双横梁高速龙门铣床的静动态特性分析研究.pdf

双横梁高速龙门铣床的静动态特性分析研究.pdf

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1、第12期组合机床与自动化加工技术NO.122013年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec.2013文章编号:1001—2265(2013)12—0037—04双横梁高速龙门铣床的静动态特性分析研究水刘传伦,张胜文,朱成顺(江苏科技大学机械工程学院,江苏镇江212003)摘要:文章在虚拟样机技术的基础上,分析了双横梁高速kX-龙门铣床的刚度和变形问题;提出了龙门铣床双横梁系统的设计方法;解决了大跨距龙门铣床刚度低、灵活性差

2、的问题;采用有限元分析技术对高速龙门铣床整机进行静、动态分析,在机床研发阶段对其性能进行了预估,为整机的优化设计和结构改进提供了技术支持。关键词:双横梁;高速龙门铣床;模态分析中图分类号:TH165;TG502文献标识码:AResearchonStaticandDynamicCharacteristicsoftheDualBeamsHigh-speedGantryMillingMachineLIUZhuan—lun,ZHANGSheng—wen,ZHUCheng—shun(SchoolofMec

3、hanicalEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,ZhenjiangJiangsu212003,China)Abstract:Inthispaper,basedonvirtualprototypingtechnologydualbeamshigh—speedmachininggantrymillingmachinestiffnessanddeformationproblemsarestudied.Dualbeamssystemd

4、esignmethodshavebeenproposedtosolvethelargespangantrymillingmachinelowstiffnessandpoorflexibilityissue;Thestaticanddynamiccharacteristicsofhigh—speedgantrymillingmachineareanalyzedbythefiniteelementmethod.Forecastitsperformanceintheresearchanddevelop

5、mentstageofthemillingmachine.Providedtechnicalsupportforthethemachineoptimizeddesignandstructuralimprovements.Keywords:thedualbeams;high—speedgantrymilling;modalanalysis0引言1龙门铣床总体方案龙门式加工中心具有加工跨距大、加工效率高、该龙门铣床采用高架式动梁结构,机床结构示刚度高等特点,适合于大型零件的加工,在航空、航意图如图1

6、所示。天、汽车、模具等制造行业中得到广泛的应用J。高速龙门五轴加工中心是航空航天、模具和汽车等高科技领域的关键装备J。由于龙门铣床跨距大,横梁是龙门铣床的重要部件,它的性能对整个机床性能有较大影响。传统龙门铣床的横梁往往质量较大,无论是动梁结构还是动工作台结构,都需要巨大的驱动力矩,限制了机床的定位精度和灵活性,也不利于采用高速切削加工。为了获得较好的刚度,目前的研究主要集中在优化横梁截面形状、优化加强筋布置和减小壁厚等方面。1.床身2.静横梁一3.静横梁二4.动横梁5.滑块6.滑枕7.A\C双

7、摆铣头8.工件毛坯本文运用虚拟样机技术,从改变龙门铣床结构的图1龙门铣床结构示意图角度,提出双横梁结构,提高大跨距龙门铣床横梁刚度,同时增加机床灵活性。本文构造了铣床有限元模高架桥式龙门铣床采用多个立柱支撑床身,增加了床身的刚度。传统的龙门式加工中心龙门柱固型,对该模型进行动力学分析,同时对该模型进行了定,工作台装载工件沿导轨直线运动。高架桥式龙静、动态特性分析,初步验证了这一机床结构的可行门铣床多采用动横梁结构,工作台、工件保持静止,性,为双横梁龙门铣床的设计和开发提供了理论依据。收稿日期:2

8、013—04—14:修回日期:2013—05—13基金项目:船舶先进设计制作技术省级重点实验室开放研究基金;江苏科技大学研究生创新计划(YCXI1S_06)作者简介:刘传伦(1984~),男,山东东平人,江苏科技大学机械工程学院硕士研究生,主要从事船用螺旋桨加工技术研究,(E—mail)270363136@qq.corn。·38·组合机床与自动化加工技术第12期由质量较小的横梁在高架导轨上作直线进给运动,明显较小。避免了因工件质量不确定而给机床驱动控制带来的困难。该龙门加工中心采用双横梁结构,质

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