定梁式數(shù)控龍門銑床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

徐梓童 汪菻 張普天

摘 要：根據(jù)國內(nèi)與國外對于龍門銑床的研究情況來看，此次設(shè)計(jì)一種可以用于加工各種復(fù)雜的零件的龍門數(shù)控銑床，符合實(shí)際的生產(chǎn)需要。其結(jié)構(gòu)主要包括了橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、縱向僅給機(jī)構(gòu)、工作臺以及立柱等的組成部分。其運(yùn)行是采用伺服電機(jī)然后是滾珠絲杠進(jìn)行傳動?？傮w上講述了其所包含的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及其工作原理。并且具體的闡述了此銑床的整體結(jié)構(gòu)以及校核的方法對其進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：龍門銑床；數(shù)控；伺服電機(jī)；滾珠絲杠

1 機(jī)床的設(shè)計(jì)要求

數(shù)控龍門銑床的總體方案設(shè)計(jì)主要包括了：

（1）總體布局設(shè)計(jì)：各個部件的位置、各個部件的運(yùn)動進(jìn)行分析、還有其整體的外觀。

（2）技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)：各個部件的尺寸、刀具的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量、電機(jī)的功率和所能承載的力。

（3）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)：整個機(jī)床的剛度、運(yùn)動特性、受熱性能等。

此機(jī)床符合國家的標(biāo)準(zhǔn)，其參數(shù)為：工作臺的整體尺寸為：3000×1200mm，

工作臺所能承受的最大載荷為2噸，

能夠具有高的速度和效率，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，精度高且用于銑削較為復(fù)雜的零件。

2 設(shè)計(jì)方案

我所設(shè)計(jì)的銑床主要是工作臺能夠做縱向移動的數(shù)控龍門銑床。這種工作臺移動的數(shù)控龍門銑床主要的特點(diǎn)包括了（1）成本低，生產(chǎn)較為簡單。這種龍門銑床的整體的長度必須比工作臺行程的長度多兩倍。而移動式的龍門銑床的整體的長度就得是龍門架的側(cè)面寬度與縱向行程之和。（2）這種機(jī)床的動態(tài)響應(yīng)好。這種機(jī)床的龍門架是固定在立柱上的，所以當(dāng)工作臺移動時(shí)其所切屑的穩(wěn)定性好，這樣便保證了機(jī)床所加工零件的精度和動態(tài)響應(yīng)性。

我所采用的為西門子 4-05的數(shù)控系統(tǒng)，因?yàn)檫@個數(shù)控系統(tǒng)具有龍門軸的同步功能。這一項(xiàng)功能能夠讓龍門框架的進(jìn)給軸（X1，X2）達(dá)到無機(jī)械偏差的位移的目的。可以對運(yùn)動的值進(jìn)行比對，能夠檢測出很小的偏差并且及時(shí)的更正，增大了其精度。

銑床的整體裝配圖如下圖所示：

3 主軸箱的設(shè)計(jì)要求

（1）使其所調(diào)節(jié)的速度范圍能夠達(dá)到其最大值而且能夠進(jìn)行無極變速。

（2）提高主軸箱的剛性與穩(wěn)定性，以及它的精度。

（3）具有很好的抵御震動的功能以及受熱保持穩(wěn)定的特性。

4 傳動軸的估算

傳動軸應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，對于所受的力較小強(qiáng)度不用檢驗(yàn)，但是剛度就必須要保證。因?yàn)閯偠仁堑挚棺冃蔚哪芰Γ瑒偠刃〉脑捑蜁屳S產(chǎn)生變形從而使軸上的零件失去了其工作能力，磨損加大使其產(chǎn)生破壞。綜上所述，剛度是一定要檢驗(yàn)和保證的。檢驗(yàn)軸的剛度一般是先按照其扭轉(zhuǎn)剛度所要求的直徑畫出圖來，然后在對軸的每個部位的受力情況進(jìn)行分析，最后定出其尺寸與零件在軸上的位置。

5 總結(jié)

此次龍門銑床的設(shè)計(jì)主要闡述了，其結(jié)構(gòu)主要包括了橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、縱向僅給機(jī)構(gòu)、工作臺以及立柱等的組成部分。其運(yùn)行是采用伺服電機(jī)然后是滾珠絲杠進(jìn)行傳動。此次設(shè)計(jì)符合實(shí)際，對其大部分的零部件在許多公司中進(jìn)行了參考。可以在現(xiàn)實(shí)中得以實(shí)現(xiàn)。總的來說，此次設(shè)計(jì)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，操作簡便，生產(chǎn)精度高?；具_(dá)到設(shè)計(jì)的目的。此次論文只是說明了機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，至于對數(shù)控電氣部分的設(shè)計(jì)只是大體的說明了選擇的數(shù)控型號?？梢栽谝院髮?shù)控部分實(shí)行整體設(shè)計(jì)從而使得機(jī)床能夠更加靈活的對工件進(jìn)行加工。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：第一作者徐梓童（1996-），男，吉林雙遼人，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)。

通訊作者：孫曉雪（1988-），吉林吉林人，碩士，助教，研究方向：機(jī)械電子，單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院機(jī)械與土木工程學(xué)院。