王志国

（沈阳机床股份有限公司，沈阳 110142）

0 引言

随着数控机床的发展，越来越多的龙门五轴立式加工中心应用于加工阀体、薄壁类、壳体类、复杂曲面的加工，龙门五轴立式加工中心是航空航天、军工、模具等国家核心领域的重要加工装备。机床的静刚度是在静载荷作用下，固定方向上抑制由于外力作用引起受力部件产生相对位移变化的能力，是提高机床精度保持性和加工精度的重要因素，也是机床最重要的性能指标之一。机床的静态变形会影响机床的生产率、抗振性、噪声、工作寿命、运动平衡性、发热和磨损等。因此，机床整体设计及关键部件要进行有限元分析和相应的实验测试，寻找影响静刚度的薄弱环节，进行优化改进产品，从而提高机床的静刚度[1-5]。

1 龙门结构五轴机床静刚度模型

龙门结构五轴机床，整机采用龙门动梁式结构，左、右立柱进行支撑，横梁在立柱上进行前、后移动，形成Y轴；滑板在横梁上进行左、右移动，形成X轴；主轴箱在滑板上进行上、下移动，形成Z轴，此结构机床采用对称结构设计、重心驱动原理设计完成。机床的静刚度不能单由某个零件的刚度来评价，而是由整机抵抗切削力变形的能力。经过以前测试经验，本结构机床形变较大位置多产生于主轴悬垂附近，故对主轴与滑板进行分析和测试。

实际加工中，切削力可以分成Fx、Fy、Fz三个方向，使刀具、夹头、主轴及滑板产生微小的变形，从而导致机床精度的下降和表面质量的恶化。……