一种数控龙门铣床横梁偏置式导轨的反变形加工方法与流程

本发明属于数控龙门铣床，具体为一种数控龙门铣床横梁偏置式导轨的反变形加工方法。

背景技术：

1、横梁作为数控龙门铣床的主要支承件和导向部件,是影响整个机床精度的最重要的部件之一。由于受其上十字滑座左右移动、滑枕上下移动的重量及偏载力矩的影响,横梁会产生相应地弯曲变形和扭转变形,变形会影响到滑枕下端主轴上夹持的刀具的位置精度,从而影响到机床的加工精度。

2、运动部件移动对横梁造成的变形对精度要求不高的普通龙门铣床影响不大，随着数控龙门铣床精度要求的不断提高，对横梁部件微变形的分析和防范变得越来越重要。

3、为了解决运动部件移动对横梁造成的变形影响，通常会增加横梁的设计刚性，早期通过经验设计、样机测试获得变形数据，近期通过软件仿真优化，获得高刚性的设计结构。

4、增加横梁刚性，往往造成横梁重量的增加，对应增加制造成本，尤其是常规数控龙门铣床的横梁导轨是偏置式布局，运动部件移动对横梁各个导轨造成的变形大小和方向不一致，造成最终影响到的滑枕下端主轴上夹持刀具的位置精度规律性差，整机无法采取对应的弥补措施，机床的整体精度无法得到提升。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种数控龙门铣床横梁偏置式导轨的反变形加工方法，有效的解决了背景技术提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数控龙门铣床横梁偏置式导轨的反变形加工方法，包括以下步骤：

3、步骤一，数控龙门铣床的3d建模：

4、运用3d设计软件，对数控龙门铣床的机械结构进行仿真建模；

5、步骤二，对数控龙门铣床的横梁进行有限元静应力分析：

6、s1、获取数控龙门铣床有作用力施加到横梁上的两个部件的重量和重心；

7、s101、十字滑座部件沿横梁上的导轨左右移动，十字滑座部件的重量通过滑块作用在横梁导轨上；

8、s102、滑枕部件沿十字滑座的垂向导轨上下移动，滑枕部件的重量作用在十字滑座上，再传递到横梁导轨上；

9、s103、十字滑座在横梁上的位置是可移动的，重心位置是变化的，不同的重心位置对横梁的弯曲和扭转变形影响不同，需要进行多位置的静应力分析；

10、s104、滑枕部件在十字滑座上上下移动，虽然重心位置是变化的，但是不同的重心位置通过十字滑座作用到横梁上的弯曲和扭转变形变化不大，故只需要按一个位置来做静应力分析；

11、s2、以横梁为研究对象,建立横梁的力学模型；

12、s201、将十字滑座、滑枕部件的重量转换为外部载荷，施加到横梁模型上；

13、s202、对横梁受力模型进行有限元软件静态受力分析,得出横梁不同状态下的变形图，获取滑块位置处的变形值并绘制出横梁的变形曲线图；

14、s3、处理横梁在变载情况下的变形曲线：

15、s301、将横梁在变载情况下的变形数据分解到水平和垂直面两个方向；

16、s302、获取十字滑座、滑枕部件左右移动到不同位置时，横梁上下两个导轨在移动部件滑块接触位置的分解到水平和垂直面两个方向的变形数据；

17、s303、分别绘制上下两个导轨沿水平和垂直面两个方向的变形曲线；

18、s304、在横梁结构对称的情况下，变形曲线是沿中央截面的对称曲线；

19、s305、正常情况下，上导轨变形曲线在垂直面内是下凹，水平面内是前凸；下导轨面在垂直面内是下凹，水平面内是后凹；

20、s4、绘制横梁导轨面反变形曲线：

21、s401、根据横梁变形曲线，绘制反方向曲线；

22、s402、结合机床对整机组装后的其他精度要求，适当调整曲线；

23、s5、横梁导轨面的反变形加工：

24、s501、利用高精度数控龙门铣床或者高精度数控龙门磨床，将横梁上下导轨安装面按反变形曲线进行加工；

25、s502、横梁上导轨安装底面对应上导轨垂直面内的变形曲线，上导轨安装立面对应上导轨水平面内的变形曲线，下导轨安装底面对应下导轨水平面内的变形曲线，下导轨安装立面对应下导轨垂直面内的变形曲线；

26、s6、横梁导轨的安装：

27、横梁导轨按规划的反变形曲线进行安装；

28、s7、验证与调整：

29、横梁导轨面及导轨按预测的变形相反方向加工及安装后，组装十字滑座、滑枕部件，十字滑座及滑枕部件的重量使得横梁变形，变形值基本抵消横梁导轨的反变形量，最终获得十字滑座、滑枕移动的高精密的直线度；

30、经过实测十字滑座、滑枕移动直线度，还可以反馈修正横梁导轨反变形加工量，进一步提升组装精度。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1、本发明利用有限元仿真新技术，模拟预测数控龙门铣床横梁受力后的变形，将空间变形分解到垂直和水平两个平面内，再利用高精度数控龙门铣床或者高精度数控龙门磨床，对横梁导轨面进行反变形加工，最终获得数控龙门铣床的高精度；

33、2、本发明通过预测横梁变形，并通过加工进行针对性反变形，最终大幅提升了数控龙门铣床的装配效率及精度；

34、3、通过本方法提升了数控龙门铣床的精度；

35、4、由于是提前按反变形曲线加工的导轨面，避免了后续装配过程中，因需要修调精度，人工修磨导轨面，致使导轨与导轨面间接触状况不良，从而提升了机床精度的稳定性。

1.一种数控龙门铣床横梁偏置式导轨的反变形加工方法，其特征在于，包括以下步骤：