[doc] 30—15S3030型龙门导轨磨床的结构特点

[doc] 30—15S3030型龙门导轨磨床的结构特点 30—15S3030型龙门导轨磨床的结构特点 30-15S3030型龙门导轨磨床的结构特点 上海重型机床厂张关其 龙门导轨磨床是大型精密机床,用以磨 不同形状的导轨和平面.30-15S3030型龙门导 轨磨床是上海重型机床厂与联邦德国瓦德列希 ? 科堡(Waldrloha0k机床制造有限公司 合作的产品,在第二届中国机床工具博览会上 获春燕奖二等奖. 瓦德列希?科堡公司是联邦德国生产导轨 磨床的一家专业工厂,历史比较悠久,它生产的 导轨磨床的特点是精度高,性能稳定,功能齐 全,自动化程度高,效率离,在国际上受青睐享 有很高声誉,并代着当今导轨磨床的世界先 进水平. 该公司自五十年代中期生产第一台导轨磨 床至今的三十多年中,对导轨磨床结构已经历 了五次重大改变又称第1代至第5代逐步提 高机床的磨削精度和效率以及机床的自动化程 度,并不断扩大机床的规格和性能同时发展专 用的导轨磨床.第4代导轨磨床是七十年代初 改进的,已将电子技术运用到导轨磨床中去,机 床的集中操作精度提高了.七十年代末开始了 N0导轨磨床的研制,经历三个发展阶段,已于 83年开始商品化称之为第5代导轨磨床的历 史阶段;据介绍Na导轨磨床的技术参数规格 和机械结构与非Na型柑差不太,无非是使机 床的操作自动化和效率更向前迈进一大步. 我厂合作的导轨磨床虽居第4代产品,但 随着新的电子技术,数控系统的应用及新结构 元件的使用机床的结构性能和自动化程度越 来越高.本机床采用西门子(Siemens)公司的 s6.1l5u高级可编程序(Pa)控制配用该公 司自行开发的龙门导轨磨床专用数控系统,集 图形,参数,给定量,工作状态于一身的aRT显 示系统实现程序控制的自动磨削循环;工作参 ?36? 数编制采用人机对话式具有磨头和工作台的 进给和位置的设定和数宇显示,机床故障自动 诊断等功能,凹凸磨酎采用独立的数控系统等 先进技术.这些足以证明该机床已达到八十年 代的先进水平,这些新技术的应用完垒确立了 它在世界技术上的领先地位. 一 ,机床型号及其主要技术参数 1.型号说明 30—1583030 磨削高度×50(mm) 磨削宽度x5O(mm) 系列代号 万能磨头功率(EP) 周边磨头功率(?P) 我厂与瓦德列希?科堡公司合作的龙门导 轨磨床型号范围为3o-io/15S202o’2525, 3030, 4030和5040. 2.主要技术参数 磨削宽度1500mm 磨削高度1500ram 磨削长度4000mm 工作台速度(液压无级)5N45m/min 周边磨头 型号$30 主轴电机功率22kw 转速500Nii00r/rain 砂轮最大尺寸(直径×宽度) 600×16Omm 万能磨头 型号S15 主轴电机功率nkw 转速500~2500r/mhx 砂轮最大尺寸(直径×宽度) B00×100mm 磨头微量进给范围0.001~0.02mm =,机床结构特点 1.床身与工作台及其润滑 床身,工作台为机床基础件应有足够的承 载能力,导轨精度要求高,能长久维持精度的耐 磨损能力,足皓的刚度和强度.床身全长被设 计成阶梯型,中段床身高前后高度小;中间采 斤1厚床身可增加龙门框架的刚度,前后段厚度 虽减小但由于采用了密布垫铁(纵向间隔500 mm)和强固地基,这不仅保证了足够的承载嚣 力,且便于床身精度调整. 床身,工作台为双V型导轨(图1)提高了 工作台运动的直线性,并在同样的润滑条件下, 能形成同样厚度(丑)油膜维持工作台水平精 度.工作台上的一条V型导轨体与其底部用螺 钉紧固,另一条V型导轨体2用横向键1与其 保持横向滑动定位,又称自位导轨(8e1f们j*? ngV-wa,由于这一条V型导轨体横向可浮 动的,工作台和床身配合的二个V型导轨中心 距能自动借正,朴偿由导轨付运动摩擦发热而 引起的中心距变化.工作台V型导轨面贴有聚 四氟乙稀胶带t全长粘绪后=端用塑料螺钉 紧固.