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龍門加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)【深度解析】
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龍門加工中心的結(jié)構(gòu)分類
龍門加工中心的龍門架由兩個(gè)立柱、橫梁、滑鞍等部件組成，龍門加工中心根據(jù)龍門架可為定梁式、動(dòng)梁式和動(dòng)柱式龍門加工中心。頂梁式龍門加工中心的橫梁固定，工作臺(tái)移動(dòng)；動(dòng)梁式龍門加工中心的橫梁上下移動(dòng)，工作臺(tái)誠前后移動(dòng)；動(dòng)柱式龍門加工中心工作臺(tái)固定，龍門架移動(dòng)。龍門加工中心都
2、是主軸與工作臺(tái)為垂直狀態(tài)的，比較適合加工大型類的零件。
龍門加工中心的應(yīng)用
龍門加工中心屬于大機(jī)床，是專門為了加工大零件而設(shè)計(jì)的大型機(jī)床，主要應(yīng)用于重工業(yè)行業(yè)，比如飛機(jī)、汽車、船舶等重型行業(yè)中，主要加工大型復(fù)雜形狀的工件，比如加工飛機(jī)的梁、框以及大型機(jī)械上的某些零件等。總而言之龍門加工中心是為了加工大型復(fù)雜零件而設(shè)計(jì)的一款大型機(jī)床，適用于各個(gè)行業(yè)中，特別是大型零件行業(yè)。
龍門鏜銑加工中心分類
龍門鏜銑加工中心主要適合對平面、孔和其它型腔復(fù)雜面進(jìn)行加工。配置各種形式的附件銑頭，工件一次夾裝就可以完成工件五面體的加工。在針對工件的寬度大、長度長、重量重的情況下，就要選擇不同的機(jī)型來
3、對應(yīng)產(chǎn)品的加工。
龍門鏜銑加工中心在總體布局上分定龍門和動(dòng)龍門，同時(shí)還分定梁和動(dòng)梁。橋式布局方式也屬于動(dòng)龍門的一種形式。在這里我們主要把龍門移動(dòng)工作臺(tái)固定和定龍門工作臺(tái)移動(dòng)，在形式上和精度上做一比較。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的性能和效率也不斷在提高。目前檔次較高的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備高效、高精度，適應(yīng)于復(fù)雜曲面和空間孔系的加工，但對機(jī)床整體就要求剛性好、精度高、有熱變形補(bǔ)償、切削力強(qiáng)、穩(wěn)定性佳、數(shù)控系統(tǒng)反響速度快，有自動(dòng)監(jiān)控等功能。
對于定龍門數(shù)控鏜銑加工中心也就是工作臺(tái)移動(dòng)數(shù)控機(jī)床，它的工作臺(tái)移動(dòng)有直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)通過蝸輪蝸桿、滾珠絲桿和齒輪齒條等形式進(jìn)行對X軸向
4、的傳動(dòng)，選擇傳動(dòng)形式是根據(jù)不同長度和不同要求的重要。在工作臺(tái)移動(dòng)長度超過8m時(shí)，一般廠家都會(huì)采用雙齒輪齒條這種傳動(dòng)的方式。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡是依照水平面的直線度和垂直于水平面的直線度兩個(gè)方向運(yùn)行的。保證加工產(chǎn)品的精度也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。這種定龍門數(shù)控機(jī)床X軸向的導(dǎo)軌長度是該工作臺(tái)長度的2倍，其中不包括兩側(cè)防護(hù)罩的長度，所以對廠房來說占用面積較大。
工作臺(tái)移動(dòng)式數(shù)控龍門鏜銑機(jī)床，它的工作臺(tái)移動(dòng)摩擦形式又可以分為動(dòng)摩擦和靜摩擦兩種，在動(dòng)摩擦形式里有多種如滾珠和滾柱加預(yù)載形式的直線導(dǎo)軌、滾動(dòng)體導(dǎo)軌以及滾動(dòng)和滑動(dòng)結(jié)合的組合式復(fù)合導(dǎo)軌以及完全動(dòng)摩擦等形式的結(jié)構(gòu)形式。其中直線導(dǎo)軌和滾動(dòng)體導(dǎo)軌比較適合輕載高速
5、切削的加工，它運(yùn)動(dòng)均勻、低速運(yùn)行時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。有較好的定位精度、牽引力小、精度保持性好、壽命較長、維修性強(qiáng)，但抗震和抗沖擊能力較差。
龍門鏜銑加工中心結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
滾動(dòng)和滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌中，滾動(dòng)部分起到控制直線運(yùn)動(dòng)精度作用，滑動(dòng)部分起到承載作用，比較好地提高了工作臺(tái)的承重能力，并且相對來說具有一定的耐沖擊能力。隨著刀具的發(fā)展和革新，加工工藝?yán)砟畹霓D(zhuǎn)變和更新，目前高速輕載加工工藝的方法蓬勃發(fā)展，符合低速重載大扭矩和高速輕載小扭矩的發(fā)展規(guī)律。
另一種靜壓導(dǎo)軌屬靜摩擦形式，它具有重載和導(dǎo)軌面無磨損的特點(diǎn)而且具備有工件上下料強(qiáng)大耐沖擊能力，但它受油的溫度影響因素較大、制造工藝比較復(fù)雜，成本高，
