動梁龍門式機床橫梁導軌加工工藝

■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品而被市場認可。

圖1 動梁龍門機床整體結構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構如圖1所示。因大型動梁龍門移動式機床的特殊結構特點，其橫梁零件受自重及Z軸工作部件重力影響，會產生零件變形，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展的關鍵因素，因此解決橫梁零件變形問題成為機床制造技術的一項關鍵內容。

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

1.橫梁靜態分析

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，總質量37t。零件材料為球墨鑄鐵QT400-15。經分析，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軌位置，因此將上述力在導軌位置進行簡化轉換，如圖2所示。

根據牛頓第三定律，對圖2中各力進行分析計算。

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

圖3所示為橫梁導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條導軌的變形曲線如圖4所示。

圖2 橫梁導軌受力

圖3 橫梁導軌有限元逐點分析

2.橫梁導軌的加工

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

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

（3）橫梁導軌精加工裝夾。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，橫梁兩端懸伸處導軌下面僅允許有輔助支撐（見圖6）。

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

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

圖4 導軌變形量分析結果

圖5 橫梁按裝配狀態自由放置

圖6 橫梁加工裝夾狀態

圖7 橫梁導軌檢驗曲線

3.結語

目前該大型橫梁零件分析方法和加工工藝已應用于實際生產過程中。使用該方法加工橫梁的機床Y軸精度和穩定性都優于同類型其他產品。下一步我們會將此加工技術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品質量。