高速龙门五轴加工中心横梁同时承受重力、拉力和弯矩作用。为了减小变形, 提高抗振性,横梁要求有较好的刚度。高速龙门五轴加工中心横梁焊接件与铸件对比有以下特点:
(1由于钢板焊接件重量比铸件轻,相同刚性的钢板焊接结构的重量仅为铸件的60%左右,所以根据公式ωn=K/m姨(其中ωn为固有频率,K为刚度,m为质量)可知,减轻重量可以提高固有频率,有利于避免共振的发生。 合理的焊接结构固有频率可以比铸造结构高50%。而龙门横梁跨距大,重量减轻也可以减小下垂,提高机床几何精度[2];同时,对于直驱式龙门机床,减轻重量对提高快移速度和加速度起决定性作用。
(2)铸铁的内阻尼比钢平均高出3.2倍[3]。但焊接件阻尼主要来自于钢板材料内阻尼和构件结合面间的摩擦,而材料内阻尼只占很小比例,构件结合面间的摩擦阻尼却约占全部阻尼的90%左右。 所以,其抗振性并不比铸件低多少,通过合理的焊接方法和焊接结构,焊接件的阻尼甚至可以**铸件。
(3)焊接结构生产周期短,生产过程不需要制造木模和浇注,大型龙门加工中心销量王,节省部分制造成本,适合小批量和单件生产。 经过以上对比分析不难看出,首先焊接件刚度优于同等外形尺寸的铸件;其次,同等外形尺寸焊接件结构重量比铸件小,对于龙门机床横梁这种大跨距的结构,减轻重量便可以减小弯曲变形的程度,减轻横梁重量也就是减轻了移动部件的质量;同时焊接件用材少,也节省了成本;对于单件或小批量生产,焊接件生产周期相对较短。所以无论是从性能,还是从工艺、成本、周期等诸方面因素来看,焊接件都是更适合于龙门机床横梁的制造形式;尤其是对于直驱式高速龙门五轴加工中心,要求具有高速度、 高加速度,还要求高刚性,焊接横梁更能体现出其优于铸造件的各项性能。
五轴龙门加工中心是借鉴国内外龙门加工中心机床的先进特点,自行研制的新一代工作台移动定梁式龙门加工中心。x轴行程为4200MM,y轴行程2800MM,z轴行程为1000MM。本机床适用于汽车,建筑机械,工程机械中的3800MM*2400mm*600mm箱体类零件的组,静加工。控制系统配置为西门子数控系统。配有彩色液晶中文显示器,其测量过程实现全数控,并具有非常好的人机界面,高稳定性和高可靠性,操作方便。x,y,z轴均采用数字式交流伺服系统,可实现坐标轴联动加工,可进行直线和圆弧插补等操作,零件在工作台上一次装夹后可自动完成铣。