定梁式数控龙门铣床整体结构设计

徐梓童 汪菻 张普天

摘 要：根据国内与国外对于龙门铣床的研究情况来看，此次设计一种可以用于加工各种复杂的零件的龙门数控铣床，符合实际的生产需要。其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。其运行是采用伺服电机然后是滚珠丝杠进行传动。总体上讲述了其所包含的结构、特点以及其工作原理。并且具体的阐述了此铣床的整体结构以及校核的方法对其进行了分析。

关键词：龙门铣床；数控；伺服电机；滚珠丝杠

1 机床的设计要求

数控龙门铣床的总体方案设计主要包括了：

（1）总体布局设计：各个部件的位置、各个部件的运动进行分析、还有其整体的外观。

（2）技术参数设计：各个部件的尺寸、刀具的转速和进给量、电机的功率和所能承载的力。

（3）结构优化设计：整个机床的刚度、运动特性、受热性能等。

此机床符合国家的标准，其参数为：工作台的整体尺寸为：3000×1200mm，

工作台所能承受的最大载荷为2吨，

能够具有高的速度和效率，結构简单稳定，精度高且用于铣削较为复杂的零件。

2 设计方案

我所设计的铣床主要是工作台能够做纵向移动的数控龙门铣床。这种工作台移动的数控龙门铣床主要的特点包括了（1）成本低，生产较为简单。这种龙门铣床的整体的长度必须比工作台行程的长度多两倍。而移动式的龙门铣床的整体的长度就得是龙门架的侧面宽度与纵向行程之和。（2）这种机床的动态响应好。这种机床的龙门架是固定在立柱上的，所以当工作台移动时其所切屑的稳定性好，这样便保证了机床所加工零件的精度和动态响应性。

我所采用的为西门子 4-05的数控系统，因为这个数控系统具有龙门轴的同步功能。这一项功能能够让龙门框架的进给轴（X1，X2）达到无机械偏差的位移的目的。可以对运动的值进行比对，能够检测出很小的偏差并且及时的更正，增大了其精度。

铣床的整体装配图如下图所示：

3 主轴箱的设计要求

（1）使其所调节的速度范围能够达到其最大值而且能够进行无极变速。

（2）提高主轴箱的刚性与稳定性，以及它的精度。

（3）具有很好的抵御震动的功能以及受热保持稳定的特性。

4 传动轴的估算

传动轴应该具有足够的强度和刚度，对于所受的力较小强度不用检验，但是刚度就必须要保证。因为刚度是抵抗变形的能力，刚度小的话就会让轴产生变形从而使轴上的零件失去了其工作能力，磨损加大使其产生破坏。综上所述，刚度是一定要检验和保证的。检验轴的刚度一般是先按照其扭转刚度所要求的直径画出图来，然后在对轴的每个部位的受力情况进行分析，最后定出其尺寸与零件在轴上的位置。

5 总结

此次龙门铣床的设计主要阐述了，其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。其运行是采用伺服电机然后是滚珠丝杠进行传动。此次设计符合实际，对其大部分的零部件在许多公司中进行了参考。可以在现实中得以实现。总的来说，此次设计基本达到了设计的要求，操作简便，生产精度高。基本达到设计的目的。此次论文只是说明了机械部分的设计，至于对数控电气部分的设计只是大体的说明了选择的数控型号。可以在以后对数控部分实行整体设计从而使得机床能够更加灵活的对工件进行加工。

参考文献：

[1]林宋，田建君.现代数控机床.北京：化学工业出版社，2003.

[2]沙杰编.加工中心结构、调试与维护.北京：机械工业出版社，2003.

[3]张坚.移动式数控龙门铣床的总体设计.数控技术，2006，（2）：23-25.

[4]贾丽媛.数控龙门铣床改造.机械工程师，2007，（7）：147.

作者简介：第一作者徐梓童（1996-），男，吉林双辽人，研究方向：机械设计制造及其自动化专业。

通讯作者：孙晓雪（1988-），吉林吉林人，硕士，助教，研究方向：机械电子，单位：吉林农业科技学院机械与土木工程学院。