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落地式铣镗床:大行程滑枕的变形补偿如何解决?

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 楼主| 发表于 2018-10-12 13:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

近来,随着能源、冶金、工程机械等行业的飞速发展,这些行业领域的许多关键零部件都趋于大型化、复杂化,且各加工面要求的精度也很高,这就要求金属切削机床发展的重点主要集中在大扭矩,大行程,高精度的重型机床。数控落地式铣镗床是一种用于大型零部件机械加工的通用机械,广泛应用于能源、冶金、工程机械等行业,其最主要的结构特征一是采用立柱支撑,二是由主轴箱和滑枕构成悬臂式运动部件。重型数控落地式铣镗床是指主轴直径不小于160mm,滑枕行程不小于1200mm,(行程不小于1200mm即大行程滑枕)主轴行程不小于1000mm的落地式铣镗床。而大行程滑枕伸出时由于自身自重引起弯曲变形,从而影响到机床精度。所以说对于大行程滑枕的变形补偿问题是落地式铣镗床制造技术的主要难点。  了解天津落货公司,学知识!



       

        目前,解决滑枕伸出变形主要补偿方法包括:1.利用预应力挠曲加工方式实现挠度补偿,采用数控加工方法将滑枕的变形部分预先加工去除,使滑枕在工作伸出时处于平直状态,该方法能够产生一定的补偿效果,但对滑枕的加工与装配要求较高;2.通过机床数控系统实现滑枕挠度补偿的方法,该方法利用数控系统自动检测滑枕挠度,通过控制Y轴上升相应的位移来实现补偿,但它仅补偿了滑枕的挠度,滑枕的弯曲变形并未考虑;3.采用电液比例控制方式对滑枕低头进行补偿,虽然取得了一定的补偿效果,但是电液比例控制需要准确把握滑枕各个阶段的变形函数,对于快速运动的滑枕来说往往会出现很大的偏差;4.采用液压重心偏心补偿法,在主轴箱前后分别安装一个平衡锤以平衡因主轴箱重心变化导致的滑枕低头,该方法操作简单,但是因滑枕自身重力引起的滑枕低头没有彻底解决。如果滑枕的挠度不能很好的解决,则当主轴伸出时,无疑滑枕的弯曲变形对主轴悬垂起了放大的作用,从而影响了主轴移动的直线度。因此,重型数控落地式铣镗床需要一种简易实用的机构实现大行程滑枕变形的自动补偿。


       

        重型数控落地式铣镗床的主轴滑枕精度补偿技术


       

        底部床身1及滑座6上垂直安装立柱2,立柱2的一侧立面上侧挂主轴箱3,水平状态的滑枕4在数控落地式铣镗床中起到连接主轴箱3和主轴5的作用。滑枕4整体外形为长方体,轴向四面均为导轨面,内部安装铣轴和镗轴。滑枕及镗轴可以做前后方向移动,当滑枕及镗轴伸出较长时,滑枕就会产生弯曲变形。


       

        这种重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,其特征在于在截面方形的滑枕4的内部上方两角处安装两个拉杆9,双拉杆9及油缸7的安装布置见图2,拉杆9前端通过前螺帽10与滑枕4固定,两个拉杆9后端分别安装液压油缸7,液压油缸7与滑枕4之间按照间隙配合径向固定,最终通过拉杆9将滑枕4、拉杆9、油缸7三者串组后利用液压油缸7后端的套筒螺帽8将拉杆9后端与滑枕4后端两上角固定。油缸内部结构见图3,其特征在于在拉杆9与活塞18之间设计一个套筒16,起到活塞与拉杆之间的连接作用,避开了传统的拉杆加工安装油封所用的环形槽对加工设备及加工方法要求较严的问题。套筒16结构见图4,套筒16外壁有多个油封槽17a,嵌入油封圈17b,通过套筒16连接活塞18与拉杆9,套筒16与拉杆9之间由套筒螺帽8在拉杆9后端将其固定为一体。拉杆9与活塞18之间无相对运动,通过活塞18上的挡环15 b将活塞18与套筒16两者固定,挡环15b为两个半圆形钢片,挡环15b形状见图5,其内径与套筒16外壁的挡环卡槽15a内径相同、见图4,其径向高度大于套筒16外径上挡环卡槽15a深度,挡环15b成对嵌入套筒16与活塞18之间,保证两者相对静止,巧妙解决了活塞18与套筒16的固定问题。


       

        油缸7为增压油缸:即在缸体19内活塞18的轴向方向加了两组油腔14,使压力成倍增加,以保证滑枕挠度补偿机构所需的压力。油缸体19两端通过后压盖12、前压盖20及螺钉21连接后组成密闭油缸。活塞18与油缸7之间存在相对运动,两者之间由高弹性油封13进行油压密封(多处油压密封),小间隙配合,液压油通过管接头11进入到两组油腔14,活塞18在油缸7内做微小往复滑动,带动拉杆9使滑枕4产生一个向后的拉力,通过调整拉杆拉力来补偿滑枕因重力引起的弯曲变形,进而对滑枕挠度进行补偿。随着滑枕伸出长度的不同,滑枕的自变形值也不同。


       

        只有拉杆的拉力随着相应变化才能满足使用要求,因此在液压回路上加装一个电液比例阀来控制油缸压力的大小。油压输出为0-100bar,最大提供拉力30KN。随着滑枕的伸出,电液比例阀控制油压逐渐增大,相反,滑枕回缩时控制压力减小。这样就保证了滑枕在各个位置时其本身的直线度不变,从而保证了滑枕的移动精度。
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