基于精度保持性的机床设计.pdf

第 1 6期 韩玉勇 等基于精度保持性的机床设计 5 1 以科技创新为手段 ，向现代化和高端化方 向前进。 因此 ，某公司根据市场需求，调整产品结构，加强技 术创新 ，并结合当地的产业结构，研发出 X 7 1 5 0 B床 身式万能铣床，替代进口，实现了企业技术装备 自主 化 ，也为企业的后续发展打下了良好的基础。 2 影响机床精度保持性的因素分析 精度保持性是指机床保持规定加工精度时间的长 短。精度保持性差的机床不仅增加维修费用 ，还大大 降低了机床的利用率 。因为机床精度保持性的好 坏只有在该机床经过一定时期的使用才会反映出来 ， 因此，这一指标对机床、特别对精密机床是十分重要 的技术性能指标。 影响机床精度保持性的因素主要有以下 3个方 面 1 影响机床精度保持性最大因素是机械元器 件和电气元器件的可靠性。根据 目前对机床故障的调 查可以看出 故障的原因主要 为电气元器件 的可靠性 故障，机械元器件 的故障率远小于电气元器件。因 此，要解决和提高稳定性和可靠性 ，就必须从发生的 原因着手。只有提高元器件的可靠性 ，降低人为操作 失误造成的影响，才能逐步提高稳定性和可靠性。 2 机床本身的机械结构 的设计，这是基础。 研究设计过程可靠性管理要求，进行可靠性论证 ，在 此基础上提出具体可靠性技术要求。结构不合理的机 床做得再漂亮也是 中看不 中用 ，机床结构决定 机床 刚 性 ，机床刚性决定精度保持性 。 由于机床要承受很大 的切削力 ，因此该机床工作 台采用整体布局全支承定柱式结构 如图2所示 ， 而全支承结构也是 目前公认 的高 刚性结构 。全支承结 构的最大特点就是工作台移动始终都在机床导轨的支 承范围内，保证机床在全行程范围内获得高精度、高 稳定性 ，刚性变形极小 ，且稳定可靠。 l 一 底 座 2 一 中滑座 3 一 工 作 台 4 _ _ 主 轴箱 5 一 回转体 6 一变速箱 7 一 立 柱 8 一操 纵箱 主 轴 电机 l 0 一 电气箱 l 1 一 润滑 泵 1 2 一冷 却 泵 图 2 X 7 1 5 0 B定 柱式整体布局 3 要注重生产过程的可靠性管理 ，也就是机床 除产生垂直方 向的平移外，其他方向的变形很小 ，而 生产过程的工艺水平以及关键部件的选用。即工作重 垂直方 向的轴线移动可以方便地用一个坐标修正量进 点要最大限度地排除与控制各种不可靠性因素 ，最大 行补偿 。 限度地检出不可靠因素造成的缺陷。 3 X 7 1 5 0 B床身式万能铣床研制的创新点 在 X 7 1 5 0 B床身式万能铣床的设计过程中就考虑 为了提高机床的寿命和精度保持性 ，在设计时充 了这一点，机床中底座、滑座、工作台、立柱、立铣 分考虑了机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨 、进 头均采用 H T 2 5 0优质灰 口铸铁 ，高温回火处理，消 给电机 主 轴部 件 等影 响 精度 的主要 零件 的 耐磨 除应力，使铸件处于应力稳定状态。工作台淬火后二 性 一 ’ 。同时在使用过程 中，保证数控机床各部 次时效 振动处理 ，精密磨削加工，使机床具有 件润滑良好。主要关键技术及工艺如下 较高耐磨性和长时间精度保 持性 。考虑 到在发热 1 导轨是 保证 工作 台运 动精 度 的关键 。导轨 条件下，热变形对机床机构也有很大影响 ，所以过 系统的设计 ，力求固定元件和移动元件之间有最大的 去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。由于 接触面积 ，这不但能提高系统的承载能力，而且系统 双立柱结构的左右对称 ，双立柱机构受热后的主轴线 能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力 5 2 机床与液压 第 4 2卷 广泛扩散，扩大承受力的面积。在同等条件下，导轨 的横截面越粗壮，刚性越好 ，加工中越不易产生变 形。X 7 1 5 0 B床身式万能铣床中机床导轨就是采用宽 大的矩形导轨设计 ，刚性好稳定性强，如图 3 所示。 D 厂 _ ． ● ● ∈ ● ‘L ● ● 4 ’ ● ● ∈ ≥ ● ● a 主 柱导 轨 b D ． D剖视 图 图 3 X 7 1 5 0 B床身式万能铣床立柱导轨 2提 高 导轨 耐 磨 性 以保 持 精 度，是 提 高 X 7 1 5 0 B床身式万能铣床质量的主要任务之一。导轨 持续保持高质量工作的能力称为持久精度，它主要是 由导轨 的耐磨性决定 的川。理论和实践均证明 ，影响 持久精度的主要因素是磨损 ，因此导轨的材料为高 碳合金钢 ，采用整体淬火或超音频淬火工艺较好 ，且 导轨必须经过火焰淬火提高表面硬度，以提高导轨的 耐磨性。 