[發明專利]一種大跨距龍門機床的預張力橫梁結構

無效

• 申請號: 200810220713.3
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN101456129A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 李鍛能;章云;曾岳南
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23Q1/01
• 分類號: B23Q1/01
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及大型、大跨距、高精度機床，特別是一種大跨距龍門機床的橫梁結構，屬于大跨距機床的橫梁結構的創新技術。

背景技術

龍門機床是機械加工制造中的重要設備之一。其中機床的橫梁部件直接關系到整機的性能。根據工作狀態，橫梁受力結構為兩點簡支梁支承形式，橫梁上裝有可移動主軸和主軸箱。當橫梁跨度較大時，位于不同位置的主軸和主軸箱與橫梁本身的重量一道，導致橫梁變形，并造成橫梁上的工作主軸產生不同形式的向下位移。在交變的切削力作用下，整個橫梁系統也會發生彈性振動變形，橫梁變形基本結構如圖1所示。

為了提高機床橫梁的靜剛度性能，通常采取的設計措施有：正確選擇橫梁的截面形狀；采用封閉界面的構件；合理選擇及布置隔板和筋條；借助于外部裝置，采用液力油缸平衡移動部件因位置變動造成的變形；采用鋼板焊接結構增加靜剛度、減輕結構重量，增加構件本身的阻尼等。采取的工藝措施有：對橫梁導軌面實施預拱形加工；對橫梁導軌面實施反變形加工；材料工藝上則是盡量采用高牌號的鑄鐵，提高材料的彈性模量參數；在封閉的箱體內充入沙質材料，利用內摩擦吸收振動能量等。但以上措施都是被動的，相對來說是固定的，也就是在機床大型構件制造或者安裝完成后，要調整和改善其性能的可能性已經非常小。工業中也有采用事后的補償方法，就是事先測定變形位移量的大小，在橫梁之外加輔助梁減荷、在橫梁上用鋼索向上牽引等等。業內有學者提出采用三個液壓缸，將橫梁的載荷卸荷到輔助梁上，并對油缸實施所謂自演進系統控制的方式，進行變形位移的主動補償，研究表明，該方法可減少變形量近80％。但該方法的缺點是，沒有考慮到輔助梁本身也會發生變形，而且增加了一條橫梁的重量，因此難以在工程上實際使用。

另外，為了提高機床的加工效率、精度，除了考慮機床結構的靜態變形以外，還必須考慮機床結構的動態特性，找到有效的方法降低振動對加工過程的影響。現有技術一般有兩條途徑：(1)確定并消除振源；(2)減少振動對加工工件的影響。由于振源是客觀存在的，只能盡量消除。采用第二條途徑的具體方法是：①改善機床結構，增加其靜動剛度；②利用外部消振結構控制系統，增加阻尼效果等。

上述技術措施都有其局限性，效果有限，成本高。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種有效提高橫梁的靜態剛度和動態剛度，改善靜動態性能的大跨距龍門機床的橫梁結構。本發明結構巧妙、設計合理、工藝可行、性能優良。

本發明的技術方案是：包括有呈簡支梁受力結構的橫梁，其支撐在機床龍門立柱的承受載荷的頂面上，其中橫梁的長度方向上布置有拱形架，拱形架預先埋設在橫梁內，且拱形架的底面與龍門立柱的頂面接合，在橫向方向不做固定，拱形架的頂部與橫梁接觸，且拱形架受力后能沿龍門立柱的頂面作橫向微量移動。

上述拱形架用普通結構鋼做出，橫梁用鑄鐵做出，或用普通結構鋼做出。

上述拱形架以及用普通結構鋼做出的橫梁通過焊接加工做出。

上述拱形架在長度方向上的形狀呈圓弧形拱、或三角形拱、或橢圓形拱、或梯形拱。

上述拱形架的橫截面形狀是矩形、或方形、或工字形、或U形，或帶筋板結構的上述形狀。

上述拱形架在其拱頂與拱底之間的位置上沿長度方向設置有能形成內張力的拉桿，拉桿的兩端分別固定在拱形架的兩側。

上述拉桿包括有左拉桿及右拉桿兩條拉桿，左拉桿及右拉桿的一端分別固定在拱形架的兩側，左拉桿另一端與右拉桿另一端之間在連接之前的距離為間隙δ，通過連接件連接在一起，且連接后消除預先留下的間隙δ。

上述拉桿的左拉桿及右拉桿均由活塞和活塞缸組成，左拉桿及右拉桿所設活塞的一端分別固定在拱形架的兩側，左拉桿及右拉桿所設活塞的另一端分別置于活塞缸內，左拉桿及右拉桿的活塞缸分別通過連接件連接在一起。

上述左拉桿及右拉桿的活塞缸內充有起到阻尼作用的耐高壓液體材料。

上述活塞缸內充有的耐高壓液體材料，由具有伺服功能的液壓系統根據要求提供壓力，并實施自適應控制。

本發明由于采用其中橫梁的長度方向上布置在拱形架、拱形架預先埋設在橫梁上的結構，本發明能有效提高橫梁的靜態剛度和動態剛度，改善靜動態性能。本發明設置合理，操作方便，成本低，是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的大跨距龍門機床的橫梁結構。

附圖說明

圖1為現有技術的結構示意圖；

圖2為本發明的結構示意圖；

圖3為本發明拱形架的立體圖。

具體實施方式：