關(guān)于精銑缸蓋頂面機(jī)床的裝配與分析

張 茜，辛 超

中捷機(jī)床有限公司，遼寧 沈陽 110141

立式加工中心采用高剛性點主軸結(jié)構(gòu)，功率大，轉(zhuǎn)速高；三軸采用大導(dǎo)程精密滾珠絲杠，可實現(xiàn)高速傳動；三坐標(biāo)均采用精密直線導(dǎo)軌副，動靜摩擦系數(shù)低，動態(tài)特性高，可滿足高精度模具加工；高精密剛性主軸，確保加工精度，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)16000rpm，能適應(yīng)各種加工要求；主體結(jié)構(gòu)采用鑄件，厚壁多筋，經(jīng)多道應(yīng)力消除工序，具有良好的穩(wěn)定性；三軸均采用直線導(dǎo)軌，高精密滾珠絲杠與伺服電機(jī)直聯(lián)，保證運(yùn)動的高精度；三軸最大運(yùn)行速度均為40m/min，可極大的提高機(jī)床的加工效率；應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng)完成機(jī)床最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計；刀庫采用傘式結(jié)構(gòu)，可容納16把刀具，刀具交換平穩(wěn)可靠，換刀時間3s，節(jié)省非切削時間；采用西門子840數(shù)控系統(tǒng)，控制性能好，CNC系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，易于操作，功能響應(yīng)快，界面豐富，具有自我診斷功能。

1 立式加工中心的特點

立式加工中心應(yīng)用三維和有限元分析軟件完成對機(jī)床的最優(yōu)化設(shè)計；整機(jī)采用高品質(zhì)鑄造，并經(jīng)退火及先進(jìn)的振動時效處理；采用箱型結(jié)構(gòu)設(shè)計與周密肋骨支撐床身，保證機(jī)床具有極高剛性；高剛性工作臺全行程支撐，確保高速加工之精度持久；所有機(jī)床經(jīng)過英國雷尼紹公司激光干涉儀和球桿儀檢查機(jī)床線性精度與幾何精度，確保機(jī)床三維精度；機(jī)床采用國際知名品牌的重載直線滾動導(dǎo)軌。這種淬硬鋼線軌都經(jīng)過預(yù)緊處理，以達(dá)到零間隙及在各方向上的滿承載能力；其剛性強(qiáng)，摩擦阻力小，無爬行現(xiàn)象，磨損小，耐磨性好，精度保持性好，所需牽引力小，運(yùn)動靈敏度高，定位精度高，潤滑系統(tǒng)簡單，維修方便；在使用導(dǎo)軌時本公司選取較大的安全系數(shù)，采用新型大規(guī)格重載、重預(yù)緊、多滾道導(dǎo)軌，可長時間重載安全運(yùn)行；還可選配新型滾柱直線導(dǎo)軌，承載更大，抗震性更好，壽命更長。三軸采用絲桿預(yù)拉結(jié)構(gòu)，可抵消長時間加工產(chǎn)生的熱膨脹；雙預(yù)緊螺母可消除長年使用后產(chǎn)生的間隙，保持絲桿精度并延長其使用壽命。

2 裝配時應(yīng)注意的問題

數(shù)控加工中對零部件的精度要求很高，所以就直接限制了機(jī)床的所有位置的精準(zhǔn)度以及運(yùn)動精度，而影響這些精準(zhǔn)度的最大因素出了調(diào)試還有就是裝配技術(shù)，筆者結(jié)合工作經(jīng)驗，就立式加工中心的裝配問題總結(jié)了如下幾個問題。首先要注意主軸的回轉(zhuǎn)和主軸端面跳動精度；主軸箱體內(nèi)孔的直線度、圓柱度、粗糙度精度；三導(dǎo)軌平行度和垂直度精確；壓板與導(dǎo)軌間隙要?。恢鬏S的徑跳在0.002mm～0.003mm之間；主軸溫度不能高于40℃；主軸端跳在0.004mm～0.005mm以內(nèi)；等高誤差要控制在0.005mm以下。輔助支承的夾壓變形試驗如表1所示。

表1 輔助支承的夾壓變形量

3 調(diào)試試切

裝配結(jié)束后，我們進(jìn)行了機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)試試切工作，切削檢測數(shù)據(jù)如表二（產(chǎn)品要求平面度0.025mm）：

表2 機(jī)床切削檢測數(shù)據(jù)（初調(diào)）

針對表1數(shù)據(jù)尚未達(dá)到要求，而且零件有明顯的接刀，后來經(jīng)過仔細(xì)的測量和分析，發(fā)現(xiàn)超差的主要原因主要是因為接刀痕處有0.02mm～0.04mm的接刀高差；切削變形較大；被加工零件定位基面不太好；對超差問題我們又采取了以下措施：改變銑削運(yùn)動軌跡（如圖1）。

圖1 機(jī)床切削運(yùn)動軌跡

因為是實際中切削余量只有0.5mm，所以必須要考慮到切削參數(shù)的變化，這樣就要逐步提高主軸的轉(zhuǎn)速，從而進(jìn)一步減低進(jìn)給的速度，讓切削變形的程度降到最低。主軸轉(zhuǎn)速由原來的430r/mm提高到550r/mm；進(jìn)給速度由原來的1200mm/min降低到1050mm/min；提高零件定位面前道工序的平面度，前道工序的平面度由原來的0.10mm，提高到0.06mm。

4 結(jié)論

通過對該機(jī)床的調(diào)試及攻關(guān)，實現(xiàn)了缸蓋頂面平面度為0.025mm的加工精度；實踐證明此次開發(fā)設(shè)計的立式加工中心的結(jié)構(gòu)合理，為今后用于該類精加工機(jī)床設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。該加工自動生產(chǎn)線在用戶廠順利完成了工件的切削，加工精度穩(wěn)定，順利通過了用戶的終驗收。

[1]曹定勝.高速加工中心有限元計算模型與實驗驗證[J].振動與沖擊，2010，25(3)：190-192.

[2]王立華.銑床關(guān)鍵結(jié)合面動態(tài)特性研究[J].振動與沖擊，2008，27(8)：125-129.

[3]張廣鵬.機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合部的動態(tài)特性解析方法及其應(yīng)用[J].機(jī)械工程學(xué)報，2010，38(10)：114-117.

[4]王世軍.機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合部的有限元模型[J].中國機(jī)械工程，2009，15(18)：1634-1636.