動梁龍門式機床橫梁導(dǎo)軌加工工藝

■沈陽機床股份有限公司 （遼寧 110142） 齊延男 王 欣

大型動梁龍門移動式機床主要用于大型復(fù)雜零件加工，由于其加工范圍廣、加工能力強，成為近年來主要的機床產(chǎn)品而被市場認可。

圖1 動梁龍門機床整體結(jié)構(gòu)1.床身 2.立柱及滑座 3.橫梁 4.滑枕、滑板及銑頭

動梁龍門機床整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。因大型動梁龍門移動式機床的特殊結(jié)構(gòu)特點，其橫梁零件受自重及Z軸工作部件重力影響，會產(chǎn)生零件變形，造成機床Y軸精度超差。這一問題成為制約大型動梁龍門移動式機床發(fā)展的關(guān)鍵因素，因此解決橫梁零件變形問題成為機床制造技術(shù)的一項關(guān)鍵內(nèi)容。

本文對沈陽機床股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ASCAMILL-G系列大型動梁龍門機床的橫梁零件變形值進行靜態(tài)分析，并對橫梁零件的精加工過程進行介紹。

1.橫梁靜態(tài)分析

ASCAMILL-G系列大型動梁龍門機床的橫梁長約14 000mm、寬約1 000mm、高約2 000mm，總質(zhì)量37t。零件材料為球墨鑄鐵QT400-15。經(jīng)分析，橫梁受力主要為橫梁自身的重力和Z軸部件因重力而施加在橫梁上的力。其中橫梁自身的重力約為Fg＝－3.7×105N，Z軸部件施加在橫梁面的重力Fz＝－2.0×105N。而影響到機床Y軸精度的位置只是橫梁零件的導(dǎo)軌位置，因此將上述力在導(dǎo)軌位置進行簡化轉(zhuǎn)換，如圖2所示。

根據(jù)牛頓第三定律，對圖2中各力進行分析計算。

F1和F4的合力表示橫梁上導(dǎo)軌面的受力情況；F2和F5的合力表示橫梁下導(dǎo)軌平面的受力情況；F3和F6的合力表示橫梁下導(dǎo)軌立面的受力情況。

圖3所示為橫梁導(dǎo)軌有限元逐點分析圖。按照計算的受力情況，通過軟件分析得到3條導(dǎo)軌的變形曲線如圖4所示。

圖2 橫梁導(dǎo)軌受力

圖3 橫梁導(dǎo)軌有限元逐點分析

2.橫梁導(dǎo)軌的加工

（1）校驗橫梁導(dǎo)軌有限元分析結(jié)果。校驗方法：將半精銑加工完成的橫梁零件，按橫梁裝配狀態(tài)自由放置24h（見圖5）后，用電子水平儀檢測橫梁上導(dǎo)軌平面、下導(dǎo)軌平面及下導(dǎo)軌立面三處橫梁導(dǎo)軌的直線度。比較實際檢測的直線度與計算機分析結(jié)果中橫梁自重對橫梁導(dǎo)軌面產(chǎn)生的變形量，如果兩條變形曲線的誤差值滿足設(shè)計要求，即證明計算機分析的橫梁導(dǎo)軌變形曲線是符合實際情況的，可以作為加工參考曲線。

（2）檢測加工設(shè)備精度。在精加工橫梁導(dǎo)軌之前還需要對加工設(shè)備各軸定位精度進行檢測，并將檢測結(jié)果與計算機分析的橫梁導(dǎo)軌變形曲線值進行擬合，該擬合曲線將作為最終的橫梁導(dǎo)軌加工參考曲線。

（3）橫梁導(dǎo)軌精加工裝夾。精加工過程中，零件裝夾要求必須與計算機分析時零件的約束狀態(tài)一致。因此橫梁零件裝夾僅以壓板面支撐4點，橫梁中部不允許有支撐點，橫梁兩端懸伸處導(dǎo)軌下面僅允許有輔助支撐（見圖6）。

（4）橫梁導(dǎo)軌精加工及檢驗。橫梁導(dǎo)軌均采用面銑刀加工，加工參數(shù)為S＝120r/min，F(xiàn)＝600mm/min。

加工后檢驗，保證加工導(dǎo)軌面直線度與參考曲線值誤差≤0.06mm。橫梁導(dǎo)軌檢驗曲線如圖7所示。如果檢驗結(jié)果不合格，則將檢驗結(jié)果與加工程序的差值比較，重新修復(fù)加工程序再加工，直至達到要求為止。

圖4 導(dǎo)軌變形量分析結(jié)果

圖5 橫梁按裝配狀態(tài)自由放置

圖6 橫梁加工裝夾狀態(tài)

圖7 橫梁導(dǎo)軌檢驗曲線

3.結(jié)語

目前該大型橫梁零件分析方法和加工工藝已應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程中。使用該方法加工橫梁的機床Y軸精度和穩(wěn)定性都優(yōu)于同類型其他產(chǎn)品。下一步我們會將此加工技術(shù)推廣到所有龍門機床的橫梁加工中，進一步提高龍門加工中心機床的產(chǎn)品質(zhì)量。