[科普中国]-龙门铣床

美国人惠特尼于1818年创制了卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。

简介定义龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工表面，加工精度和生产效率都比较高，适用于在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。

区别龙门铣床的外形与龙门刨床相似，区别在于它的横梁和立柱上装的不是刨刀刀架而是带有主轴箱的铣刀架，并且龙门铣床的纵向工作台的往复运动不是主运动，而是进给运动，而铣刀的旋转运动是主运动。

结构龙门铣床由门式框架、床身工作台和电气控制系统构成。

门式框架由立柱和顶梁构成，中间还有横梁。横梁可沿两立柱导轨作升降运动。横梁上有1～2个带垂直主轴的铣头，可沿横梁导轨作横向运动。两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头，它可沿立柱导轨作升降运动。这些铣头可同时加工几个表面。每个铣头都具有单独的电动机（功率最大可达150千瓦）、变速机构、操纵机构和主轴部件等。1

卧式长床身上架设有可移动的工作台，并覆有护罩。加工时，工件安装在工作台上并随之作纵向进给运动。

龙门铣床还有一些变型以适应不同的加工对象。

①龙门镗铣床：横梁上装有可铣可镗的铣镗头，其主轴（套筒或滑枕）能作轴向机动进给并有运动微调装置,微调速度可低至5毫米/分。可进行镗孔及铣削作业。

②龙门钻铣床：横梁上装有动力头，通过接杆装钻头或铣刀，可完成钻孔及铣削作业。

龙门铣床床身上装设有X轴导轨，龙门铣床工作台跨越紧固在该床身上。工作台上方活动跨越架设有龙门架，龙门架还包括有：龙门架拖板，龙门架拖板活动夹持于该X轴导轨上。Z轴导轨，装设于龙门架上。横梁，该横梁装设有一Z轴拖板，横梁通过该Z轴拖板而活动夹持于该Z轴导轨上，横梁上还装设有Y轴导轨。 铣削装置，龙门铣床铣削装置活动装设于该Y轴导轨上，使该龙门架在数控电路控制系统的控制下，作X、Y、Z三轴的立体空间铣削加工。该数控龙门铣床具有高精度的铣、钻、镗、削等操作。

主参数龙门铣床的主参数为工作台面宽度，也有以龙门宽度为参数的。

如型号为SK2015-3的数控龙门铣，指龙门宽度为1.5米，工作台长度为3米，换句话说，就是能加工1.5宽，3米长的工件。

种类形式划分按龙门架是否移动，分为龙门固定工作台移动式（约占90%以上）和龙门移动式（又称桥式）。桥式龙门铣的特点是占地面积小，承载能力大，龙门架行程可达20米，便于加工特长或特重的工件。

