五軸聯動龍門機床主要結構

五軸聯動龍門機床 X 向橫梁由 Y 向機床床 身支撐，并可以在其導軌上沿 Y 方向移動。Z 軸 梁安裝在 X 向橫梁上并可以在其導軌上沿 X 軸 移動，A/C 軸旋轉擺頭安裝在 Z 軸梁上沿 Z 軸的 上下移動。超高壓水刀頭安裝在 A/C 軸旋轉擺 頭上組成五軸水刀頭，刀頭繞 C 軸旋轉，繞 A 軸 擺動，實現空間姿態調整。X，Y，Z 軸移動與 C 軸 旋轉、A 軸擺動構成五軸聯動。 五軸聯動龍門機床的床身以鋁合金材料為 主，具有外形美觀、強度好等特點；傳動軸由伺服 電機驅動，帶動滾珠絲杠實現無沖擊、平穩運動。 根據傳動軸負載及滑動面摩擦程度，對伺服電機 的驅動功率和扭矩進行校核，伺服電機的轉速與 傳動帶輪及絲杠導程匹配，精準控制龍門機床的 傳動速度。圖 5 為五軸聯動龍門機床 X 軸傳動 結構示意。五軸聯動龍門機床的 Y 軸滑板、X 軸 橫梁等部件是機床的主要承載結構，前者是 Y 軸 驅動結構與 Y 軸載荷的過渡零件，后者是承載加工刀頭及加工射流反沖力的關鍵部件，它們的強 度與剛度直接影響了機床穩定性與精度。

圖 6 示出 Y 軸滑板有限元模型及受力分析 結果，其主要受 Y 軸導軌滑塊連接螺栓和 Y 軸負 載重力的剪切作用，通過分析可知，Y 軸滑板選用 鋁合金材料，結合單邊的承載載荷，Y 軸滑板屈服 力為 55.1 MPa，極限受力為 39.2 MPa，強度安全 系數達到 1.41，滿足設計要求。

圖 7 是機床 X 軸橫梁有限元模型及受力分 析結果，其受力包括 Z 軸梁與 A/C 軸擺頭及水 刀頭重力、橫梁自重和射流反沖力，可以簡化2視 為橋式結構受力模型，通過分析可知，X 軸橫梁 選用鋁合金型材，結合總承載，X 橫梁屈服力為 145 MPa，極限受力為12 MPa，極限受力變形量為 0.072 mm，強度安全系數達 12.1，滿足設計要求。