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提高工作效率 提高机床工作精度

  机床投产后,Y轴(主轴箱上下移动)一直达不到加工精度,主要有以下问题:

  1加工孔时,孔的中心高与要求的中心高偏差大,有时竟达1mm。

  2加工深孔时,所加工孔轴心线倾斜,平行度达不到要求。

1.立柱 2、3、5.夹紧块 4.立柱导轨面B 6.立柱导轨面A 7.减压阀 8.单向阀 9.电磁换向阀 10.主轴箱

图1 机床Y轴夹紧机构控制原理图 

1.塞铁 2.改进的夹紧块

图2 改进后的Y轴夹紧机构控制原理图 

1.夹紧块本体 2.夹紧导轨 3、6.活塞 4、5.铜垫板

图3 夹紧块结构

  针对这两个问题,技术人员曾对机床各导轨水平度和垂直度进行了调整,效果不明显。为此,笔者对操作者装夹和校调工件进行了现场观察和分析,发现操作者在机床Y轴放松情况下(便于主轴箱上下移动)校调工件,校调好后,将Y轴夹紧进行加工。这一现象引起笔者的注意。于是在Y轴夹紧后,让操作者再回到基准面进行校核,发现机床主轴“上翘”了0.8mm。这说明Y轴夹紧引起了主轴偏移。机床Y轴夹紧机构控制原理如图1所示,其中电磁换向阀9控制Y轴夹紧与放松,减压阀7调节Y轴各导轨的润滑压力。夹紧块2、3、5对主轴箱3个方向夹紧。通过受力分析可知,夹紧块3对主轴偏移影响最大。

  进一步研究,又发现主轴箱设计有一套平衡机构,当主轴滑枕(W轴)向外移动时,主轴箱重心也随着前移。为了防止主轴“倾头”,主轴箱上前端吊挂钢丝自动收紧,其收紧力与机床主轴滑枕(W轴)位移量成正比,使主轴箱有“上翘”的趋势,从而消除主轴滑枕下垂对加工精度的影响。由此来看,主轴箱与立柱导轨结合面A、B必须有一个合理的间隙,才能实现平衡机构的补偿功能。当机床Y轴夹紧后,夹紧块3(位于主轴箱顶部)使主轴箱与立柱之间产生一个作用力,又由于主轴箱与立柱在作用力方向有间隙,从而使主轴箱在Y轴夹紧后出现“翘头”现象。

  为了解决此问题,笔者对机床Y轴夹紧方式和润滑作出以下技术改进(图2)。

  拆除夹紧块3,其间安装楔形塞铁,调整塞铁使主轴箱与立柱导轨之间留有合理间隙。

  在主轴箱上设计了一套夹紧块,安装位置如图2所示,夹紧块的结构见图3。该夹紧块采用双面夹紧方式,其中夹紧导轨安装在机床立柱上,其工作原理是通过夹紧块中左、右5个活塞在压力油的作用下,推动铜垫板使其压在夹紧导轨上,从而达到夹紧的目的。

  夹紧后产生有效的作用力为 F=10pmPD2/4

  式中:F——夹紧后产生的有效作用力,N

  ?——铜垫板与夹紧导轨之间的摩擦系数,取?=0.19

  P——夹紧块中的压力油工作压力,P=2MPa

  D——活塞直径,D=80mm

  通过计算得出夹紧后产生的有效作用力为19000N,而原夹紧机构产生的有效作用力为16000N,显然满足机床的夹紧要求。通过受力分析,改进的夹紧块夹紧后使主轴箱在水平方向无作用外力。因而达到了改进的目的。

  改进了机床Y轴的润滑油路(图2),使Y轴始终有油润滑,主轴箱与立柱导轨面之间保持稳定的油膜刚度,减少了主轴箱夹紧后对机床精度的影响。另外还增设了主轴箱对立柱导轨面A、B的润滑油路,以减少这两导轨面的磨损。

  改进后当机床的W轴、Z轴都伸出到最大极限位置时,夹紧Y轴,测得主轴向上仅偏移了0.01mm左右,可保证零件的加工精度。


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