滑枕的设计方案
滑枕是车统中心非常关键的部件 ,它带动刀具移动 ,并给镗、钻、铣功能提供作业 动力 。滑枕的结构和使用性能直接关系到机床的使用性能 。目前 ,国内的大型立式车铣 中心和龙门式加工中心的动力滑枕 ,多采用动力电机和减速机外置的结构 ,即将动力电 机和减速机安装在滑枕的顶端 ,再通过贯通滑枕长的细长传动轴传至滑枕的下部 ,再传 至固定刀具附件头 ,由于通过细长传动轴传递动力 ,输出轴的功率、转速和扭矩相对较 低 。这种滑枕结构动力电机和减速机占用滑枕壳体外空间比较大 ,并且滑枕与附件头中 还有润滑、冷却、电力传输等管线 ,连接时须采用手动、半自动连接 ,自动化程度低 , 制约了机床的作业能力 。
本滑枕依托德国SCHIESS公司的VMG系列产品的结构特点 ,结合我公司的制造 能力 ,设计出来的 。包括电机、变速箱、输出轴和与附件头连接的机构及管路 ,其特征 在于所述部件集成在滑枕壳体内 ,壳上端内置电机 ,减速机 ,输出轴外爱游戏(ayx)与变速箱连 接 ,变速箱下口连接较短动力输出轴 ,最大输出功率达到52KW ,扭矩达到2400Nm , 转速达到3150r/min;滑枕装置壳体壁上设置冷却、液压、润滑、气动、电气管路 ,滑枕 末端为各自管路离合器:动力输出轴与连接体相连 ,连接体采用短锥定心、两个楔形键 传递扭矩和四个机械自锁拉紧机构 ,管路及机械部件与作业部件的附件头实现对应自动 相连 。
车铣复合滑枕用于大型立式车铣中心及龙门镗铣床上 ,本发明滑枕装置的特点是: 在滑枕内部集成了电主轴、变速箱、传动轴 ,以及液压、润滑、冷却、气动管路和电气 电缆 。这种设计使滑枕结构紧凑 ,由滑枕提供的镗、铣驱动功率大 ,加工效率高;尤其 是解决了高效加工中与附件头的手动连接问题 ,实现了附件头与滑枕的机械装置、冷却 回路、液压回路、润滑回路、气动回路、电气的自动连接 ,提髙了车铣中心的效率 。
(1) 进给机构导轨要求:
垂直移动的Z轴要采用液体静压导轨 ,所以滑枕外壳上的导轨设计在可调整间隙的 镶条上 ,由于是截面方形滑枕 ,因此在滑枕外壳上有两个互相垂直的导向面作为基准面 , 依靠加工保证垂直度 。与其相对应的两个导轨面做成镶条可调整面 ,最后用刮研的工艺 达到表面光洁度 。在后期的制造过程中 ,爱游戏(ayx)改进了工艺 ,运用了注胶成型的工艺 ,一 次性达到导轨的精度质量要求 。
(2) 动力供给要求:
本滑枕为各种切削附件头提供动力源 。如:直镗铣头、加长直镗铣头、直角镗铣头、 万能镗铣头、平旋盘镗铣头的主轴动力;直角镗铣头、万能镗铣头、多工位刀盘的分度 旋转动力 。
(3) 切削液供给要求:
本机床要求具有刀具内冷却液和外冷却液供给功能 。冷却液自冷却液装置供给 ,通 过滑枕内部管路与各附件头自动连接 ,用于加工 。最后 ,在机床防护内回收 ,并通过排 肩器的提升泵输送回冷却液装置 。在过滤、除油、除铁肩后流到冷却液装置净液箱待用 。
冷却液技术参数表2.2 。
表2. 2冷却装置参数
Tab. 2. 2 The parameters of cooling equipment
内冷: |
||
泵人流量 |
15 |
L/min |
栗水压 |
20 |
bar |
外冷: |
|
|
泵用户 |
40 |
L/min |
泵负压 |
5 |
bar |
(4) 传感器信号反馈要求:
在附件头中安装有监控刀具主轴旋转角度和直角镗铣头、万能镗铣头C轴、B轴分 度角度的旋转编码器信号 ,万能镗铣头的摆动角度限位开关传感器信号 ,拉刀装置松刀 , 夹刀油缸位置反馈传感器信号等 ,通过滑枕端面对接接口与附件头对接接头的ODU快 速对接插头 ,实现信号的传导 。
(5) 附件头液压和气动系统要求:
