1 数控龙门铣床整体方案

      数控龙门铣床的平台跨距大，作业速度快，整机性能对作业效率与加工质量影响极大。横梁结构质量大、刚度强是影响整机灵活性与定位精度的重要部件。本次研究通过模拟双横梁结构对数控龙门铣床整体方案进行设计。

2 机床受力分析

      数控机床加速快、进给速度高，在进行性能评估时不能忽略惯性对机床的影响。本次研究利用ADAMS软件的动力学分析功能对机床受力情况进行研究。首先建立龙门铣床的动力学模型，如图2所示；然后在立柱与床身、地面之间分别施加约束，在床身与静横梁之间、滑块与滑枕之间、静横梁动与横梁之间分别建立直线移动副；并将加速度设为g，分析此时数控机床各部件的受力情况。当机床部件沿着Y轴作加速度为g的直线运动时，ADAMS软件分析静横梁在X轴与Y轴方向的受力均为85kN左右；当机床部件沿着X轴运动时，ADAMS软件分析动横梁在X轴与Z轴方向的受力均为34.5kN左右。再对传统机床结构在相同运动条件下各部件的受力情况进行分析，横梁在X轴方向的受力约为266kN，远超双横梁结构下机床各部件所承受的压力。

3 机床有限元模型及动态特性

      本文利用Hypermesh软件构建机床的有限元模型。首先建立数控龙门铣床的三维几何模型，其次导入到处理软件进行求解分析，然后再导入Hypermesh软件中，建立有限元模型。在有限元模型中，可以运用Ansys软件对机床模态进行解析，分析机床的动态特性。

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      动态特性是指机床在运行状态下的稳定性，是影响工件的加工质量、刀具系统维护等的重要参数，尤其在现代机械加工行业，数控机床的切削速度进一步加快，动态特性分析已经成为机床设计与评估的重要内容。通过机床的有限元模型对其动态特性进行分析，发现影响机床性能的因素主要包括以下几个方面：

      1）结合部的阻尼特性和刚性。组成龙门铣床的零部件较多，各零部件间连接方式复杂多样，零部件之间的连接区域称为结合部，结合部的阻尼特性和刚性是影响机床整体动态性能的重要因素。统计数据表明，机床振动问题中约六成是由结合部引起的。

      2）静态刚度是影响机床动态特性的另一重要因素。由于滑枕位于横梁中间位置时机床受力，变形，选择这个位置作为静态刚度的初试分析位置，可得到更严谨的测试结果。         3）数控机床的加速快、进给速度高，启动和运行需要的驱动力都较大，这一过程中机床性能也会受到影响。借助有限元模型对机床动态特性进行预估和分析，能够有效促进机床结构的优化，对机床设计和制造具有极为重要的意义。