负荷及其本身的热变形等，由于切削负荷和热变形要远小于由于重力产生的变形，因此一般忽略其对横梁变形的影响。除横梁本身的重量外，还要考虑溜板、滑枕式镗铣头等移动部件从横梁一端移动到中部时重力引起横梁的变形。比如说方滑枕和横梁导轨是由定量泵供油进行润滑，而传动的润滑是由液压站供油。由于在横梁上滑枕式镗铣头是悬臂结构，其重力会引起横梁的向前倾覆。
超重型数控龙门移动镗铣床中横梁上外载荷变化慢，横梁处于静态，因此应用有限元方法来进行静态分析。
超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化
1 大型龙门机床横梁研究进展
横梁是超重型数控龙门移动镗铣床中的主要支承部件，横梁结构的好坏直接影响到机床的使用性能和制造成本。要提高机床的加工效率、精度，必须考虑机床结构中横梁的刚度等静态特性。为您揭下镗铣头的神秘面纱螺纹，金属孔等是我们生活中很熟悉的，但是人们是如何在这些质地刚硬的金属上刻纹和钻孔的呢。国内外在机床横梁研究方面主要采用有限元分析方法，对机床横梁结构刚度进行评估。
在数控龙门机床横梁体结构设计过程中，文献［2］中有横梁体板筋形式、横梁体截面形状及导轨的分布形式可以参考。文献［3］中不同筋板结构的横梁抗弯、抗扭能力不同，O 字型结构横梁除了工艺性能*之外，抗弯抗扭性能也比其他横梁好，而且各阶固有频率也比其他结构横梁各阶固有频率高。镗铣头作为一种机器生产的器件，其润滑工作是决定镗铣头能够正常工作的关键。通过改变横梁体的结构形式，如: 改变横梁体截面的长度和宽度、内腔筋板的结构形式、横梁导轨的尺寸大小和厚度、横梁体的壁厚和关键部位筋板的壁厚等，来提高横梁体刚性等性能。
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第8年
