如何提高机床工作精度

时间：2009年12月16日浏览：380次收藏分享：

нс212лф1镗铣机床是我公司90年代从俄罗斯进口的大型设备（主轴直径220mm），机床投产后，Y轴（主轴箱上下移动）一直达不到加工精度，主要有以下问题:

加工孔时，孔的中心高与要求的中心高偏差大，有时竟达1mm。
加工深孔时，所加工孔轴心线倾斜，平行度达不到要求。

1.立柱 2、3、5.夹紧块 4.立柱导轨面B 6.立柱导轨面A 7.减压阀 8.单向阀 9.电磁换向阀 10.主轴箱
图1 机床Y轴夹紧机构控制原理图

1.塞铁 2.改进的夹紧块
图2 改进后的Y轴夹紧机构控制原理图

1.夹紧块本体 2.夹紧导轨 3、6.活塞 4、5.铜垫板
图3 夹紧块结构

针对这两个问题，技术人员曾对机床各导轨水平度和垂直度进行了调整，效果不明显。为此，笔者对操作者装夹和校调工件进行了现场观察和分析，发现操作者在机床Y轴放松情况下（便于主轴箱上下移动）校调工件，校调好后，将Y轴夹紧进行加工。这一现象引起笔者的注意。于是在Y轴夹紧后，让操作者再回到基准面进行校核，发现机床主轴“上翘”了0.8mm。这说明Y轴夹紧引起了主轴偏移。机床Y轴夹紧机构控制原理如图1所示，其中电磁换向阀9控制Y轴夹紧与放松，减压阀7调节Y轴各导轨的润滑压力。夹紧块2、3、5对主轴箱3个方向夹紧。通过受力分析可知，夹紧块3对主轴偏移影响最大。

进一步研究，又发现主轴箱设计有一套平衡机构，当主轴滑枕（W轴）向外移动时，主轴箱重心也随着前移。为了防止主轴“倾头”，主轴箱上前端吊挂钢丝自动收紧，其收紧力与机床主轴滑枕（W轴）位移量成正比，使主轴箱有“上翘”的趋势，从而消除主轴滑枕下垂对加工精度的影响。由此来看，主轴箱与立柱导轨结合面A、B必须有一个合理的间隙，才能实现平衡机构的补偿功能。当机床Y轴夹紧后，夹紧块3（位于主轴箱顶部）使主轴箱与立柱之间产生一个作用力，又由于主轴箱与立柱在作用力方向有间隙，从而使主轴箱在Y轴夹紧后出现“翘头”现象。

为了解决此问题，笔者对机床Y轴夹紧方式和润滑作出以下技术改进（图2）。

拆除夹紧块3，其间安装楔形塞铁，调整塞铁使主轴箱与立柱导轨之间留有合理间隙。
在主轴箱上设计了一套夹紧块，安装位置如图2所示，夹紧块的结构见图3。该夹紧块采用双面夹紧方式，其中夹紧导轨安装在机床立柱上，其工作原理是通过夹紧块中左、右5个活塞在压力油的作用下，推动铜垫板使其压在夹紧导轨上，从而达到夹紧的目的。
夹紧后产生有效的作用力为 F=10pmPD²/4式中：F——夹紧后产生的有效作用力，N
?——铜垫板与夹紧导轨之间的摩擦系数，取?=0.19
P——夹紧块中的压力油工作压力，P=2MPa
D——活塞直径，D=80mm
通过计算得出夹紧后产生的有效作用力为19000N，而原夹紧机构产生的有效作用力为16000N，显然满足机床的夹紧要求。通过受力分析，改进的夹紧块夹紧后使主轴箱在水平方向无作用外力。因而达到了改进的目的。
改进了机床Y轴的润滑油路（图2），使Y轴始终有油润滑，主轴箱与立柱导轨面之间保持稳定的油膜刚度，减少了主轴箱夹紧后对机床精度的影响。另外还增设了主轴箱对立柱导轨面A、B的润滑油路，以减少这两导轨面的磨损。

改进后当机床的W轴、Z轴都伸出到最大极限位置时，夹紧Y轴，测得主轴向上仅偏移了0.01mm左右，可保证零件的加工精度。

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