專利名稱：重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造設(shè)備，一種用于重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著能源、冶金、工程機(jī)械等行業(yè)的飛速發(fā)展，這些行業(yè)領(lǐng)域的許多關(guān)鍵零部件都趨于大型化、復(fù)雜化，且各加工面要求的精度也很高，這就要求金屬切削機(jī)床發(fā)展的重點(diǎn)主要集中在大扭矩，大行程，高精度的重型機(jī)床。數(shù)控落地式銑鏜床是一種用于大型零部件機(jī)械加工的通用機(jī)械，廣泛應(yīng)用于能 源、冶金、工程機(jī)械等行業(yè)，其最主要的結(jié)構(gòu)特征一是采用立柱支撐，二是由主軸箱和滑枕構(gòu)成懸臂式運(yùn)動(dòng)部件。重型數(shù)控落地式銑鏜床是指主軸直徑不小于160mm，滑枕行程不小于1200mm,(行程不小于1200_即大行程滑枕)主軸行程不小于1000_的落地式銑鏜床。而大行程滑枕伸出時(shí)由于自身自重引起彎曲變形，從而影響到機(jī)床精度。所以說對(duì)于大行程滑枕的變形補(bǔ)償問題是落地式銑鏜床制造技術(shù)的主要難點(diǎn)。目前，解決滑枕伸出變形主要補(bǔ)償方法包括1.利用預(yù)應(yīng)力撓曲加工方式實(shí)現(xiàn)撓度補(bǔ)償，采用數(shù)控加工方法將滑枕的變形部分預(yù)先加工去除，使滑枕在工作伸出時(shí)處于平直狀態(tài)，該方法能夠產(chǎn)生一定的補(bǔ)償效果，但對(duì)滑枕的加工與裝配要求較高；2.通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滑枕撓度補(bǔ)償?shù)姆椒?，該方法利用?shù)控系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)滑枕撓度，通過控制Y軸上升相應(yīng)的位移來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，但它僅補(bǔ)償了滑枕的撓度，滑枕的彎曲變形并未考慮；
3.采用電液比例控制方式對(duì)滑枕低頭進(jìn)行補(bǔ)償，雖然取得了一定的補(bǔ)償效果，但是電液比例控制需要準(zhǔn)確把握滑枕各個(gè)階段的變形函數(shù)，對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)的滑枕來說往往會(huì)出現(xiàn)很大的偏差；4.采用液壓重心偏心補(bǔ)償法，在主軸箱前后分別安裝一個(gè)平衡錘以平衡因主軸箱重心變化導(dǎo)致的滑枕低頭，該方法操作簡(jiǎn)單，但是因滑枕自身重力引起的滑枕低頭沒有徹底解決。如果滑枕的撓度不能很好的解決，則當(dāng)主軸伸出時(shí)，無疑滑枕的彎曲變形對(duì)主軸懸垂起了放大的作用，從而影響了主軸移動(dòng)的直線度。因此，重型數(shù)控落地式銑鏜床需要一種簡(jiǎn)易實(shí)用的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大行程滑枕變形的自動(dòng)補(bǔ)償。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，給滑枕施加一種外載荷，產(chǎn)生與重力引起的彎曲變形大小相等且方向相反的變形，平衡掉導(dǎo)致變形的重力，解決重型數(shù)控落地式銑鏜床大行程滑枕伸出時(shí)撓度變形的問題。一種重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于采用拉桿補(bǔ)償法給滑枕施加一種外載荷，對(duì)撓曲變形進(jìn)行補(bǔ)償在滑枕內(nèi)部上方兩角安裝兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)拉桿，給拉桿提供拉力的液壓油缸固定在滑枕后端，拉桿將滑枕、拉桿、油缸三者串組后利用液壓油缸后端套筒螺帽將其固定；在拉桿與活塞之間設(shè)計(jì)一個(gè)套筒，起到活塞與拉桿之間的連接作用，套筒與拉桿之間通過螺帽在拉桿后端將其固定為一體；拉桿與活塞之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過活塞上的擋環(huán)將活塞與套筒兩者固定；液壓油通過管接頭進(jìn)入到兩組油腔帶動(dòng)活塞在油缸內(nèi)做軸向微小往復(fù)滑動(dòng),帶動(dòng)拉桿使滑枕產(chǎn)生一個(gè)向后的拉力，通過調(diào)整拉桿拉力來補(bǔ)償滑枕因重力引起的彎曲變形。在滑枕自身及主軸等附件重力的作用下，滑枕在伸出過程中必定會(huì)產(chǎn)生撓曲變形，因此本發(fā)明滑枕撓度補(bǔ)償?shù)乃悸肪褪墙o滑枕施加一種外載荷產(chǎn)生與重力引起的彎曲變形大小相等且方向相反的變形，平衡掉導(dǎo)致變形的重力?？