X 7 1 5 0 B床身式万能铣床工作 台 、Y 、。 方向快 速进给， 、Y方向自动进给工作台及导轨面高频淬 火 ，各滑动导轨副均采用一磨一 刮工艺 。即 磨削导 轨面半精加工后全部采用超音频淬火工艺 ，然后采用 精密磨削工艺，获得较高的零件加工精度 ，再采用精 密磨削工艺，与其配合件采用配刮工艺，保证整机的 工作刚性 。 3 液压平面导轨一般为 自身润滑，介质本身 就是润滑剂。X 7 1 5 0 B床身式万能铣床各导轨面备有 自动润滑附件，采用定量式电子润滑泵集中润滑，使 各导轨间在工作时处 在 良好 的润滑状态下 ，能减 少导 轨系统的磨损 ，实现 高精度和长时间精度保持性 。 4结论 X 7 1 5 0 B床身式万能回转头铣床是在吸收国内外 先进技术基础上开发的床身铣床系列产品，其结构合 理、刚性好、精度高，可以用来加工壳体 、框架类零 件的内表面沟槽、阶梯面和任意角度面 ，具有钻孔、 攻丝、扩孔及铰孔等多种机械加工功能，并且加工零 件时不受其高度 的限制 ，是航空、军工、仪器、仪 表、汽车、模具等行业的理想加工设备。 参考文献 [ 1 ]赵仲琪． 关于高档数控机床关键功能部件可靠性技术研 究的探讨[ J ] ． 数控机床市场， 2 0 0 9 1 O 2 2 2 5 ． [ 2 ]徐忠和， 戚克霞． 关于机床精度稳定与保持性的研究 [ J ] ． 机械工程师， 2 0 0 9 1 0 1 3 8 1 3 9 ． [ 3 ]丁文政， 黄筱调 ， 朱松青， 等． 数控机床精度衰退的研究 进展[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 2， 4 0 1 5 1 4 11 4 4 ． [ 4 ]机床设计手册编写组． 机床设计手册 第三册 [ M] ． 北 京 机械工业出版社 。 1 9 8 2 1 5 2 5 ． [ 5 ]温诗铸． 材料磨损研究的进展与思考[ J ] ． 摩擦学学报， 2 0 0 8 1 1 5 ． [ 6 ]方坚， 候曾育． 浅谈提高导轨耐磨性的方法及材料[ J ] ． 现代机械 ， 1 9 9 7 3 3 3 3 5 ． [ 7 ]高估方， 曹乐中． 提高机床导轨耐磨性能的方法及应用 [ J ] ． 机床与液压， 1 9 9 8 4 8 1 ． [ 8 ]邓小雷 ， 蒋丰骏， 林峰， 等． 机床复合结构热态特性的研 究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 2 ， 4 0 1 5 6 2 6 4 ． [ 9 ]覃学东， 徐冠． 数控机床导轨的选用[ J ] ． 桂林航天工业 高等专科学校学报， 2 0 0 4 3 3 63 7 ． [ 1 0 ]张春梅， 刘亚玲． 保持机床导轨持久精度的技术探讨 [ J ] ． 润滑与密封， 2 0 04 5 9 1 9 2 ． 上接 第4 6页 5 结束语 通过在轴向和径向分别多层次切削的方法， 减小 加工过程中的切削抗力， 在计算刀具轨迹的过程中， 利用宏程序的运算和控制功能简化了复杂计算，保证 了加工质量 。 经实践证明加工效果良好， 解决了形状复杂的 特殊螺纹用传统螺纹加工方法无法加工的难题，同时 也为其他类似问题提供了参考。 参考文献 [ 1 ]卢万强． 基于大螺距螺纹 分层 车削的参数编程研究 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 1 ， 3 9 1 0 6 06 1 ． [ 2 ]穆瑞． 应用宏程序高速车削梯形螺纹[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 9， 3 7 1 2 2 4 8 2 4 9 ． [ 3 ] 李家杰． 数控机床高效编程技巧[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 9 ， 3 7 2 2 1 0 2 1 2 ． [ 4 ]孙德茂． 数控机床车削加工直接编程技术[ M] ． 北京 机 械工业出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 5 ]顾雪艳． 数控加工编程操作技巧与禁忌 [ M] ． 北京 机 械工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 6 ]张超英． 数控车床[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 3 ．