工作臺導軌的卸荷靜壓技術提升

秦之旭　劉炳文

(威海華東數(shù)控股份有限公司，山東 威海 264200)

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工作臺導軌的卸荷靜壓技術提升

秦之旭劉炳文

(威海華東數(shù)控股份有限公司，山東 威海 264200)

對龍門導軌磨床工作臺導軌進行了改造，不但改善了工作臺的加速性能和承重能力，而且提高了精度。使該機床重新發(fā)揮其經濟效益。

龍門磨床；工作臺；卸荷導軌；精度

筆者公司現(xiàn)有1臺多年前進口的龍門導軌磨床，由于多年的使用磨損，現(xiàn)機床精度喪失，不能滿足加工要求。要么將機床淘汰重新購買新機床，要么對機床進行改造。經過論證，我們決定對原機床進行改造，使其煥發(fā)出新的光芒。下面就如何對機床工作臺導軌進行卸荷靜壓改造進行分析。

1　機床原工作臺導軌情況

該機床是一臺上世紀80年代的老機床，最大加工寬度為2 500 mm、最大加工長度為8 000 mm。工作臺導軌是雙V型的，V型導軌夾角為110°，工作臺導軌貼有一層軟帶，現(xiàn)已磨損嚴重，結構如圖1。工作臺導軌面有寬度10 mm，深度1 mm左右的儲油槽，潤滑方式是潤滑油從工作臺導軌面上進油槽自然流入，如圖2。隨著機床的使用，工作臺導軌慢慢磨損，潤滑油很難進入到導軌間隙。存在導軌磨損嚴重、工作臺載重量下降、初啟動摩擦力大等一系列問題。

2　對機床卸荷靜壓導軌改造的有關計算

為解決目前工作臺導軌的問題，經過研究我們決定將該龍門磨床的工作臺導軌改造成卸荷靜壓導軌結構。床身導軌上龍門導軌磨床重新精加工，確保導軌的直線度0.002 mm/1 000 mm，全長0.02 mm。工作臺導軌先鑲貼3 mm厚PTFE導軌帶，然后進行人工鏟刮，在軟帶上加工出油腔，潤滑油經過自制可調節(jié)流裝置進入各個靜壓腔。結構如圖3。

2.1確定導軌寬度

工作臺總長度9 200 mm，自重15 000 kg，設計最大載重16 000 kg。這樣每條導軌上承受的最大載荷Fmax=155 000 N，最小載荷75 000 N。計算導軌寬度B。

則有導軌的寬度B：

取B=15 cm。

2.2確定導軌油腔結構

在導軌的全長方向上共有9個油腔，油腔長度l取900 mm，油腔寬度b取50 mm。導軌油腔的結構如圖4。

2.3選擇導軌間隙

中小型機床和機械設備，空載時的導軌間隙一般取h0=0.01～0.025 mm；大型機床和設備空載時導軌間隙一般取h0=0.03～0.08 mm。[1]考慮到機床為卸荷靜壓而非閉式靜壓導軌，工作臺浮起量過大對磨削精度不利，因此選取h0=0.015 mm。轉換到V型導軌后的浮起量h0v，則有：

h0v=h0×sina

式中：α為V型導軌夾角的一半，該機床的V型導軌夾角為110°，所以α=55°。將α=55°代入上式，則有：

h0v=h0×sina=0.015×sin55°=0.012 mm

2.4選擇潤滑油

按照相關機械手冊，選用20號機械油作為潤滑油。20號機械油在50 ℃時的動力粘度η50為

η50=19.7×10-7N·s/cm2=19.7 mPa·s

2.5確定油腔壓力

單個油腔的面積為S，S=l×b=0.9×0.05=0.045 m2

計算油腔的最大壓力Pmax和最小壓力Pmin：

=1.9×105Pa=1.9 MPa

=0.92×105Pa=0.92 MPa

考慮到管道的沿程壓力損失，選取泵的壓力P泵=2.5 MPa

2.6確定導軌潤滑油流量

導軌潤滑油流量的計算公式為：

式中：每個油腔名義長度L=102cm，導軌寬度B=15cm，油腔實際長度L=90cm，油腔寬度b=5cm，將相關數(shù)值代入上式，求得最大流量Qmax和最小流量Qmin。

由于每側導軌有9個支撐座，所需潤滑油的最大總量QΩ,

QΩ=4×9×Qmax=36×0.06=1.8 cm3/s=0.13 L/min

考慮到泵的內泄和管道的泄漏，選取泵的流量Q泵，

2.7確定節(jié)流器的參數(shù)

由于工作臺自重的不均勻性，加之從潤滑泵到各個潤滑點的管道長度的不一致性，為使工作臺能均勻的浮起，本設計采用自制可調節(jié)流裝置對各個潤滑腔的壓力進行調節(jié)。調節(jié)裝置見圖3。這種調節(jié)方法同以往的毛細管節(jié)流原理是一樣的，只是使用更方便。仍按照毛細管節(jié)流方式計算長度。調節(jié)桿上的梯形槽截面積為s=0.5mm2，調節(jié)桿的外徑周長為c=78mm。油腔流量的最大值Qmax和最小流量Qmin已經求得，進而可計算節(jié)流管的長度。

求得調節(jié)桿上節(jié)流槽的圈數(shù)n，

取n=15。

3　結語

通過相應的分析計算及改造實施，最終該機床改造完成后，原有的問題迎刃而解，加速性能和承重能力有了很大的提高，結合對機床其他部分的相繼改造完成，機床精度最終達到了預期的目標，使機床重新煥發(fā)出生機，繼續(xù)為公司創(chuàng)造良好的經濟效益。

[1]鐘洪，張冠坤. 液體靜壓動靜壓軸承設計使用手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006

[2]廣州機床研究所.液體靜壓技術原理及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1978：104-105

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Improving unloading static pressure technology of workbench rail

QIN Zhixu, LIU Bingwen

(Weihai Huadong Automation Co., Ltd., Weihai 264200, CHN)

Bench grinder on the gantry rail has been transformed, not only to improve the bench acceleration and load-bearing capacity, and improved accuracy. So the machine re-exerts its economic benefits.

gantry grinder; workbench; unloading rail; accuracy

TG502

B

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.10.029

秦之旭，男，1977年生，工程師，從事數(shù)控機床設計研發(fā)工作。

?靜)(

2016-04-12)

161033