紤]到拉桿較長(zhǎng)，而加工安裝油封所用的環(huán)形槽對(duì)加工設(shè)備及加工方法要求較嚴(yán)，故設(shè)計(jì)一個(gè)套筒，起到過渡拉桿和活塞的作用。由于滑枕的截面空間有限，油缸不可能做得太大，同時(shí)系統(tǒng)的壓力也不可能無限提高，因此采用增壓式油缸。本發(fā)明的特點(diǎn)是通過滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)不僅能實(shí)現(xiàn)滑枕移動(dòng)直線度的自動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)主軸的移動(dòng)直線度也能顯著提升,如滑枕的撓度問題解決后，因主軸的材質(zhì)為特殊材質(zhì)，剛性較強(qiáng)，自身變形量小，則主軸的撓度問題也迎刃而解。

圖I是已有技術(shù)的數(shù)控落地式銑鏜床結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的滑枕內(nèi)部雙拉桿安裝布置示意圖；圖3是本發(fā)明的油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的套筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的擋環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)有的數(shù)控落地式銑鏜床結(jié)構(gòu)見圖1，底部床身I及滑座6上垂直安裝立柱2，立柱2的一側(cè)立面上側(cè)掛主軸箱3，水平狀態(tài)的滑枕4在數(shù)控落地式銑鏜床中起到連接主軸箱3和主軸5的作用。滑枕4整體外形為長(zhǎng)方體，軸向四面均為導(dǎo)軌面，內(nèi)部安裝銑軸和鏜軸?；砑扮M軸可以做前后方向移動(dòng)，當(dāng)滑枕及鏜軸伸出較長(zhǎng)時(shí)，滑枕就會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。本發(fā)明的這種重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于在截面方形的滑枕4的內(nèi)部上方兩角處安裝兩個(gè)拉桿9，雙拉桿9及油缸7的安裝布置見圖2，拉桿9前端通過拉桿螺帽10與滑枕4固定，兩個(gè)拉桿9后端分別安裝液壓油缸7，液壓油缸7與滑枕4后兩角之間按照間隙配合徑向固定，最終通過拉桿9將滑枕4、拉桿9、油缸7串組后，利用液壓油缸7后端的套筒螺帽8將拉桿9后端與滑枕4后端兩上角固定為一體；油缸體19兩端通過后壓蓋12及前壓蓋20及螺釘21連接后組成密閉油缸。油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3，其特征在于在拉桿9與活塞18之間設(shè)計(jì)一個(gè)套筒16，起到活塞與拉桿之間的連接作用，避開了傳統(tǒng)的拉桿加工安裝油封所用的環(huán)形槽對(duì)加工設(shè)備及加工方法要求較嚴(yán)的問題。套筒16結(jié)構(gòu)見圖4，套筒16外壁有多個(gè)油封槽17a，嵌入油封圈17b，通過套筒16連接活塞18與拉桿9，套筒16與拉桿9之間由套筒螺帽8在拉桿9后端將其固定為一體。拉桿9與活塞18之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過活塞18上的擋環(huán)15b將活塞18與套筒16兩者固定，擋環(huán)15b為兩個(gè)半圓形鋼片，擋環(huán)15b形狀見圖5，其內(nèi)徑與套筒16外壁的擋環(huán)卡槽15a內(nèi)徑相同、見圖4，其徑向高度大于套筒16外徑上擋環(huán)卡槽15a深度，擋環(huán)15b成對(duì)嵌入套筒16與活塞18之間，保證兩者相對(duì)靜止，巧妙解決了活塞18與套筒16的固定問題。油缸7為增壓油缸即在缸體19內(nèi)活塞18處的軸向方向加了兩組油腔14，使壓力成倍增加，以保證滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)所需的壓力。油缸體19兩端通過后壓蓋12、前壓蓋20及螺釘21連接后組成密閉油缸。活塞18與油缸7之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩者之間由高彈性油封13進(jìn)行油壓密封(多處油壓密封)，小間隙配合，液壓油通過管接頭11進(jìn)入到兩組油腔14，活塞18在油缸7內(nèi)做微小往復(fù)滑動(dòng)，帶動(dòng)拉桿9使滑枕4產(chǎn)生一個(gè)向后的拉力，通過調(diào)整拉桿拉力來補(bǔ)償滑枕因重力引起的彎曲變形，進(jìn)而對(duì)滑枕撓度進(jìn)行補(bǔ)償。隨著滑枕伸出長(zhǎng)度的不同，滑枕的自變形值也不同。只有拉桿的拉力隨著相應(yīng)變化才能滿足使用要求，因此在液壓回路上加裝一個(gè)電液比例閥來控制油缸壓力的大小。油 壓輸出為O-IOObar，最大提供拉力30kN千牛。隨著滑枕的伸出，電液比例閥控制油壓逐漸增大。相反，滑枕回縮時(shí)控制壓力減小。這樣就保證了滑枕在各個(gè)位置時(shí)其本身的直線度不變，從而保證了滑枕的移動(dòng)精度。
