刀架及橫梁滑座的重力和切削時的進(jìn)給力的反作用力直接作用在橫梁導(dǎo)軌上，刀架在向遠(yuǎn)離立柱方向移動的過程中逐漸形成一個力臂越來越大的懸臂，刀架越重，切削力越大，行程越長，橫梁導(dǎo)軌直接承受的彎矩越大，橫梁變形越大，影響橫梁滑座水平移動的線性精度。而對于重型、大行程（水平行程）的單柱立式車床，這種變形影響就更為突出，因此提出一個切實(shí)可行的改進(jìn)方案顯得尤為重要。
本文主要研究一種橫梁卸荷導(dǎo)軌。
傳統(tǒng)單柱移動式立式車床，采用與普通數(shù)控車床結(jié)構(gòu)類似的橫梁結(jié)構(gòu)，所有作用力直接作用在橫梁導(dǎo)軌上，橫梁導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)變形大，不利于橫梁精度的保持。改進(jìn)的橫梁在原橫梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了卸荷導(dǎo)軌和液壓驅(qū)動滾輪系統(tǒng)，由此導(dǎo)軌通過液壓驅(qū)動輪的作用，使刀架重量的作用點(diǎn)不集中作用在橫梁導(dǎo)軌上，而大部分作用力被分散在卸荷梁上，承擔(dān)刀架和橫梁滑座的大部分重量，由卸荷梁的彎曲變形代替了橫梁的變形。而橫梁承受的載荷基本不變，從而減少了橫梁的變形。使刀架的水平移動基本不影響橫梁的線性精度。橫梁滑座在橫梁上的移動，由傳統(tǒng)的單一滑動，改為滾滑復(fù)合式，更有利于減小摩阻損失，改善導(dǎo)軌油膜剛度，提高了機(jī)床性能。
圖1 卸荷梁安裝圖
1.立柱 2.橫梁 3.卸荷梁 4.刀架
圖2 橫梁滑座上油缸及滾輪安裝圖
1.油缸 2.支架 3.滾輪
本結(jié)構(gòu)主要由卸荷梁和橫梁滑座滾輪兩部分組成。卸荷梁通過固定銷軸固定在靠近立柱中心處的橫梁上導(dǎo)軌處（如圖1）。滾輪（如圖2）安裝在橫梁滑座上，中間各有一個調(diào)心滾子軸承，通過一個支架連接油缸。刀架和橫梁滑座的大部分重量通過滾輪直接作用在卸荷梁上，卸荷梁在受壓的彎曲過程中，滾輪在油缸內(nèi)壓力油的作用下，將刀架和橫梁滑座的大部分重量始終作用在卸荷梁上，從而減小了橫梁的彎曲變形量，保證了刀架的水平運(yùn)行精度。
本技術(shù)應(yīng)用于我公司自主開發(fā)研制的CXTK53125型閥體車銑鏜磨復(fù)合加工中心項(xiàng)目上。該項(xiàng)目主要針對大型水電閥門閥體的精密加工，應(yīng)用車、銑、鏜、磨復(fù)合加工技術(shù)，可在工件一次裝夾后，同時完成對閥體內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面、圓弧面、螺紋、槽進(jìn)行車削加工及工件圓周的鏜孔、鏜端面、鉆孔、攻絲等鏜銑削加工，對內(nèi)外圓柱面、平面進(jìn)行磨削加工，提高了加工效率，降低了因頻繁裝夾產(chǎn)生的實(shí)際誤差，保證了工件加工精度。該設(shè)備采用懸臂橫梁撓度的靜壓補(bǔ)償，提高了機(jī)床的穩(wěn)定性及可靠性。為解決水電行業(yè)對關(guān)鍵件閥門閥體——實(shí)現(xiàn)復(fù)雜平面、曲面、孔、槽等多工序一次性加工，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。由于該機(jī)床對精度要求較高，且屬于大型特重型機(jī)床，保證精度的難度非常大，通過合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝方法的配合使用，最終使各項(xiàng)精度達(dá)到驗(yàn)收要求，滿足使用要求，使我國自制機(jī)床制造水平邁上了一個新的臺階。
懸臂橫梁卸荷技術(shù)在重型單柱移動立式車床上的應(yīng)用，大大改善了傳統(tǒng)單柱立車刀架水平運(yùn)動過程中精度不穩(wěn)定問題，提高了車削加工精度，大大提高了大體積復(fù)雜工件的加工精度的保持率，減少了廢品損失，節(jié)約了制造成本，加快了生產(chǎn)廠家設(shè)備購置費(fèi)的回收速度，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
設(shè)計過程中，還借助了三維設(shè)計軟件和專業(yè)的有限元分析軟件，通過傳統(tǒng)設(shè)計方法和現(xiàn)代研究方法的有機(jī)結(jié)合，分析論證了結(jié)構(gòu)的可行性和合理性，合理預(yù)見了該結(jié)構(gòu)的技術(shù)可行性。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用情況良好，滿足加工精度要求，提高了產(chǎn)品合格率,值得繼續(xù)應(yīng)用與推廣。