郭娟

摘 要：龍門移動式鏜床因其占地面積小，加工效率高，加工精度好，特別適用于大型復雜零件的加工，因此被廣泛應用于對重型零件的加工。但是，國內對此種機床的開發(fā)甚少，且價格相對較高。本著有效合理利用資源的原則，對某廠的現有的龍門刨床（B2012）進行部分的改造。本文介紹了對龍門刨床（B2012）龍門系統(tǒng)的改造，把固定龍門系統(tǒng)通過采用齒輪齒條傳動改造成移動龍門系統(tǒng)，通過改造可使此機床更方便加工大型工件，在加工精度和效率上都有較大提高。

關鍵詞：龍門移動式鏜床，伺服電動機，齒輪齒條傳動，龍門刨床

1 改造背景

改造是根據某廠廠方現場生產工藝的特殊要求（在一個大型工件進行鏜孔和銑平面的操作），其整體結構是一個長、寬、高分別為（6500×3200×350 重75T左右）的立方體。本加工的零件為某廠生產的起重設備的主體零件，它的精度直接影響到起重機工作時的定位精度，而本次所加工孔的精度是影響起重設備工作精度的直接原因。為了適應此種超大型零件的加工的要求，本次對某廠的現有龍門刨床（B2012）龍門系統(tǒng)進行改造 ，把固定龍門改造成移動式龍門。

2 傳動方案的提出

方案一：雙直線電動機驅動龍門移動

直線電動機作為一種新穎的直接驅動方式已顯示出其強大的生命力。近年來，隨著其價格的下降，性能的提高，已經成為數控上的一種理想的高精度、高速加工驅動方式。

在龍門移動式鏜床的同步伺服中，兩個伺服系統(tǒng)按同一速度給定信號運動，定義其中一個伺服系統(tǒng)為主動軸，另一個為從動軸，就構成了獨立的主-從驅動方式。通過對直線電動機進行推力控制，使兩個軸保持同步。

方案二：雙電機、滾珠絲杠的驅動方式

雙電機、滾珠絲杠的驅動方式，是在龍門的兩條導軌側面各安裝一條精密光櫥尺，兩讀數頭讀出的位置測量數據分別進行放大后，再反饋到數控系統(tǒng)，兩軸都可被定義為主動軸，主從軸定義后兩軸構成同步軸對。其結構示意圖見上圖。在這種情況下每臺電機都帶有自己的位置檢測系統(tǒng)，當這兩個機械上剮性耦合的軸在進給時，兩套驅動裝置必須保持絕對的同步，以防止因機械元件的扭曲而導致的機器損壞。在一般情況下，機床上電后主動軸和從動軸彼此之間不可能在理想的位置上（如一側龍門柱的偏移），為保證兩龍門柱的同步，兩個軸必須首先進行歸零操作。當龍門柱兩軸都進行了歸零操作后，它們都必須與已經確定的參考位置保持同步，從動軸的實際位置應首先與主動軸所確定的參考位置進行比較。在機床同步進給過程中，下一步的操作取決于主從軸實際位置之間的計算誤差。若誤差低于龍門同步誤差報警限，則龍門柱繼續(xù)進行同步進給。若誤差超過了報警限，則進行報警輸出并中斷同步進給運動。

3 方案比較和確定

所以選用雙邊齒輪齒條驅動方式。

4 移動龍門傳動改造方案的實施

4.1電動機的選擇

1、電動機類型的選擇： 根據動力源和工作條件，選用NYS系列交流伺服電動機。

4.2 傳動比的分配

4.3 傳動裝置的運動和動力參數計算）

4.4 齒輪的齒數選擇

選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數

1、選定齒輪類型：按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動。

2、選定齒輪精度等級：龍門刨為特種加工機械，速度不高，但對精度要求較高，故選用7級精度。

4.5 軸的設計

作回轉運動的傳動零件，一般都安裝在軸上進行運動，即傳遞動力。因此軸的功用是支承回轉零件及傳遞運動和動力。

主軸的分布盡管有各種各樣的類型，但通常采用的經濟而又有效的轉動是：用一根傳動軸帶動多根主軸。本設計采用此種設計，具體方案如下：在設計傳動系統(tǒng)時，首先把所有主軸分成一組同心圓，然后在同心圓上放置一根傳動軸，來帶動一組主軸。接著再用此轉動軸與動力部件驅動軸聯結起來。這就是通常的傳動布置次序，即由主軸處布置起，最后再引到動力部件的驅動軸上。本設計選用剛性主軸。

5 導軌的選擇

對于中、小型龍門鏜床，多采用在動導軌上貼塑料軟帶的滑動導軌和自動調節(jié)的氣壓卸荷導軌；或采用直線滾動導軌副的滾動導軌。對于大、重型的龍門鏜床，多采用卸荷和靜壓滑動導軌；或采用滾動導軌塊的滾動導軌。導軌和機床基礎支承件緊密相連，起到運動部件的支承和精確引導的作用。為減少磨損，提高導向精度，本機床導軌選用南京工藝設備制造廠生產的GGB-（四方向等載荷型）直線運動導軌，其特點是滾珠與圓弧溝槽相接觸，許用載荷和剛度較大，由于導軌副的安裝基面精度和質量要求不高，只要求精銑或精鏜，可以簡化設計、制造和裝配工作。

6 改造結論分析

這套傳動方案的設計， 基本達到了總體技術改造的要求，既能刨削加工，又能銑削加工，拓寬機床的加工范圍，增加了設備的使用功能，并提高了加工的生產效率。

采用交流伺服電動機拖動，與原來的交流電動機相比，具有定位更精確，操作更簡單的優(yōu)點。

運用龍門移動的改造方案，減少了工作臺的移動空間，龍門移動更提高了工作效率，有效的控制了零件的加工成本。

選用雙邊齒輪齒條傳動，具有結構簡單，價格低廉，改造技術難度不大的特點，使改造具有很好的經濟性。

參考文獻

[1] 濮良貴.紀明剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001

[2] 吳宗澤.勝國主編.機械設計課程設計手冊.第二版.北京：高等教育出版社，1998.12

[3] 龔湘義.羅勝國，李平林編. 機械設計課程設計指導書.第二版.北京：高等教育出版，1990.4

[4] 郭慶鼎.直線伺服雙位置環(huán)動態(tài)精密同步進給理論和實現方法研究[R].國家自然科學基金申請報告，2000