认识镗铣头

　　在我国，现代机械加工行业正在飞速发展，机床的出现更是成为机械加工现代化的基石，为该行业的发展有着举足轻重的巨大贡献。今天，我们专注介绍一种机床的附件——镗铣头。

　　人们在进行高精密度的机械制造加工时，镗铣头作为与主轴连接的机床附件必不可少。它运转时具有的主轴采用了，率的电动机，能实现从低速到高速的灵活转换，使得适用的范围极广，人们可以根据自己的需要任意从丰富的机种中选择适合的型号。而且它在加工方面还进行了创新，能够让进给和旋转同时进行，很薄或很软的材料都能够进行有效的加工。机床横梁抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高，采用封闭式截面可保证横梁的高刚性，所以横梁形状为矩形封闭长方体。在使用时，使用者可以任意方便的调整加工螺纹的直径，螺距及行程，这充分体现了镗铣头非常有价值的实用性。镗铣头是机床中常使用，同时也是为核心和技术含量比较高的部件之一，因此在使用过程中人们一定要注意随时保养，这样才可以维护设备性能，同时还可以延长其使用寿命。

超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化

2． 1 建立横梁体三维模型

分析中初步确定横梁体截面结构形式及尺寸［1］，如图 2 所示。按初步设计的横梁体结构尺寸，应用 Si-emens PLM Software NX7． 5 软件建立三维模型，具体横梁体截面形式和三维模型见图 3 所示。机床横梁抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高，采用封闭式截面可保证横梁的高刚性，所以横梁形状为矩形封闭长方体。主轴在此作为一个连接过度件，起着牵线搭桥的重要作用，那么这种主轴结构有什么特点呢。合理选择横梁中肋板，其中横梁壁厚在 25 mm 左右、肋板厚度在 20 mm 左右，采用了横梁好的截面轮廓和肋板布置方案。

但是目前对超重型数控龙门移动镗铣床中超长横梁刚度优化等研究比较少，因此有必要对其进行进一步研究。

2 超重型数控龙门移动镗铣床横梁有限元优化分析

超重型数控龙门移动镗铣床横梁受力结构为两点简支梁支承，影响横梁变形的因素主要包括: 横梁、溜板和滑枕由于自身重力产生的对横梁的压力及机床所受切削负荷及其本身的热变形等，由于切削负荷和热变形要远小于由于重力产生的变形，因此一般忽略其对横梁变形的影响。除横梁本身的重量外，还要考虑溜板、滑枕式镗铣头等移动部件从横梁一端移动到中部时重力引起横梁的变形。使用时操作人员应穿戴好保护设备，防止发生危险，认真检查各个部件的运行状况，并清除干净周边的障碍物，确认安全后再使用。由于在横梁上滑枕式镗铣头是悬臂结构，其重力会引起横梁的向前倾覆。

超重型数控龙门移动镗铣床中横梁上外载荷变化慢，横梁处于静态，因此应用有限元方法来进行静态分析。

文献［7］基于有限元分析方法预估弹性横梁静态承载曲线，进而得到横梁起拱曲线，并通过实验对起拱曲线进行验证。

文献［8］通过对龙门加工中心横梁关键尺寸的灵敏度分析，找出了对横梁静变形量和一阶频率影响较大的尺寸变量，上下壁厚是横梁结构静变形量灵敏度大的尺寸，纵向筋板是横梁结构一阶固有频率灵敏度大的尺寸; 以横梁静变形量和一阶模态频率为性能指标，结合灵敏度分析结果，采用变尺寸法对横梁进行结构优化分析，提高了横梁的静动态特性，并降低了横梁的重量。镗铣头属于数控机床的关键部件，它不仅能铣削平面，凹槽，牙齿，螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,具有效率高、易于操作，的优点，目前目前已广泛应用于许多领域，尤其是在机械制造和维修行业。

文献［9］中数控龙门机床 8 m 长的横梁材料采用高强度低合金结构钢 Q345B，采用焊接工艺加工。利用 ANSYS Workbench 对机床横梁进行了静动态有限元分析，在此基础上进行了拓扑优化设计，并且制造出机床。