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        重型落地銑鏜床靜壓導軌形式的分析

        2018-08-20 09:58:30劉鵬博
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年14期
        關(guān)鍵詞:機械制造

        劉鵬博

        摘 要:伴隨著工業(yè)4.0的全面升級,裝備制造行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展,同時我國重型數(shù)控母機設(shè)備的制造能力得到了大幅的提升。我國自主研發(fā)、制造的世界鏜軸直徑最大的超重型落地銑鏜床:TK6932型超重型數(shù)控落地銑鏜床,不僅代表了我國重型母機設(shè)備的制造能力已經(jīng)達到世界頂級水平,也突破了特大零部件極限加工技術(shù)的瓶頸。為我國整體裝備制造水平的提升起到了推進作用。本文將針對重型數(shù)控落地銑鏜床靜壓導軌形式進行分析及闡述,希望可以提高大家對重型落地銑鏜床導軌形式的了解與認識。

        關(guān)鍵詞:重型機床;靜壓導軌;落地銑鏜床;機械制造

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.040

        1 靜壓導軌的原理及特點

        靜壓導軌是將一定量的油液利用外部供油系統(tǒng)的壓力輸入到兩導軌接觸面之間。伴隨著壓力油液的注入,導軌面之間會產(chǎn)生懸浮形成一定的壓力油膜。該處的壓力油膜將承載導軌間全部的載荷,使得兩導軌之間達到靜壓力平衡狀態(tài)。在機床設(shè)備正常工作的狀態(tài)下,導軌間的壓力油液不斷補充與外泄,使導軌間始終處于平衡與穩(wěn)定的狀態(tài)。如下圖所示:

        靜壓導軌的特點:

        (1)因為兩導軌面之間在形成壓力油膜之后不受工作速度的影響,因而工作狀態(tài)下導軌間的相對速度范圍較大,調(diào)速范圍較寬。

        (2)機床設(shè)備在工作狀態(tài)下,兩導軌之間始終保持著壓力油膜,因此工作狀態(tài)下導軌間呈現(xiàn)懸浮狀態(tài),兩導軌之間無接觸。進而可以避免導軌的摩擦損耗,提高導軌的使用壽命,長期保證機床設(shè)備的穩(wěn)定性與精度。

        (3)導軌間的壓力油膜始終被控制在固定厚度以內(nèi),保持導軌間靜壓力平衡。因此油膜剛性較強,抗振能力突出,設(shè)備使用精度穩(wěn)定。

        (4)根據(jù)機床設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析與參數(shù)建模,可以很方便的計算出靜壓導軌間的承載壓力和油膜剛度,滿足設(shè)備使用條件。

        (5)兩導軌間的靜壓油膜承載了導軌間全部載荷,在機床設(shè)備的安裝與調(diào)試階段通過控制供油壓力可以很方便的提高機床設(shè)備的制造精度,并且在日常維護當中方便快捷。

        2 重型落地銑鏜床恒壓靜壓導軌及恒流靜壓導軌的分析

        重型落地銑鏜床恒壓靜壓導軌的特點:

        (1)壓力油液通過一條管路,分布到各個靜壓供油點。

        (2)各個靜壓供油點通過螺旋阻尼裝置調(diào)整各自供油點的靜壓力值,數(shù)值顯示在各供油點的壓力表上面。

        (3)各個靜壓供油點獨立供油、獨立調(diào)整,維護方便,調(diào)整便

        捷。

        (4)靜壓導軌的一條導軌上貼附鋅基耐磨合金導軌板,在裝配調(diào)整及日后維護、維修時,可以通過刮研、加修或者更換合金導軌板的方式達到使用要求。

        (5)恒壓靜壓導軌間的油液流量變化,油液壓力固定,油膜的厚度在加工作業(yè)過程中未發(fā)生改變。

        (6)恒壓靜壓導軌可以通過補償系統(tǒng)實時控制各個靜壓油腔,并且綜合補償機床各部位。

        (7)恒壓靜壓導軌的各個靜壓油腔的分布類似于毛細血管的形式。在各別靜壓油腔出現(xiàn)塞堵的情況下,整個靜壓油膜的壓力值通過調(diào)整不會改變,只要更換塞堵油腔的獨立油管就可以恢復(fù)故障,操作簡單,維護方便。

        重型落地銑鏜床恒流靜壓導軌的問題:

        (1)恒流靜壓導軌的靜壓油膜形成過程是靠多頭泵供油實現(xiàn)的。恒流靜壓導軌的基礎(chǔ)是各個油液輸出點的流量一致和靜壓油膜的厚度一致。而實際多頭泵國外最好的流量差為5%,國內(nèi)的10-15%,在流量很小的情況下,這樣的流量差是不允許的;油膜的厚度決定于導軌的平面度和直線度,現(xiàn)有的制造水平嚴重影響恒流油膜的厚度一致性。以上兩點導致計算的理論基礎(chǔ)出現(xiàn)問題,在精度要求不高的情況下,是可用的,在精度要求很高的臥式銑鏜床上并不適用。這說明恒流靜壓導軌的性能決定于結(jié)構(gòu)和制造水平,在制造水平一定的情況下,如果有優(yōu)選的話,盡量避免使用恒流靜壓導軌。

        (2)重型落地銑鏜床滑枕補償問題,恒流靜壓導軌無法實現(xiàn)。而恒壓靜壓導軌能夠?qū)崿F(xiàn)導軌補償。

        (3)恒流靜壓導軌元件確定后,不可以調(diào)整,這在控制上是不能容忍的。例如流量、油膜厚度等,不能根據(jù)受力的不同而調(diào)整。

        (4)導軌磨損后,恒流靜壓導軌通過改變油膜的厚度之后將直接影響其剛度,修復(fù)也很復(fù)雜。

        (5)導軌采用多頭泵的結(jié)構(gòu)(即一個泵分出很多壓力輸出點),當其中有一個輸出點堵塞時,需更換該多頭泵或?qū)⒃摱囝^泵拆下清洗,維護難度大,維護成本高。

        歸納一下:恒流靜壓導軌的性能決定于元件的精度,而目前制造水平的限制,無法達到設(shè)計的理想狀態(tài),實際的精度又不可以調(diào)整,因此在要求精度較高的臥式銑鏜床上,在選擇導軌方式的時候,盡量避免這樣的狀況。

        3 兩種形式靜壓導軌在重型機床的應(yīng)用及總結(jié)

        兩種靜壓形式的導軌,恒壓靜壓導軌和恒流靜壓導軌不存在剛性優(yōu)劣的問題。恒流與恒壓都是上世紀六十年左右的技術(shù),是靜壓技術(shù)的兩大流派,不存在誰好誰不好,只是適應(yīng)不同的結(jié)構(gòu),龍門、立車等這種載荷變化很大的機床適合用恒流,因為壓力隨外載荷的變化而變化,國外機床企業(yè)生產(chǎn)龍門、立車的廠家用恒流結(jié)構(gòu);恒壓適用于外載荷無變化或變化很小的機床結(jié)構(gòu).如銑鏜床,國外帕瑪、斯柯達、茵塞等生產(chǎn)銑鏜的老牌廠家都用這種結(jié)構(gòu)。恒壓靜壓導軌是目前在重型落地銑鏜床上普遍采用的靜壓導軌技術(shù),經(jīng)過幾十年的發(fā)展,技術(shù)非常成熟,選擇一種既能能滿足剛性要求、動態(tài)性能,還要能夠調(diào)整的靜壓導軌方式,明顯恒壓靜壓導軌更勝一籌。

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