为本系列机床配备的附件头 ,铣镗类附件头要求有刀具自动夹紧功能;C轴分度齿 盘脱开功能;多工位车刀盘限位油缸脱开功能 ,以上采用油压控制 。另外 ,对全部的主 轴都采用了气密封结构 ,防止灰尘、切削液、铁屑等进入主轴轴承;对刀具是否夹紧、 分度齿盘是否啮合到位、多工位刀盘分度后 ,刀盘与驱动适配器是否贴合到位 ,等零件 与零件接触的检测 ,都采用气检测技术 。此外 ,对于用户要求的高速万能附件头 ,主轴 的转速依靠滑枕提供已经实现不了 ,需要另配高速电主轴 ,也预留出电主轴水冷循环接口 。
2.2.1滑枕的主要部件
本滑枕的主要部件包括:滑枕体、功能附件头快换装置、主轴驱动与控制总成、主 轴电机减速箱、内装电主轴 。如图2.6所示 。
滑枕体:滑枕的壳体 ,要具有较强的刚性 ,影响机床的加工精度 。
功能附件头快换装置:集成了功能附件头上所需的动力电源接口、液压和气动控制 接口、切削冷却液接口、各传感器信号反馈接口、水冷循环接口 。
主轴驱动与控制总成:将主轴电机减速箱输出的动力通过功能附件头动力接口传递 给各功能附件头 。
主轴电机减速箱:液压控制换挡 ,具有依靠行星爱游戏(ayx)降速的两个减速比 ,提供低速 大扭矩 ,及高速精加工 ,并且减速箱采用循环油浴冷却 ,通过冷却油不仅有效的润滑了 各爱游戏(ayx) ,而且将爱游戏(ayx)间产生的摩擦热及时带走 ,减小对滑枕体的热变形影响 。
内装电主轴:就滑枕的主轴电机改进为电主轴 ,由外部外装改进为内部安装 。在电 主轴两端安装有密封的衬套 ,通过衬套外螺旋槽进行闭式水冷 。恒温冷却箱通过安装在 靠近电主轴的温度传感器反馈 ,控制输送的水温 ,从而实现电主轴的恒温状态 。
2.2.2滑枕的设计参数
表2. 3滑枕设计参数
Tab. 2. 3 The main parameters of the ram
镗铣轴指标 |
统计指标 |
镗铣设备的主轴耗油率(接连) |
52 kW |
丝杠至高转动速度 |
3150 r/min |
主轴电机最大化发动机功率 |
2400 Nm |
洗刀弹簧夹头ISO |
50 |
滑枕参数设置 |
依据 |
滑枕断面 |
340X420 mm |
滑枕伸到面值最小镗孔长度 |
540 mm |
工作上行程安排 |
指标值 |
保持垂直滑枕移动手机过程(Z轴) |
2000 mm |
进给的速度 |
标准 |
Z轴进给速度 |
0-16000 mm/min |
快移速度快 |
评价指标 |
Z轴最大快移速度 |
16000mm/min |
本文举某数控系统的电气改造案例 ,论证数控系统进行改造升级之后提高电气系统运行的应用效果 。案例中的数控系统由西门子生产 ,型号为 SINUMERIK840C , 从德国引进 。 该数控系统根据不同的配置在大板上安装不同的子板 , 配备 S5 系列PLC 进行包括大板结构的构建和逻辑控制… [了解更多]
4.3挠度补偿 4.3.1挠度误差补偿原理 在镗削加工中心由于滑枕的挠度变形使得主轴在z轴方向产生同样大小的挠 度误差 。为了补偿Y轴(基准轴)方向上由于镗轴部件重量而产生的挠度 ,Z轴(补 偿轴)的绝对位置必须被修正 ,因此挠度补偿实际上是一种轴间补偿方式[5()] 。 4.3.2补偿… [了解更多]
第4章滑枕挠度补偿的设计 镗床是TX1600G镗铣加工中心重要的组成部分 ,其各坐标轴的行程如下:X 轴行程1750mm, Z轴行程1000mm, Y轴行程1200mm 。键床主轴直径240mm,采用方形滑枕式结构 ,在镗削加工中 ,滑台带动滑枕在Z方向运动 ,确定Z轴位 置 ,滑枕带动主轴… [了解更多]
4滑枕关键部件及功能的有限元分析 4.1有限元分析技术 4.1.1有限元技术 有限元法是在结构分析的矩阵位移法基础上发展起来的 。有限单元(Finite element Analysis-FEAFEM)是由Clough首次提出的(1960) 。有限元方法是处理连续介质 问题的一种普遍… [了解更多]