數(shù)控機床作為現(xiàn)代裝備制造業(yè)的工作母機，已經(jīng)成為涉及國民經(jīng)濟命脈、國家安全的重要裝備。龍門加工中心是航空航天、船舶、機車車輛、工程機械和紡織等行業(yè)不可缺少的主要加工設(shè)備之一，隨著數(shù)控機床技術(shù)的不斷發(fā)展進步，對機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提出了更高的要求，即在滿足機床整體性能的條件下，要逐步提高機床加工、裝配的工藝性、可靠性。

本文在對XHT2420龍門加工中心的主傳動系統(tǒng)和滑枕結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，將新型的復(fù)合碳纖維傳動軸應(yīng)用到主傳動系統(tǒng)，從而優(yōu)化了主傳動結(jié)構(gòu)，簡化了滑枕內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，提高了主傳動系統(tǒng)加工和裝配的工藝性、可靠性和經(jīng)濟性。

XHT2420龍門加工中心總體結(jié)構(gòu)為由雙立柱和固定橫梁組成封閉框架、工作臺移動的龍門式定梁結(jié)構(gòu)，X、Y、Z三個進給軸聯(lián)動，工作臺移動采用伺服電動機驅(qū)動消隙雙齒輪、精密齒條機構(gòu)，在床身上沿直線滾動導(dǎo)軌做X向往復(fù)縱向運動，伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠副帶動拖板沿橫梁上的直線滾動導(dǎo)軌做Y向往復(fù)橫向運動;由伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠副帶動垂直滑枕上的鏜銑頭做Z向往復(fù)運動。

機床主軸配置了五面加工頭，采用了立臥組合主軸頭，同時具有立式和臥式主軸，恒溫冷卻，主軸自動完成5°×72mm轉(zhuǎn)位， 主軸立臥換刀由電氣、液壓和氣動共同配合完成60把鏈條刀庫的全自動換刀。

零件經(jīng)一次裝夾，可以對工件進行五面加工，可完成除安裝面外其余各面及孔系的加工，確保被加工零件的各面、孔之間的加工精度，適用于多種板類、箱體類和機架類零件的數(shù)控加工，一次裝夾可以對工件進行鏜、銑、鉆、鉸和攻螺紋等各項操作。

滑枕主傳動部件是影響龍門五面加工中心整機切削性能、強度、剛性和熱平衡的關(guān)鍵部件?；硎侵鱾鲃硬考年P(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)與工藝性將直接影響主傳動部件的性能，其作用是把主軸電機和主軸連接起來并作Z向進給運動，在機床加工過程中，滑枕既要承擔自身的質(zhì)量，還要承受主電機及減速箱的質(zhì)量，為了實現(xiàn)機床快速平穩(wěn)地運動，滑枕必須保持很好的動態(tài)特性。

(1)原滑枕主傳動設(shè)計及工藝性分析。如圖2所示為龍門加工中心原滑枕主傳動系統(tǒng)。主軸伺服電動機1與方滑枕鏜銑頭主傳動ZF減速箱2組配，ZF減速箱與滑枕采用分離式設(shè)計結(jié)構(gòu)，ZF減速箱置于滑枕頂端，通過兩根傳動軸5、9和中間花鍵軸套7及聯(lián)軸器3、11將ZF減速箱的動力傳遞給立臥鏜銑頭主軸12，驅(qū)動刀具完成切削運動。

(2)原滑枕加工工藝性分析。如圖3所示即為龍門加工中心原滑枕零件圖，方滑枕尺寸為420mm×420mm×2 773mm，滑枕最大行程Z = 1 0 0 0 m m，腔內(nèi)軸向共6 個加工孔， 主軸孔φ 360H7， 各孔同軸度要求φ 0.025mm。結(jié)構(gòu)特點是內(nèi)腔孔比較深，各孔同軸度要求高。尤其是中部的軸承孔，無論從左端還是右端加工，距端面距離分別深達1 426mm和1 411.3mm，加工、測量均很困難。

一般滑枕深腔孔有3種主要的加工方法：懸臂鏜削法、吊墻導(dǎo)向法和固定式雙支撐法。懸臂鏜削法：當滑枕深腔孔孔深不大于1 000mm時，可采用主軸單臂懸深的方法進行加工。這種方法的加工刀具方便隨時進行調(diào)整，而且在操作過程中方便測量和觀察，滑枕深腔孔和滑枕兩端孔的同軸度主要就是依靠刀桿的剛性和機床的回轉(zhuǎn)精度來保證。

吊墻導(dǎo)向法： 當滑枕深腔孔孔深大于1 000mm時，由于孔深較深，采用單臂懸伸方法無法達到精度要求。通常采用吊墻導(dǎo)向法，這種方法利用滑枕上帶有的方窗，窗口朝上，在深孔窗口處安裝專用工裝——吊墻，在滑枕端孔安裝架套，形成雙導(dǎo)向的加工方法。

用這種加工方法生產(chǎn)的工件同軸度好，但因吊墻(作鏜桿的支撐用)是懸掛在滑枕上方，其支承剛性差，切削過程易產(chǎn)生振動且測量不方便。固定式雙支撐法：當滑枕的深腔孔孔深大于1 500mm時，一般采取固定式雙支撐的方法進行加工。利用滑枕上帶有的方窗，窗口朝下，通過鏜具將滑枕安裝在機床上，前支撐設(shè)在工件的前端，后支撐借助工件上的方窗孔設(shè)置在工件需要加工的后軸承孔的后端，前后支撐形成雙導(dǎo)向，以實現(xiàn)一次裝卡分別滿足前后孔的加工。

在前后支撐之間增加輔助支撐，以克服鏜桿的懸伸變形。這種方法加工出來的滑枕同軸度高、質(zhì)量好，但需要專用鏜具，且同樣存在操作復(fù)雜、測量困難的問題。