该公司在各类导轨滑动付中早已广泛使 用各种涂层材料,有的已成为专利技术.据介 绍:经过涂层的导轨除初期使用有正常磨损外 在长期工作中磨损甚微,提高机床使用寿命.曾 在一台每天二班制的机床上进行,十年只 磨损0.O1mm,并且耒发现老化龟裂现象. 1.横向键2.婿动V型导轨体8.润滑油导管 4.贴塑导轨拉.5.固定V型导轨体 圈1 导轨付润滑油经位于床身导轨上部的侧面 导管3靠油本身重力作用流入导轨面,确保导 轨全长上均有润滑油,使工作台移动形成均匀 油膜保证精确导向.工柞台速度在操作板上 选择它的行程调节和换向可用档块与行程开 关控制,也可选用数字键输入机床工作台行程 转换点或用按纽开关调整工作台行程转换点. 2.横梁及其导轨升降水平的调整 横梁是导轨磨床的关键它的刚度I精度 将直接影响二个磨头的运动精度这次台作产 品的横梁和磨头均由瓦德列希?科堡公司提供. 据介绍:横梁体采用高强度,变形小的密烘铸 铁体内筋板布置台理和加高导轨宽度的; 为了保证磨头水平运动的精度,依据横粱体和 麝头重量及磨头运动精度,按该厂的制造经验 和计算,预先用数控机床将其导轨加工成凸形, 但如何确定其值这是他们的技术秘密(KNOW ???).为使横梁导轨能适应二个不同重量磨 头的运动,二个磨头备用导轨的不同部位(图 2)使运动精度免受干涉. 1滚动块2.铜导轨3.横粱丝扛 ‘.滚动螺母5.丝杠托架6.滑动导轨(贴堑) 7.上拖板8下挖扳9.横槊 图2 横梁升降用丝杠颓经成对选择同时为减 少丝杠的伸长(,)的影晌,该公司采用了双面 支承(图3)这样最大伸长量产生在约一半行 程位置上,因此伸长量(,)可比平面支承大约 减少一半. 目前,随着电子技术的发展,横粱升降水平 调整通过高精度的电子水平仪(Nive1~ronlo) 控制,实现自动调平.其结构原理是:(图4)升 降误差由电子水平仪利用电感方式发出讯号, 37? 1楫攀 圈 2.丝杠 3 幽 通过气控制装置,作用于横梁上的调整机构, 使一侧升降丝杠作微量转动,直至横粱达到要 求的水平位置,其调整精度可迭0oo5~/ 1000mm. 3.磨头拖板及其导轨 拖板分为上下二层下拖板与横梁配合作 水平运动(图2),下拖板导轨采用三点悬挂式 结构,支承磨头架重量的横梁导轨分为二排. 上,下拖板配台作垂直运动.磨头的水平及垂 直运动均采用滚动导轨(图2,图6),以消除爬 行,导轨体为淬硬钢条,提高寿命和精度保持 性.为避免运动的不稳定性,二个运动方向(图 2中的6,图5中的3]均加上贴有塑料导轨板 的滑动导轨. ?380 1.弹簧 图 2.摆扦 6 4.磨头 周边磨头:主轴只在水平位置上工作,特点 是功率大,精度高,能获得较高的表面光洁度. 轴承结构已不采用原传统结构——多瓦液体动 压滑动轴承;目前随着高精度,高刚性的滚动轴 承出现,周边磨头主轴已完全采用滚动轴承结 构(图7)据介绍轴承由FAG公司提供;装配要 求很严轴承需选配而组装,以达到磨削要求, 采用滚动轴承的优点:润滑系统简单,省去一套 液压辅助设备.主轴驱动也由原交流电机改为 直流电机,扩大主轴转速范围,适应不同磨削要 求. 太平衡量仪30g?Om最后平衡的振幅最小可选 0.】n,平衡精度很高 6.凹凸磨削 本机床设有垂直面,水平面内的凹凸磨削 装置,可有用户选用. 发讯装置由工作台土的长齿条带动脉冲发 生器3发出用计算机进行运算,控制伺服电机 1,转动滚珠丝杠,拖动斜铁2作水平运动,使 磨头拖板作垂直升降运动,实现凹凸磨削.使 用前,凹凸量可用带数据显示的数字键盘手动 输入参数,就可在导轨的垂直,水平面上正确 地作出预先选定的凸度和凹度抛物线曲线.最 大磨削凹凸量为每米0.05皿m误差精度 4-0.002n.为提高磨削效率,在工作台的一 次行程中可同时磨俐最多达兰个工件的凹凸磨 削方式(图13>15o,250?m). 图12 7.