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超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優化

1 大型龍門機床橫梁研究進展

橫梁是超重型數控龍門移動鏜銑床中的主要支承部件，橫梁結構的好壞直接影響到機床的使用性能和制造成本。要提高機床的加工效率、精度，必須考慮機床結構中橫梁的剛度等靜態特性。國內外在機床橫梁研究方面主要采用有限元分析方法，對機床橫梁結構剛度進行評估。

在數控龍門機床橫梁體結構設計過程中，文獻［2］中有橫梁體板筋形式、橫梁體截面形狀及導軌的分布形式可以參考。文獻［3］中不同筋板結構的橫梁抗彎、抗扭能力不同，O 字型結構橫梁除了工藝性能優越之外，抗彎抗扭性能也比其他橫梁好，而且各階固有頻率也比其他結構橫梁各階固有頻率高。通過改變橫梁體的結構形式，鏜銑頭廠家，如: 改變橫梁體截面的長度和寬度、內腔筋板的結構形式、橫梁導軌的尺寸大小和厚度、橫梁體的壁厚和關鍵部位筋板的壁厚等，來提高橫梁體剛性等性能。

超重型數控龍門移動鏜銑床橫梁的有限元分析與結構優化

文獻［7］基于有限元分析方法預估彈性橫梁靜態承載曲線，進而得到橫梁起拱曲線，并通過實驗對起拱曲線進行驗證。

文獻［8］通過對龍門加工中心橫梁關鍵尺寸的靈敏度分析，精密鏜銑頭，找出了對橫梁靜變形量和一階頻率影響較大的尺寸變量，上下壁厚是橫梁結構靜變形量靈敏度大的尺寸，縱向筋板是橫梁結構一階固有頻率靈敏度大的尺寸; 以橫梁靜變形量和一階模態頻率為性能指標，鏜銑頭，結合靈敏度分析結果，采用變尺寸法對橫梁進行結構優化分析，提高了橫梁的靜動態特性，并降低了橫梁的重量。

文獻［9］中數控龍門機床 8 m 長的橫梁材料采用高強度低合金結構鋼 Q345B，采用焊接工藝加工。利用 ANSYS Workbench 對機床橫梁進行了靜動態有限元分析，在此基礎上進行了拓撲優化設計，并且制造出機床。

如何安全使用鏜銑頭

　　在機器生產中，我們會用到鏜銑頭，鏜銑頭是一種用于制造高精密度機械工業制品的機床附件，鏜銑頭應用非常廣泛。如何正確使用鏜銑頭呢？

　　首先在操作之前要按規定穿戴好勞動保護用品，并檢查操作手柄、開關、旋鈕、夾具機構、液壓活塞的聯結是否處在正確位置，方滑端面鏜銑頭，操作是否靈活，安全裝置是否齊全可靠。

   其次檢查機床各軸有效運行范圍內是否有障礙物。當裝卸較重的工件時，必須根據工件的重量和形狀選用合理的吊具、吊裝方法。當第三主軸轉動和移動時，嚴禁用手觸摸主軸及安裝在主軸端部的刀具，如果要更換刀具，必須先停機，經確認后才能更換，更換時注意刀刃，避免被傷害。

   在工作中人工需要旋轉工作臺，一定要查看在旋轉時是否會碰到機床的其它零部件和機床周圍的物體。嚴禁超性能使用組合機床，按工件材料選用全理的切削速度和進給量。