郭娟
摘 要:龍門移動(dòng)式鏜床因其占地面積小,加工效率高,加工精度好,特別適用于大型復(fù)雜零件的加工,因此被廣泛應(yīng)用于對(duì)重型零件的加工。但是,國(guó)內(nèi)對(duì)此種機(jī)床的開發(fā)甚少,且價(jià)格相對(duì)較高。本著有效合理利用資源的原則,對(duì)某廠的現(xiàn)有的龍門刨床(B2012)進(jìn)行部分的改造。本文介紹了對(duì)龍門刨床(B2012)龍門系統(tǒng)的改造,把固定龍門系統(tǒng)通過采用齒輪齒條傳動(dòng)改造成移動(dòng)龍門系統(tǒng),通過改造可使此機(jī)床更方便加工大型工件,在加工精度和效率上都有較大提高。
關(guān)鍵詞:龍門移動(dòng)式鏜床,伺服電動(dòng)機(jī),齒輪齒條傳動(dòng),龍門刨床
1 改造背景
改造是根據(jù)某廠廠方現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝的特殊要求(在一個(gè)大型工件進(jìn)行鏜孔和銑平面的操作),其整體結(jié)構(gòu)是一個(gè)長(zhǎng)、寬、高分別為(6500×3200×350 重75T左右)的立方體。本加工的零件為某廠生產(chǎn)的起重設(shè)備的主體零件,它的精度直接影響到起重機(jī)工作時(shí)的定位精度,而本次所加工孔的精度是影響起重設(shè)備工作精度的直接原因。為了適應(yīng)此種超大型零件的加工的要求,本次對(duì)某廠的現(xiàn)有龍門刨床(B2012)龍門系統(tǒng)進(jìn)行改造 ,把固定龍門改造成移動(dòng)式龍門。
2 傳動(dòng)方案的提出
方案一:雙直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)龍門移動(dòng)
直線電動(dòng)機(jī)作為一種新穎的直接驅(qū)動(dòng)方式已顯示出其強(qiáng)大的生命力。近年來,隨著其價(jià)格的下降,性能的提高,已經(jīng)成為數(shù)控上的一種理想的高精度、高速加工驅(qū)動(dòng)方式。
在龍門移動(dòng)式鏜床的同步伺服中,兩個(gè)伺服系統(tǒng)按同一速度給定信號(hào)運(yùn)動(dòng),定義其中一個(gè)伺服系統(tǒng)為主動(dòng)軸,另一個(gè)為從動(dòng)軸,就構(gòu)成了獨(dú)立的主-從驅(qū)動(dòng)方式。通過對(duì)直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)行推力控制,使兩個(gè)軸保持同步。
方案二:雙電機(jī)、滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式
雙電機(jī)、滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式,是在龍門的兩條導(dǎo)軌側(cè)面各安裝一條精密光櫥尺,兩讀數(shù)頭讀出的位置測(cè)量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行放大后,再反饋到數(shù)控系統(tǒng),兩軸都可被定義為主動(dòng)軸,主從軸定義后兩軸構(gòu)成同步軸對(duì)。其結(jié)構(gòu)示意圖見上圖。在這種情況下每臺(tái)電機(jī)都帶有自己的位置檢測(cè)系統(tǒng),當(dāng)這兩個(gè)機(jī)械上剮性耦合的軸在進(jìn)給時(shí),兩套驅(qū)動(dòng)裝置必須保持絕對(duì)的同步,以防止因機(jī)械元件的扭曲而導(dǎo)致的機(jī)器損壞。在一般情況下,機(jī)床上電后主動(dòng)軸和從動(dòng)軸彼此之間不可能在理想的位置上(如一側(cè)龍門柱的偏移),為保證兩龍門柱的同步,兩個(gè)軸必須首先進(jìn)行歸零操作。當(dāng)龍門柱兩軸都進(jìn)行了歸零操作后,它們都必須與已經(jīng)確定的參考位置保持同步,從動(dòng)軸的實(shí)際位置應(yīng)首先與主動(dòng)軸所確定的參考位置進(jìn)行比較。在機(jī)床同步進(jìn)給過程中,下一步的操作取決于主從軸實(shí)際位置之間的計(jì)算誤差。若誤差低于龍門同步誤差報(bào)警限,則龍門柱繼續(xù)進(jìn)行同步進(jìn)給。若誤差超過了報(bào)警限,則進(jìn)行報(bào)警輸出并中斷同步進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
3 方案比較和確定
所以選用雙邊齒輪齒條驅(qū)動(dòng)方式。
4 移動(dòng)龍門傳動(dòng)改造方案的實(shí)施
4.1電動(dòng)機(jī)的選擇
