1 橫梁彎曲變形機理及解決方法綜述
龍門式機床憑借其結構上的先天優勢,具有剛性好、加工范圍廣、加工精度易保證等優點,在機加工行業中得到 廣 泛 應 用。一臺典型的龍門機床通常由床身、工作臺、橫梁、立柱、滑板、滑枕等結構件組成。其中,橫梁及兩個立柱構成了龍門框架。
依照力學原理,橫梁可以簡化為兩端固定梁,在自身重量(均布載荷)和移動部件重量(集中載荷)雙重作用下產生彎曲及扭轉變形,最終影響橫梁導軌直線度。對于大型龍門設備,橫梁彎曲變形也是影響整機精度的最主要原因之一。目前,解決這一問題的途徑可歸結為兩大類:
第一類,改變橫梁內部筋腔布局[1],或者在橫梁外部增加 抗 彎 梁[2]等。此類方法從橫梁自身結構入手,提高橫梁整體的抗彎剛度,進而減小變形。但此類方法并不能從根本上消除橫梁彎曲變形所產生的導軌直線度誤差。而且,增加抗彎梁(卸 荷 梁)后,橫 梁 截面形狀不規則,為機床其他部件的布置增加困難。
第二類,通過分析計算,得到橫梁在綜合受力狀態下的變形曲線。并依照曲線仿形加工橫梁導軌,抵消彎曲變形。此類方法理論上可以消除自重導致的變形,但由于計 算 量 龐 大,且導軌形式多樣(滾 動 導 軌、滑動導軌、靜壓導軌等) ,設計過程中經常借助有限元分析軟件進行分析計算,并需要依據不同導軌形式選擇加工方案。
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結 語
通過對滾珠絲杠支承端軸承易損壞的現象總結分析,找出了造成滾珠絲杠定位精度不穩定、個別軸承損壞的主要原因,提出結構設計改進方案及改進措施,并成功應用于數控機床的絲杠傳動中,提高了滾珠絲杠傳動的可靠性,提高的數控機床的整體產品質量,對同類產品的設計起到借鑒作用。