滑枕导轨形式、导轨包容设计和导轨支撑位置是否合理,对龙门铣床强度、刚性、精度影响较大。目前,龙门铣床滑枕导轨形式及包容形式主要有以下几种:
①从包容范围来说,主要有全包容和半包容之分。全包容如果制造质量好,其强度及抗振效果将相当理想。但因其制造复杂、成本高、不易装配,目前使用厂家很少。
②从导轨形式上分,主要分为滑动导轨和滚动导轨两种。滑动导轨因其吸振性强,阻尼大,支撑强度及刚性高,防撞性及可维护性好等特点,常用于中速中载和低速重载机床上,其缺点是摩擦阻力大'动态性能差,不适合用于高梢度、高进给速度机床。
图4滑枕的导轨设计为半包容结构,采用直线滚柱导轨对称布置,不仅能够承受较大切削负载、提供很高的支撑刚性,还能满足15m/min的高速进给需要,有效提高机床的极限加工能力,同时通过高速快移提高占空比提升机床的工作效率。
滑枕导轨支撑位置的不同,不仅影响滑板(或滑鞍)的结构设计,对整个机床的性能具有重要影响。
通过有限元技术对滑枕导轨的3种支撑方式(图5滑枕导轨的3种支撑方式),在滑枕极限工作位置(Z向工作行程1100 mm)对主轴端面X/Y/Z三个方向分别施加10 kN切削负载,进行受力变形分析和模态分析。
从受力变形结果(表1滑枕导轨的3种支撑方式的变形)分析,支撑方式2变形最小,支撑方式3变形最大,相差仅为0.001 28mm,得出导轨的不同支撑位置对滑枕的刚性影响较小。
从模态分析的前5阶固有频率结果(表2滑枕导轨的3种支撑方式的固有频率)分析,支撑方式3固有频率最大,支撑方式1固有频率最小,第1阶固有频率相差28%,得出导轨的不同支撑位置对滑枕的固有频率影响较大。