1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇: 根據(jù)動(dòng)力源和工作條件,選用NYS系列交流伺服電動(dòng)機(jī)。
4.2 傳動(dòng)比的分配
4.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算)
4.4 齒輪的齒數(shù)選擇
選定高速級(jí)齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1、選定齒輪類型:按傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
2、選定齒輪精度等級(jí):龍門刨為特種加工機(jī)械,速度不高,但對(duì)精度要求較高,故選用7級(jí)精度。
4.5 軸的設(shè)計(jì)
作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件,一般都安裝在軸上進(jìn)行運(yùn)動(dòng),即傳遞動(dòng)力。因此軸的功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
主軸的分布盡管有各種各樣的類型,但通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的轉(zhuǎn)動(dòng)是:用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。本設(shè)計(jì)采用此種設(shè)計(jì),具體方案如下:在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),首先把所有主軸分成一組同心圓,然后在同心圓上放置一根傳動(dòng)軸,來帶動(dòng)一組主軸。接著再用此轉(zhuǎn)動(dòng)軸與動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)起來。這就是通常的傳動(dòng)布置次序,即由主軸處布置起,最后再引到動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸上。本設(shè)計(jì)選用剛性主軸。
5 導(dǎo)軌的選擇
對(duì)于中、小型龍門鏜床,多采用在動(dòng)導(dǎo)軌上貼塑料軟帶的滑動(dòng)導(dǎo)軌和自動(dòng)調(diào)節(jié)的氣壓卸荷導(dǎo)軌;或采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的滾動(dòng)導(dǎo)軌。對(duì)于大、重型的龍門鏜床,多采用卸荷和靜壓滑動(dòng)導(dǎo)軌;或采用滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的滾動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌和機(jī)床基礎(chǔ)支承件緊密相連,起到運(yùn)動(dòng)部件的支承和精確引導(dǎo)的作用。為減少磨損,提高導(dǎo)向精度,本機(jī)床導(dǎo)軌選用南京工藝設(shè)備制造廠生產(chǎn)的GGB-(四方向等載荷型)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,其特點(diǎn)是滾珠與圓弧溝槽相接觸,許用載荷和剛度較大,由于導(dǎo)軌副的安裝基面精度和質(zhì)量要求不高,只要求精銑或精鏜,可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、制造和裝配工作。
6 改造結(jié)論分析
這套傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì), 基本達(dá)到了總體技術(shù)改造的要求,既能刨削加工,又能銑削加工,拓寬機(jī)床的加工范圍,增加了設(shè)備的使用功能,并提高了加工的生產(chǎn)效率。
采用交流伺服電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),與原來的交流電動(dòng)機(jī)相比,具有定位更精確,操作更簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
運(yùn)用龍門移動(dòng)的改造方案,減少了工作臺(tái)的移動(dòng)空間,龍門移動(dòng)更提高了工作效率,有效的控制了零件的加工成本。
選用雙邊齒輪齒條傳動(dòng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,改造技術(shù)難度不大的特點(diǎn),使改造具有很好的經(jīng)濟(jì)性。
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