6、維修保養(yǎng)也相對困難。我們有一臺(tái)這樣的設(shè)備在使用近20年后，導(dǎo)軌基本完好無損。
在結(jié)構(gòu)上，這種工作臺(tái)移動(dòng)式數(shù)控龍門鏜銑機(jī)床的龍門形式都采用框架整體連接的方法，它對安裝的基礎(chǔ)有一定的要求，整機(jī)重量基本都處于中間位置，特別是在兩個(gè)立柱的位置上，機(jī)床在溫度的影響下，兩個(gè)立柱的精度會(huì)在不同高度上受溫度的變化而往后或往前傾斜，在整體連接的狀態(tài)下會(huì)同時(shí)影響機(jī)床床身連接部分的變化，造成機(jī)床床身精度的變化。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為在1m的長度上，溫度有1℃的變化會(huì)影響精度0.01mm，也就是經(jīng)常提到的“三個(gè)一”。所以，在對加工垂直平面內(nèi)有高精度要求的產(chǎn)品，在季節(jié)變化溫差大時(shí)要經(jīng)常對機(jī)床進(jìn)行調(diào)整和檢測，因?yàn)樽冃魏蟮臋C(jī)床床身工
7、作臺(tái)在其上運(yùn)動(dòng)是一條變形的曲線而不是一條直線，加工后的產(chǎn)品直線度也和變形的曲線一致，影響了產(chǎn)品的加工精度。
工作臺(tái)移動(dòng)龍門加工中心影響加工精度的因素涉及面廣，調(diào)整時(shí)互相有一定的干涉，但因是整體結(jié)構(gòu)所以相對穩(wěn)定性較好，加工產(chǎn)品的精度有一定的保證。目前有一些制造廠家為了解決機(jī)床中互相干涉的問題采用兩個(gè)立柱和床身過渡連接和不連接的方法。
相對龍門移動(dòng)加工中心來講，它的工作臺(tái)承載能力大，而且不受上下工件的沖擊和其他因素影響而干涉機(jī)床的變形，優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，工件夾裝方便，可以充分發(fā)揮工作臺(tái)的實(shí)際有效長度來加工工件。
幾種龍門鏜銑加工中心比較
世界上有多家機(jī)床公司就采用了龍門移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，制造
8、生產(chǎn)了適合加工大型、重型產(chǎn)品的五面體加工中心。例如：具有代表性的德國科堡（WALDRICH COBURG）和德國西斯（SCHIESS）和國內(nèi)的北京第一機(jī)床廠等生產(chǎn)的工作臺(tái)移動(dòng)龍門加工中心。龍門框架移動(dòng)式機(jī)床在制造技術(shù)和成本上都難于和高于工作臺(tái)移動(dòng)機(jī)床，制造成本大約高出25%。特別是在制造龍門架立柱運(yùn)行時(shí)要做到同步，聯(lián)接梁固定和穩(wěn)定整機(jī)有著一定的難度。X軸走行時(shí)要承受整機(jī)重量，驅(qū)動(dòng)力矩大動(dòng)作遲緩有慣量，如果重量過輕會(huì)造成整機(jī)剛性質(zhì)量下降而不穩(wěn)定，有飄移震蕩的現(xiàn)象。
這種動(dòng)梁動(dòng)龍門框架移動(dòng)五面體加工中心，在龍門框架移動(dòng)采用了海登海因的“GANTRY”同步技術(shù)，并使整個(gè)框架結(jié)構(gòu)件能具有高剛性、高精
9、度承受重切削的能力，在龍門架移動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，X 軸有X1和X2組成，通過雙交流伺服電機(jī)無間隙齒輪齒條的驅(qū)動(dòng)，并在海登海因高精度雙光柵構(gòu)成的全閉環(huán)檢測系統(tǒng)回路中，X軸向在優(yōu)選聯(lián)接梁結(jié)構(gòu)的作用下始終有X1作為主驅(qū)動(dòng)位置軸，X2作為隨動(dòng)位置軸通過數(shù)控系統(tǒng)控制其均勻地進(jìn)行不斷地跟蹤和補(bǔ)償，使X2與X1始終保持同步，為了保證加工產(chǎn)品及零件在加工時(shí)不出廢品和次品，在系統(tǒng)中設(shè)置了跟蹤大誤差值，超過該數(shù)值即報(bào)警，機(jī)床停止工作。
這種龍門框架移動(dòng)加工中心的關(guān)鍵在于兩條平行的X軸安裝的基座的穩(wěn)定性，它決定著導(dǎo)軌的精度，也決定著整個(gè)機(jī)床的精度，它不象工作臺(tái)移動(dòng)龍門加工中心，是整體框架結(jié)構(gòu)互相干涉，而框架移動(dòng)加工中心
10、是不受工作臺(tái)變形的影響，但兩條X軸導(dǎo)軌始終要保持兩個(gè)方向的平行，也要進(jìn)行不斷地檢測和調(diào)整。其次X軸兩個(gè)立柱運(yùn)行時(shí)，雖然是采用了同步技術(shù)，但對兩個(gè)軸的交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器特性要求反響速度快，否則會(huì)造成瞬間的震蕩而影響X軸的精確定位。
結(jié)束語
總之，這兩種形式的龍門加工中心，X軸水平面直線度和垂直平面內(nèi)直線度的精度，決定著X軸的定位精度。X軸導(dǎo)軌的靜態(tài)精度和龍門立柱靜態(tài)精度長期保持是決定產(chǎn)品好壞的前提，并且一個(gè)良好的環(huán)境和比較穩(wěn)定的基礎(chǔ)也是必要的條件。
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