直驱式高速龙门五轴加工中心横梁的设计

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1、制造业信息化仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPPMANUFACTURINGINFORMATIZATION直驱式高速龙门五轴加工中心横梁的设计尹刚，刘春时，李焱，张磊（沈阳机床股份有限公司，沈阳110142）摘要：以一种直驱式高速龙门五轴加工中心的横梁为研究对象，介绍了龙门式横梁的载荷特点，对焊接横梁和铸造横梁进行了对比分析，对应用于直驱式高速龙门五轴加工中心横梁的筋板结构、截面形式、导轨和直线电机的布置形式进行了分析，指出焊接横梁更适用于直驱式高速龙门五轴加工中心。关键词：龙门五轴加工中心；直驱式；横梁；焊接

2、中图分类号：TG502.31文献标识码：A文章编号：1002－2333（2010）10－0091－03BeamDesignfor5-axisGantry-typeHighSpeedDirect-drivingMachiningCenterYINGang,LIUChun-shi,LIYan,ZHANGLei（ShenyangMachineToolCo.,Ltd.,Shenyang110142,China）Abstract：Takingthebeamofdirect-drivehigh-speedgantry-type5

3、-axismachiningcenterasobjectofstudy,thispaperintroducesthecharacteristicsoftheloadingofgantry-typebeam,contrastsandanalysestheweldingbeamandcastingbeam.Stiffeningribsstructure,crosssectionform,linearguideandlinearmotorlayoutforminthedirect-drivinghigh-speedgant

4、ry-type5-axismachiningcenterbeamareanalyzed.Theresultsindicatethatweldingbeamismoresuitablefordirect-drivinghigh-speed5-axisgantry-typemachiningcenter.Keywords：gantry-type5-axismachiningcenter；direct-driving；beam；welding1引言横梁中部时，引起横梁的下垂弯曲变形最大；另外，由于龙门式加工中心是现代航空航

5、天、汽车制造、大型模横梁上的移动部件呈悬臂状态，移动部件的重力还会引具加工等制造企业不可或缺的一种关键设备。龙门式加起横梁的扭转变形；在机床设计过程中，应根据高速龙门工中心主要有横梁移动式、工作台移动式、动龙门式几种五轴加工中心的受力机构和工作状态要求，对横梁的载结构形式。其中横梁移动式，也就是通常所说的桥式龙门荷特点进行分析，以此作为高速龙门五轴加工中心的横加工中心，特别是桥式高速龙门五轴加工中心在大型模梁结构设计的理论依据。具加工行业得到了广泛的应用。3焊接横梁与铸造横梁的优劣比较汽车工业中的模具制造以及航空航天

6、工业中的复杂目前，欧美等先进工业国家的机床基础大件逐步以零件加工，要求高速五轴加工中心来实现，随着科技的不焊接件或新材料结构取代了铸件结构，一是为了达到绿断发展直线电机驱动技术也就逐渐应用于高速龙门五轴色环保要求，二是焊接件在机床大件应用上，尤其是小批加工中心，横梁是龙门式机床的主要支撑件，对整个机床量的移动部件比铸造件更具优势，本文针对高速龙门五的性能影响非常大，因此应该根据载荷情况以及机床的轴加工中心横梁，分别对铸件结构和焊接件结构进行分设计参数要求进行横梁的结构设计，并进行相关的分析析，比较两种结构的优缺点。研

7、究，本文所研究的机床横梁就是主要针对直驱式高速高速龙门五轴加工中心横梁同时承受重力、拉力和龙门五轴加工中心而设计的。弯矩作用。为了减小变形，提高抗振性，横梁要求有较好2高速龙门五轴加工中心横梁的载荷特点的刚度。高速龙门五轴加工中心横梁焊接件与铸件对比由于高速龙门五轴加工中心的结构特点，横梁两端有以下特点：由桥梁或者立柱支撑，中间悬挂滑板和滑枕、铣削头等零（1）焊接件所用碳钢材料的弹性模量和力学性能高部件。导致横梁的导轨面需要承载较大的重力及翻转力于铸件所采用的铸铁材料，根据弹性模量公式E=σ/ε（E矩，容易产生变形。

8、为弹性模量，σ为应力，ε为应变）可知，在应力σ相同高速龙门五轴加工中心横梁的受力结构可以简化为时，E大则产生的应变ε小。在结构尺寸相同时，E值大的两点简支梁的支撑形式，引起横梁变形的主要原因是横材料刚度高。因此，在同样载荷作用下，钢结构的静刚度梁自身重力以及悬挂在横梁上的滑板、滑枕、铣削头的重比较大。在受迫振动时，提高静刚度可以降低振幅，提高力