湿磨装置 磨削时工件进行合适射冷却,对保证磨削 精度来说是极其重要的,该公司观点:必须迅速 地将磨削时产生的热量带走不仅要对砂轮和 工件的接触部份进行冷却,而且要对整个工件 进行冷却,要使工件,工作台,冷却谖的温度相 等,所以在他们的中有许多独特的设想除 了从装在砂轮罩上的冷l却喷咀l封工件喷射冷却 浓外(图14),间时在横梁俸下部装上一根冷却 水管,能在整个磨削宽度范围内向工件喷洒冷 却液.并形成一排水帘使磨削区内维持恒定的 .曲- 臣l3 图14 温度.这样工件就很快地和冷却液达到同样的 温度.冷却液从工件上流下来,进入工作台的 T型槽内通过许多小孔流入工作台内腔对其 底部进行冷却然而冷却液向工作台二侧面的 小孔中流出,进入环绕于机床四周的水槽,集中 返回冷却液箱内经磁性过滤器及涡流分离器, 滤清金属及非金属杂质后,由泵抽出继续使用. 冷却箱内设有加热器,温度计用来测量和 控制冷却液温度,回时在立柱侧面装有一温度 计,测量工作环境温度(室温),温度控制采用高 嚷敏度的传感器温度参数由操作者按工作状 态所需进行合理选择,用键盘输入温度参数,冷 却液温度控制最小值(与室温比较)为土0.5~0 8.其它结构特点 (1)火花对刀(8parkingn?ntr0I),即 为砂轮自动对刀装置.在磨削操作开始时或修 整砂轮结束后,砂轮能在工件上方自动定位,这 是一种电气控制的对刀装置,磨头可连续向工 - (下转第”页) 一 (上接第40页) 表矗 方差来源/d显着性 0.L劬1862O~Jo372468962 o.0000622o.oo~)3I574 o0G03”2000011821.85 曰00000270.000013505 0o.010620.,:C~J053 误差项0.0o0.2l70.000005~ >肌(6.4).>F0.(2.4) G>o.?(皇.4) 本试验从方差分析可知,在使用的油石和 摆角一定时,影响轴承沟道表面粗糙度显着因 素有三个.影响最显着的是超研时间,其次是 精超时的工件转速和精超时的油石压力.这和 本文直观评价结果是一致的.因此可推荐最佳 表6 [件转: r/min 2.600 3.600 参数如表5. 三,结论 运用正交试验嘉祛,可以为轴承沟遭终加 工超精研选择会理的,最佳的参数,避免了以往 盲目调整和扭工质量不稳定的状况.从而使向 心深沟球轴蠡鳇盥遒表面粗糙度稳定地达到 0.08—0.06-.m鞠水平,大大改普了轴承工作 表面质量,为超精研工茗规范最佳化找到了一 条有效的途径,使出口轴承一等品率达到了 25为以上,而且提高了轴承成品的动态性能和 使用寿命. 件接近,在与工件接触的一瞬间,利用砂轮电机 的电流微量变化,发出讯号,使自动趋近的进给 运动即停止,停止精度在几个微米的公差内.这 种装置同时还带有安全切断控制,如由于各种 失误造成砂轮快速与工件接触时,不会产生危 险,此时整个磨头就立即快速上升至一定距离, 自动切断. (2)机床具有用于宽的水平面磨削的自动 往复磨削系统,磨头水平移动的自动返向,可预 选工作台行程转换点. (3)周边磨头保护罩开启和关闭,万能磨 头保护罩机动回转均设有遥控按钮. ,(4)周边磨头修整器,万能磨头主轴回转 及修整器的回转均采用精密分度盘(HitCh鼠 牙盘)定位,在周边磨头修整器及万能磨头主轴 回转处,设有旋转的微调机构,以保证配磨工艺 的需要. 6垂? (5)机床具有下列故障的自动谚断 (电机的过载,过热保护诊断 (b)砂轮电机超速保护诊断 (o)工作台运动速度超载(v>45米/分) 保护诊断 (d]液压系统的压力,温度控制保护诊断 (o)冷却系统的温度控制保护诊断 (0润滑系统的保护诊断等 龙门导轨磨床是当前国民经济各部门进行 技术改造迫切需要的技术装备,国家每年要诧 费大量外汇进口,通过合作生产既能提高国产 导轨磨床的技术水平,又可档住进口,每年为国 家节约大量外汇,并逐步创造条件争取出口,这 将标志着我国龙门导轨磨床的技术开始走向世 界先进的行列,已能向国内外用户提供世界一 流的产品. 兰, 留了了