基于SolidWorks木工五軸聯動加工中心一體式焊接橫梁動靜態特性分析

張自鵬

(四川省青城機械有限公司，四川 眉山 620460)

近年來，家具企業對木工機械設備的自動化、數字化和柔性化的需求日益增加[1]。隨著定制實木家具的提出，直紋曲面類零件、馬鞍面零件、多次裝夾導致精度不合要求零件等結構特殊的零件[2]，采用常規三坐標數控設備無法完成加工，必須采用五軸聯動加工中心來完成。

四川省青城機械有限公司近來開展了對木工五軸聯動加工中心的研發工作，整體采用定龍門式雙工位結構，六軸五聯動。支撐主軸的關鍵部件為一體式焊接橫梁，其剛度影響機床的幾何精度、定位精度和位移精度，進而影響加工工件的形狀精度[3]。當外界激勵頻率與一體式焊接橫梁固有頻率接近或重合時，加工中心產生共振，使刀具磨損加劇、工件表面質量下降、形狀誤差和位置誤差增大，嚴重時將影響整機的使用壽命[4]。對一體式焊接橫梁的動靜態特性進行研究，可為木工五軸聯動加工中心的設計及實際生產提供一定的技術支持和指導。

1 一體式焊接橫梁的設計

一體式焊接橫梁工作時主要受以下三方面力的作用[5-6]：

(1)橫梁自重及橫梁上導軌和齒條的重力；

(2)Z軸滑座、Y軸滑座、伺服電機、減速機、五軸主軸頭、滾珠絲杠螺母副等組成主軸總成的重力，主軸總成的重心與橫梁重心不重合，是偏心力；

(3)切削力。

以上三種力作用在一體式焊接橫梁上，使橫梁既產生彎曲變形又有扭轉變形，這對機床的主軸定位精度影響很大，從而進一步影響整機的加工精度，因此橫梁的結構設計非常關鍵。……