CN102528566A

CN102528566A - 重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构

Info

Publication number: CN102528566A
Application number: CN2011104161668A
Authority: CN
Inventors: 孔令友; 贺鑫元; 孙玉民; 刘宗际; 姜成伟; 王建利; 姜嘉炜; 高亮
Original assignee: ZHONGJIE MACHINE TOOL CO Ltd
Current assignee: ZHONGJIE MACHINE TOOL CO Ltd
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,采用拉杆对挠曲变形进行补偿，其特征在于在滑枕内部上方两角安装两个细长拉杆，提供拉力的液压油缸固定在滑枕后端，拉杆将滑枕、拉杆、油缸三者串组后利用液压油缸后端套筒螺帽将其固定；在拉杆与活塞之间设计一个套筒，起到活塞与拉杆之间的连接作用，套筒与拉杆之间通过螺帽在拉杆后端将其固定为一体；拉杆与活塞之间无相对运动，挡环成对嵌入套筒与活塞之间将两者固定；活塞带动拉杆使滑枕产生一个向后的拉力，补偿滑枕因重力引起的弯曲变形。所设计的套筒，省去加工环形槽的严格工艺、增压式油缸符合本小体积需要。本设计不仅能实现滑枕移动直线度的自动补偿，同时主轴的移动直线度也能显著提升。

Description

重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构

技术领域

本发明涉及机械制造设备，一种用于重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构。

技术背景

近年来，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。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,给滑枕施加一种外载荷，产生与重力引起的弯曲变形大小相等且方向相反的变形，平衡掉导致变形的重力，解决重型数控落地式铣镗床大行程滑枕伸出时挠度变形的问题。

一种重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,其特征在于采用拉杆补偿法给滑枕施加一种外载荷，对挠曲变形进行补偿：在滑枕内部上方两角安装两个细长拉杆，给拉杆提供拉力的液压油缸固定在滑枕后端，拉杆将滑枕、拉杆、油缸三者串组后利用液压油缸后端套筒螺帽将其固定；在拉杆与活塞之间设计一个套筒，起到活塞与拉杆之间的连接作用，套筒与拉杆之间通过螺帽在拉杆后端将其固定为一体；拉杆与活塞之间无相对运动，通过活塞上的挡环将两者固定；活塞在油缸内做微小往复滑动，带动拉杆使滑枕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。

在滑枕自身及主轴等附件重力的作用下，滑枕在伸出过程中必定会产生挠曲变形，因此本发明滑枕挠度补偿的思路就是：给滑枕施加一种外载荷产生与重力引起的弯曲变形大小相等且方向相反的变形，平衡掉导致变形的重力。考虑到拉杆较长，而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，故设计一个套筒，起到过渡拉杆和活塞的作用。由于滑枕的截面空间有限，油缸不可能做得太大，同时系统的压力也不可能无限提高，因此采用增压式油缸。

本发明的特点是通过滑枕挠度补偿机构不仅能实现滑枕移动直线度的自动补偿，同时主轴的移动直线度也能显著提升，如滑枕的挠度问题解决后，因主轴的材质为特殊材质，刚性较强，自身变形量小，则主轴的挠度问题也迎刃而解。

附图说明

图1是已有技术的数控落地式铣镗床结构示意图；

图2是本发明的滑枕内部双拉杆安装布置示意图；

图3是本发明的油缸内部结构示意图；

图4是本发明的套筒结构示意图；

图5是本发明的挡环结构示意图。

具体实施方式

现有的数控落地式铣镗床结构见图1，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。

本设计的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。

Claims

1.一种重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,给滑枕施加一种外载荷产生与重力引起的弯曲变形大小相等且方向相反的变形，其特征在于采用拉杆补偿法对挠曲变形进行补偿：在滑枕（4）内部上方两角安装两个细长拉杆（9），在拉杆（9）与活塞（18）之间设计一个套筒(16)，起到活塞(18)与拉杆（9）之间的连接作用，套筒（16）与拉杆(9)之间通过套筒螺帽(8)；拉杆(9)与活塞(18)之间无相对运动，通过活塞（18）上的挡环(15b)将活塞(18)与套筒(16)两者固定；液压油通过管接头(11)进入到两组油腔（14）带动活塞(18)在油缸(7)内做轴向微小往复滑动，带动拉杆（9）使滑枕（4）产生一个向后的拉力，通过调整拉杆(9)拉力来补偿滑枕的挠度变形。

2.根据权利要求1所述的重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,其特征在于双拉杆与油缸的结构：在截面方形的滑枕（4）的内部上两角处安装两个拉杆（9），拉杆（9）前端通过拉杆螺帽（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）后两角之间按照间隙配合径向固定，再由拉杆（9）将滑枕（4）、拉杆（9）、油缸（7）三者串组后，利用液压油缸（7）后端套筒螺帽（8）将拉杆（9）后端与滑枕（4）后端两上角固定为一体；油缸体（19）两端通过压盖（12）及压盖（20）及螺钉（21）连接后组成密闭油缸。

3.根据权利要求1所述的重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,其特征在于油缸内部结构：油缸（7）为增压油缸：即在缸体（19）内活塞（18）处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；活塞（18）与油缸（7）之间由高弹性油封（13）进行多处油压密封，小间隙配合。

4.根据权利要求1所述的重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,其特征在于挡环（15b）为两个半圆形钢片，其内径与套筒（16）外壁的挡环卡槽（15a）内径相同、其径向高度大于套筒（16）外径上挡环卡槽（15a）深度，成对嵌入套筒（16）与活塞（18）之间，保证两者相对静止。

5.根据权利要求1所述的重型数控落地式铣镗床的滑枕挠度补偿机构,其特征在于拉杆的拉力随着滑枕伸出长度相应变化才能满足补偿自变形值使用要求，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。