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

結(jié)合超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床中橫梁與立柱、絲杠螺母副的實際裝配情況，對相應(yīng)接觸面進行約束其對應(yīng)的自由度，約束條件為橫梁兩端固定，動梁橫梁體自由度約束見圖 6 所示。橫梁的邊界條件和受力橫梁的上下運動( Z 向) 是通過絲杠驅(qū)動。我們在進行鏜銑頭潤滑工作前，需要選擇合適的潤滑劑，通常來說，通常選擇鈉基潤滑脂進行機器的潤滑。通過壓板，橫梁緊貼在立柱的導(dǎo)軌面，靜壓導(dǎo)軌接觸面處由靜壓油支撐，靜壓油支撐剛度大。因此，在橫梁上下移動的情況下，其 X 向接觸面和 Z 向接觸面完全固定，在有限元建模中，此處 X 方向和 Z 方向施加單方向的約束。橫梁 Y 方向兩端運動固定，因此，在有限元模型中約束也按照實際情況施加。

溜板與滑枕通過絲杠驅(qū)動系統(tǒng)可在橫梁上左右移動( 見圖 1) ，在單個導(dǎo)軌面上溜板與橫梁有左右 2 個接觸面，同立柱導(dǎo)軌一樣，橫梁靜壓導(dǎo)軌的各接觸面也均為靜壓油支撐，通過壓板等可保證溜板緊貼橫梁的導(dǎo)軌面。

文獻［5］考慮了大型龍門機床橫梁部件中各零件間結(jié)合面，對其靜剛度進行了有限元分析，理論分析結(jié)果有較好的實用價值。

文獻［6］針對數(shù)控重型龍門銑床超跨距橫梁由于跨度大質(zhì)量大，安裝完畢后由于重力和溜板、滑枕作用力會向下彎曲，其中 Z 向?qū)к壝娴拇髶隙瓤蛇_到1 mm，嚴(yán)重影響加工精度的問題，采用對導(dǎo)軌面預(yù)起拱的方法來補償橫梁變形對加工精度的影響。對超跨距橫梁 Z 向?qū)к壝嫫鸸扒€進行了設(shè)計，并用優(yōu)化算法對其進行了優(yōu)化。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)化運用SiemensPLMSoftwareNX7．5軟件建立溜板、鏜銑頭滑枕等三維實體模型。首先用有限元方法仿d真計算了超跨距橫梁實際工作時的變形，并擬合了橫梁 Z 向?qū)к壸冃蔚淖冃吻€． 考慮了溜板左右 2 個接觸面對變形曲線的影響，采用優(yōu)化算法分多種情況設(shè)計和優(yōu)化了起拱曲線。經(jīng)分析，采用優(yōu)化算法得到起拱曲線遠(yuǎn)優(yōu)于以往起拱曲線設(shè)計方法的效果。通過優(yōu)化設(shè)計，機床銑刀頭水平移動直線度誤差和角度偏差已經(jīng)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值。

橫梁導(dǎo)軌由兩條主( 正) 導(dǎo)軌，一條側(cè)導(dǎo)軌及若干輔助導(dǎo)軌組成。根據(jù)超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床的技術(shù)規(guī)格及參數(shù)要求，移動龍門兩立柱之間的跨距要求為 10 m，動梁龍門 Y 軸行程為 12 m。因此，設(shè)計動梁橫梁體總長度為 14 m。其實，有時候機器出現(xiàn)問題并不可怕，有時候只要稍稍調(diào)整就可以解決，而有時候不正確的解決辦法反而會加重原來的問題。如此長的橫梁體結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)橫梁結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)不能滿足其性能規(guī)格要求。高剛性是超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床橫梁體設(shè)計過程中的關(guān)鍵之一，特別是動梁龍門上的橫梁體，還要相對工件在立柱導(dǎo)軌上移動，對其性能要求就更高。一般橫梁的變形會隨溜板和滑枕在橫梁上不同位置而發(fā)生改變。