1.结构布局

由两侧立柱和顶梁组成的门式框架称为龙门，主轴箱安装于龙门的顶梁或横梁上的机床称龙门式机床，用于镗铣加工的龙门式金属切削机床称为龙门镗铣床。龙门镗铣床的主轴箱安装在龙门框架的顶梁或横梁上，主轴轴线一般为垂直布置，属于立式机床的范畴。

镗铣类龙门数控机床是从传统龙门铣床基础上发展起来的一种数控加工设备，其结构与龙门铣床类似。

图4.1-4 数控镗铣床

龙门铣床的基本结构如图4.1-5所示。机床由床身、工作台、立柱、顶梁、横梁、铣头、侧铣头等部件组成，Z轴采用横梁移动方式，机床的主轴刚性好，可用于强力、重铣削加工。机床各组成部件的特点和作用如下。

1）床身和工作台：床身用于机床各部件的支承，龙门机床的床身都为一字形，工作台移动式机床的床身上加工有导轨，它是X轴运动的导向部件。工作台工作台用来安装和固定工件。工作台移动式机床的工作台可在床身上作纵向移动，实现X轴的定位和进给。

2）立柱和顶梁：立柱和顶梁用来构成龙门框架。立柱是横梁的支承和导向部件，两侧立柱上的导轨可为横梁的上下运动提供导向；顶梁用来连接两侧立柱，组成龙门框架，以增强机床刚性、保证两侧立柱的平行和对称。

3）铣头：铣头由主轴、变速箱、滑座等部件构成，主要用于主轴的变速。龙门铣床的主铣头安装有垂直主轴，主铣头可在横梁的导轨上作横向运动（Y轴）。根据需要，部分龙门铣床可能安装有多个主铣头，以提高加工效率。为了进行侧面加工，传统的龙门铣床两侧立柱上可安装带有水平主轴（辅助主轴）的侧铣头。侧铣头可沿立柱的导轨作升降运动（W轴），侧铣头上同样安装有变速机构以改变辅助主轴的转速，部分侧铣头还可作横向辅助运动（V轴）。

图4.1-5 龙门铣床的基本结构

数控龙门铣床的基本结构类似于普通龙门铣床，但为了充分发挥数控优势，降低制造成本，它和传统龙门铣床存在如下区别。

1）铣头：为了保证数控机床的柔性，对于安装多个主铣头和侧铣头的龙门加工机床，各铣头原则上应由独立的进给和主传动系统，它对CNC的功能要求较高，因此，在龙门数控铣床一般只安装一个主铣头、且无侧铣头，工件的侧面加工一般通过立/卧转向头实现。

2）龙门：龙门铣床的Z轴为横梁移动、主轴固定，其轴向进给和主轴的刚性好、进给行程大，主轴变速容易，故可用于强力铣削加工。但是，这种结构的机床需要有顶梁、横梁双层梁，机床的体积大、生产成本高；加上横梁的升降运动需要两侧同步驱动，CNC控制复杂；而且当工件高度高、如需要在不同高度的平面上加工时，机床必须选配长刀具。

因此，完全按传统铣床结构设计的龙门数控铣床实际很少，中小规格的机床大多采用图4.1-6所示的典型结构。(www.daowen.com)

图4.1-6所示的龙门镗铣床采用了顶梁和横梁合二为一的结构，横梁既是龙门框架的顶梁又是主轴箱横向运动的支承，主轴箱安装在顶梁的滑座上，滑座可在顶梁上左右移动（Y轴），机床的轴向进给可通过主轴箱、滑枕或套筒式主轴的上下运动实现。因此，机床具有结构简单、制造成本低，Z轴运动部件重量轻、快速性和定位精度好，机床对CNC功能要求低等一系列优点，它是目前数控龙门镗铣床的典型结构。

2.基本特点

龙门镗铣加工机床是用于大型零件平面、斜面和孔加工的大型设备，其加工范围大、加工效率高、工件装卸方便，故特别适合于各种大型模具和机床床身、工作台、立柱等工件的加工。龙门镗铣床与其他形式的镗铣床比较，主要具有如下特点。

图4.1-6 龙门镗铣床的典型结构

（1）结构合理

普通立式镗铣床一般采用单立柱、主轴箱悬伸式结构，为保证机床稳定性和主轴刚性，一方面主轴轴线离立柱导轨面的悬伸距离不能过大，其Y轴行程通常小于1m；另一方面由于主轴箱位于工作台的上方，台面的敞开性差，工件的装卸较困难，因此，不能用于大型零件的加工。

卧式机床虽然解决了立式机床所存在的Y轴行程和工作台面敞开性问题，但其主轴为水平布置，Z轴进给需要通过主轴伸缩或工作台、立柱的移动实现，如果主轴伸出的距离或刀具的长度过大，由于重力的作用，将导致主轴或刀具的前端下垂，影响加工精度，因此，其Z轴行程通常较小，同样影响使用范围。

图4.1-6所示的龙门数控镗铣床，其工作台面完全敞开，Y轴通过滑座在顶梁上的左右移动实现、行程可以很大，因此，它不存在立式机床的主轴悬伸和工件装卸问题。同时，其Y轴位于顶梁上，它不需要考虑切屑、冷却水的防护等问题。此外，由于机床的主轴部件重力方向与主轴移动、切削反力的方向一致，故也不存在卧式机床的主轴或刀具前端下垂问题，其Z轴行程大、加工精度容易保证。

（2）加工范围大

龙门镗铣床的X轴运动可通过工作台或龙门的移动实现，其最大行程可以达到数十米；Y轴行程决定于横梁的长度和刚性，最大可达10m以上；Z轴运动可通过横梁升降和主轴移动实现，一般可达数米；因此，机床的加工范围远远大于立式机床和卧式机床，可用于大型、特大型零件的加工。

（3）制造成本高

龙门镗铣床是用来加工大型工件和重型机械构件的设备，部件需要有足够的强度和刚性，其体积大，零部件制造需要由大型设备完成；运动部件需要大功率的电动机驱动；在横梁移动和龙门移动的机床上，还需要采用双电动机同步驱动等技术，机床对数控系统的要求高，制造难度大，价格昂贵。