權(quán)利要求1.一種重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，給滑枕施加一種外載荷產(chǎn)生與重力引起的彎曲變形大小相等且方向相反的變形，其特征在于在滑枕(4)內(nèi)部上方兩角安裝兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)拉桿(9)，在拉桿(9)與活塞(18)之間設(shè)計(jì)一個(gè)套筒(16)，起到活塞(18)與拉桿(9)之間的連接作用，套筒(16)與拉桿(9)之間由套筒螺帽(8)在拉桿(9)后端將其固定為一體；拉桿(9)與活塞(18)之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過活塞(18)上的擋環(huán)(15b)將活塞(18)與套筒(16)兩者固定；液壓油通過管接頭(11)進(jìn)入到兩組油腔(14)帶動(dòng)活塞(18)在油缸(7)內(nèi)做軸向微小往復(fù)滑動(dòng)，帶動(dòng)拉桿(9)使滑枕(4)產(chǎn)生一個(gè)向后的拉力，通過調(diào)整拉桿(9)拉力來補(bǔ)償滑枕因重力引起的的撓度變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于雙拉桿與油缸的結(jié)構(gòu)在截面方形的滑枕(4)的內(nèi)部上方兩角處安裝兩個(gè)拉桿(9)，拉桿(9)前端通過拉桿螺帽(10)與滑枕(4)固定，兩個(gè)拉桿(9)后端分別安裝液壓油缸(7)，液壓油缸(7)與滑枕(4)后兩角之間按照間隙配合徑向固定，再由拉桿(9)將滑枕(4)、拉桿(9)、油缸(7)串組后，利用液壓油缸(7)后端套筒螺帽(8)將拉桿(9)后端與滑枕(4)后端兩上角固定為一體；油缸體(19)兩端通過后壓蓋(12)及前壓蓋(20)及螺釘(21)連接后組成密閉油缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)油缸(7)為增壓油缸即在缸體(19)內(nèi)活塞(18)處的軸向方向加了兩組油腔(14)，使壓力成倍增加，以保證滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)所需的壓力；活塞(18)與油缸(7)之間由高彈性油封(13)進(jìn)行多處油壓密封，小間隙配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于擋環(huán)(15b)為兩個(gè)半圓形鋼片，其內(nèi)徑與套筒(16)外壁的擋環(huán)卡槽(15a)內(nèi)徑相同、其徑向高度大于套筒(16)外徑上擋環(huán)卡槽(15a)深度，成對(duì)嵌入套筒(16)與活塞(18)之間，保證兩者相對(duì)靜止。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于在液壓回路上加裝一個(gè)電液比例閥來控制油缸壓力的大小油壓輸出為O-lOObar，最大提供拉力30kN ;隨著滑枕的伸出，電液比例閥控制油壓逐漸增大，相反，滑枕回縮時(shí)控制壓力減小。
專利摘要一種重型數(shù)控落地式銑鏜床的滑枕撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，采用拉桿對(duì)撓曲變形進(jìn)行補(bǔ)償，其特征在于在滑枕內(nèi)部上方兩角安裝兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)拉桿，提供拉力的液壓油缸固定在滑枕后端，拉桿將滑枕、拉桿、油缸三者串組后利用液壓油缸后端套筒螺帽將其固定；在拉桿與活塞之間設(shè)計(jì)一個(gè)套筒，起到活塞與拉桿之間的連接作用，套筒與拉桿之間通過螺帽在拉桿后端將其固定為一體；拉桿與活塞之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，擋環(huán)成對(duì)嵌入套筒與活塞之間將兩者固定；活塞帶動(dòng)拉桿使滑枕產(chǎn)生一個(gè)向后的拉力，補(bǔ)償滑枕因重力引起的彎曲變形。所設(shè)計(jì)的套筒，省去加工環(huán)形槽的嚴(yán)格工藝、增壓式油缸符合本小體積需要。本設(shè)計(jì)不僅能實(shí)現(xiàn)滑枕移動(dòng)直線度的自動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)主軸的移動(dòng)直線度也能顯著提升。
文檔編號(hào)B23P23/02GK202517333SQ20112052079
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉宗際, 姜嘉煒, 姜成偉, 孔令友, 孫玉民, 王建利, 賀鑫元, 高亮 申請(qǐng)人:中捷機(jī)床有限公司