劉忠勇

（齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)秦皇島齊燕數(shù)控機(jī)床有限公司，河北秦皇島066000）

1 引言

大型工作臺(tái)移動(dòng)設(shè)備如大型龍門銑、大型專機(jī)（雙面輥軋銑）等設(shè)備，經(jīng)常會(huì)用到長距離絲杠（如8m以上的），這種情況下絲杠的撓度補(bǔ)償對(duì)于整體設(shè)備的精度影響就不容忽視，而傳統(tǒng)的液壓缸直接進(jìn)行支撐的方法安裝難度較大，容易對(duì)設(shè)備精度帶來干擾，為此我們對(duì)傳統(tǒng)支撐方式進(jìn)行一定的改進(jìn)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)精度影響減小、降低裝配難度的目的。

2 傳統(tǒng)液壓缸直接支撐的弊端分析

圖1 傳統(tǒng)的絲杠撓度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的絲杠撓度補(bǔ)償系統(tǒng)多數(shù)是通過液壓缸帶動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)絲杠進(jìn)行直接支撐的形式來進(jìn)行補(bǔ)償（如圖1），這樣的設(shè)計(jì)手段可以達(dá)到補(bǔ)償?shù)男Ч?，但是在安裝與加工的過程中增加了很多的成本與難度，比如油缸行程的精確設(shè)定以及安裝的精確定位。同時(shí)安裝后精度不容易檢測(cè)，假設(shè)安裝精度略微差一些,而且當(dāng)補(bǔ)償系統(tǒng)與絲杠同時(shí)工作的情況下,長時(shí)間后會(huì)對(duì)絲杠造成一定量的磨損從而影響設(shè)備精度。為了支撐絲杠且不增加阻力，通常選擇軸承支撐輪，而軸承鋼的硬度一般要大于絲杠用鋼，這樣在安裝有誤差的情況下（如兩個(gè)支撐軸承的軸線與絲杠軸線不平行），兩者接觸不平穩(wěn)，就會(huì)出現(xiàn)研磨現(xiàn)象，導(dǎo)致絲杠受損從而影響設(shè)備精度。另外，如果油缸壓力及行程不易控制，壓力或行程過大都可能導(dǎo)致將絲杠向上拱起或者將軸承壓研，都將會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備精度。

3 彈簧架支撐的結(jié)構(gòu)方式

整體結(jié)構(gòu)的變化不大，動(dòng)作方式也不需要改變，仍由油缸帶動(dòng)杠桿來支撐絲杠和躲避工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)的絲母座，主要對(duì)杠桿的絲杠支撐端進(jìn)行了改動(dòng)（圖2），將原有的一體化結(jié)構(gòu)分解成為：軸承架1、銷軸2、支撐桿3、彈簧4、傳動(dòng)杠桿5共五部分（圖3），支撐絲杠的軸承安裝方法不變，具體方法為：（1）前期對(duì)絲杠進(jìn)行有限元分析，找到精確支撐點(diǎn)及變形量大小，通過計(jì)算得出所需彈簧的規(guī)格；（2）將軸承架1與支撐桿3用銷軸2進(jìn)行連接并采用間隙配合，這樣軸承架1就有了一個(gè)以銷軸為圓心擺動(dòng)的自由度,可以用于解決安裝時(shí)支撐架1中心與絲杠中心線不在同一垂直平面的問題。而且改用彈簧結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，依靠彈簧自身具有伸縮彈性的特征，在進(jìn)行撓度補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，可以使支撐輪與絲杠更好地接觸，達(dá)到減小絲杠變形量、增加運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的目的，還可以一定程度上減小支撐軸承與絲杠中心線不共線帶來的磨損；（3）支撐桿與穿過傳動(dòng)杠桿可采用較大間隙，并保持上下滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，中間加上彈簧來限制支撐桿的移動(dòng)，這樣在受力較大的情況下，整個(gè)軸承架部分相對(duì)于傳動(dòng)杠桿就有了可以上下移動(dòng)的自由度，充分利用彈簧的可壓縮特性，避免因油缸壓力偏大使支撐輪與絲杠接觸過緊而與絲杠之間發(fā)生研磨的現(xiàn)象。同時(shí)在安裝的時(shí)候即使油缸行程略大也不會(huì)影響使用，一定程度上降低了安裝難度；（4）彈簧4卡在軸承架1與傳動(dòng)杠桿前端開的凹槽中（凹槽可以設(shè)計(jì)略深一些），這樣在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中無論軸承架1向哪個(gè)方向擺動(dòng)或者支撐桿3的上下位移都不會(huì)使得彈簧變位，更好地達(dá)到預(yù)期的效果。

圖2 彈簧架支撐的結(jié)構(gòu)方式

圖3 具體結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

機(jī)械逐漸大型化的今天，長距離絲杠的撓度補(bǔ)償已經(jīng)是不容忽視的問題，而傳統(tǒng)的液壓缸直接支撐的方法太過于費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，又不一定能夠達(dá)到預(yù)期的效果，而采用彈簧架式的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行撓度補(bǔ)償，在裝配結(jié)構(gòu)過程中可以省去大量的精度定位，同時(shí)能保證撓度補(bǔ)償?shù)男Ч?，還可以減小系統(tǒng)的磨損，有效地降低了成本。