按横梁是否在立柱上运动，分为动梁式和定梁式两种；横梁在高架床身上移动称为高架式。

系统划分分为普通型和数控型，还有厂家开发出普通铣和数控铣一键式转换的数字智能化龙门铣，更为灵活实用。

能力划分分为轻型、中型和重型（超重型）龙门铣。

性能特点龙门铣床具有足够的刚性，效率高，操作方便，结构简单，性能全面性等特点。

其具体的性能特点根据种类、型号以及厂家各有不同，与所采用的技术有很大关系。以之前提到的SK系列三轴数控龙门铣为例，其性能特点在于：

1.立铣头配置TX400重型龙门铣头，双矩形导轨，刚性强；

2. 铣头装滚珠丝杠、气动拉刀装置、有伺服电机驱动；

3. 侧铣头配置V5型龙门铣头，加装独立润滑装置，升降由普通减速机传动，变频调速；

4. 普铣/数控铣一键式转换三轴数控系统，即可编程操作又能利用扩展面板手动操作，在实际机械加工过程中实现性极强；

5. 床身进退、横梁上下、立铣头上下均配台湾滚珠丝杠，由伺服电机驱动；

6. 配同步带、同步轮；

7. 手持式电子手轮单元，方便三轴对刀；

8. 独特的横梁升降安全连锁装置，保证机床的重复定位精度；

9.台标摆线泵组连续润滑，故障率低。2

操作规程1．工作物要用压板、螺钉或专用工具夹紧。使用一般的扳手不准加套管，以免滑脱伤人。

2．刀具一定要夹牢，否则不准开车工作。

3．工作前，要检查机床传动部分的运转情况，并将机床的挡板装好，才能运转。

4．铣切各种工件，特别是粗铣时，开始应进行缓慢切削。

5．移动工作台和刀架时，应先松开固定螺钉。

6．装卸刀具时，应使用铜锤或木槌轻打，防止刀具碎片飞出伤人。

7．在切削中，不准变速和调整刀具，禁止用手摸或测量工件。

修复龙门铣床导轨修复：机床导轨大都由钢或铸铁制成，这类导轨出现划伤，应进行修复，不然会使划伤扩大，甚至影响机床使用。机床导轨及其它摩擦副，在长期的使用过程中，由于两个接触面间存在不同程度的摩擦，使摩擦副表面产生不同程度的磨损 ，严重时影响机床的加工精度和生产效率。对机床和其它磨损部位的修复，通常采用金属板和高分子材料镶贴或更换等方法，不仅需要进行大量精确的加工制造，而且常需要对加工面进行人工刮研，修复工作工序多，工期长。

解决方法**：**采用国际上先进的高分子2211F金属修复材料来修复龙门铣床导轨划伤，只需几个小时即可将导轨划伤的部位修复完毕，投入使用。实践证明，这种方法操作简单，节省时间，修复质量好，成本低。利用其独特的粘着力、出色的抗压强度及耐油、耐磨性能，可为部件提供一个长久的保护层，可以有效的解决不能拆卸的大型设备因传统的维修方法所不能解决的问题，使设备的性能得到提高，改善了部件的配合间隙，最大限度地保证了生产的正常运行，为客户节省了大量的时间和资金，为企业设备的正常运行提供了长期良好的保证。

修复原理：高分子复合材料是以高分子聚合物、金属或陶瓷超细粉末、纤维等为基料，在固化剂、固化促进剂的作用下复合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料。具备极强的粘接力、机械性能、和耐化学腐蚀等性能，因而广泛应用于金属设备的机械磨损、划伤、凹坑、裂缝、渗漏、铸造砂眼等的修复以及各种化学储罐、反应罐、管道的化学防腐保护及修复。

修复工艺：

1、用氧-乙炔火焰烤划伤部位（掌握温度，避免表面退火），将常年渗金属表面的油烤出来，烤到没有火花四溅。

2、将划伤部位用角磨机表面处理，打磨深度1毫米以上，并沿导轨打磨出沟槽，最好是燕尾槽（如图）。划伤两端钻孔加深，改变受力情况。

3、用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇将表面清洗干净。

4、将调和均匀的2211F涂抹到划伤表面；第一层要薄，要均匀且全部覆盖划伤面，以确保材料与金属表面最好的粘接，再将材料涂至整个修复部位后反复按压，确保材料填实并达到所需厚度，使之比导轨表面略高。

5、材料在24oC下完全达到各项性能需要24小时，为了节省时间，可以通过卤钨灯提高温度，温度每提升11oC，固化时间就会缩短一半，最佳固化温度70oC。

6、材料固化后，用细磨石或刮刀，将高出导轨表面的材料修复平整，施工完毕。

热变形原因：在内外热源的影响下，龙门铣床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，对于龙门铣床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。

为了减少热变形，在龙门铣床结构中通常采用以下措施。

1：控制温升在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除龙门铣床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在龙门铣床的发热部位强制冷却，也可以在龙门铣床低温部分通过加热的方法，使龙门铣床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。

2：减少发热龙门铣床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。

3：主轴箱的改进对于龙门铣床的主轴箱，应尽量使主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上。这就可以使主轴热变形对加工直径的影响降低到最小限度。在结构上还应尽可能减小主轴中心与主轴向地面的距离，以减少热变形的总量，同时应使主轴箱的前后温升一致，避免主轴变形后出现倾斜。

4：改善龙门铣床机构在同样发热条件下，龙门铣床机构对热变形也有很大影响。如龙门铣床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。由于左右对称，双立柱机构受热后的主轴线除产生垂直方向的平移外，其它方向的变形很小，而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学