工作臺(tái)提高轉(zhuǎn)速、精度、承載能力試驗(yàn)研究

胡 巍 季衛(wèi)東 吳 鵬 楊春暉

(齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005)

為不斷創(chuàng)新、研發(fā)新產(chǎn)品，提升公司產(chǎn)品的檔次，對(duì)重型雙柱立式車(chē)床進(jìn)行提高轉(zhuǎn)速的技術(shù)突破，工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌采用了全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。DVT350工作臺(tái)轉(zhuǎn)速由63 r/min提高到100 r/min、DVT500由50 r/min提高到80 r/min、DVT630由25 r/min提高到50 r/min。為全面衡量新結(jié)構(gòu)的工作性能，對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行了不同工作狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，為今后改進(jìn)和優(yōu)化結(jié)構(gòu)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

限制工作臺(tái)轉(zhuǎn)速提高的因素主要是轉(zhuǎn)速提高后工作臺(tái)發(fā)熱變形大，導(dǎo)致工作臺(tái)端徑跳數(shù)值過(guò)大，達(dá)不到機(jī)床精度要求。通過(guò)以下設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，避免了工作臺(tái)過(guò)熱，從而使工作臺(tái)轉(zhuǎn)速全面提高:(1)靜壓導(dǎo)軌寬度變窄，減小工作臺(tái)發(fā)熱量;(2)靜壓導(dǎo)軌的扇形導(dǎo)軌變?yōu)閳A形銅導(dǎo)軌，減小封油邊。將改進(jìn)結(jié)構(gòu)后的工作臺(tái)組織生產(chǎn)，進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)研究的方法和步驟

2.1 測(cè)量方法

首先在工作臺(tái)上布置4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，記錄下各點(diǎn)的初始數(shù)據(jù):工作臺(tái)浮升值、各點(diǎn)壓力。設(shè)定油溫報(bào)警限值。然后用希望達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速空載溜車(chē)，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后記錄溫升及油膜厚度。帶負(fù)載后再用各種轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后記錄溫升及油膜厚度。試驗(yàn)過(guò)程中時(shí)刻觀察是否報(bào)警。

2.2 試驗(yàn)步驟

測(cè)量工作臺(tái)浮升簡(jiǎn)圖如圖1所示。

(1)測(cè)量初始數(shù)據(jù)

工作臺(tái)初始浮升值測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

表1 初始浮升值數(shù)據(jù)

(2)最高轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

DVT350工作臺(tái)轉(zhuǎn)速100 r/min、DVT500工作臺(tái)轉(zhuǎn)速80 r/min、DVT630工作臺(tái)轉(zhuǎn)速50 r/min，進(jìn)行最高轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

①DVT350空載下，工作臺(tái)浮升約為0.11 mm。工作臺(tái)以100 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)6 h油溫從12℃升到44℃后基本達(dá)到穩(wěn)定溫度。試驗(yàn)一共運(yùn)行了12 h無(wú)報(bào)警。然后用100 r/min的速度切削試料，用切削面檢測(cè)工作臺(tái)精度，端跳為0.03 mm，徑跳為0.02 mm。

②DVT500空載下，工作臺(tái)以轉(zhuǎn)速80 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)，室溫11℃，帶有7 kW冰箱，運(yùn)轉(zhuǎn)4 h后，油溫由15℃升到26.5℃，4個(gè)測(cè)點(diǎn)處浮升值減小了0.07 mm。此時(shí)，工作臺(tái)再起動(dòng)困難，需點(diǎn)車(chē)才能起動(dòng)。7 kW冰箱的制冷量不足以控制80 r/min時(shí)導(dǎo)軌的油膜發(fā)熱量。換用12 kW冰箱，重新進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)定溫度為15℃。工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)3 h后溫度基本達(dá)到穩(wěn)定，溫升10℃。油溫從室溫12℃上升到22℃。工作臺(tái)浮升從0.18 mm降到0.109 mm。試驗(yàn)共運(yùn)行了5.5 h。

③DVT630空載下，工作臺(tái)以轉(zhuǎn)速32 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)，室溫32℃，帶有30 kW冰箱，運(yùn)轉(zhuǎn)6 h后，油溫由34℃升到37℃，溫度仍有上升趨勢(shì)，4個(gè)測(cè)點(diǎn)浮升下降了0.055 mm。工作臺(tái)以40 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)，室溫32℃，運(yùn)轉(zhuǎn)4 h后，油膜測(cè)厚報(bào)警。冰箱換成兩臺(tái)30 kW進(jìn)行試驗(yàn)。工作臺(tái)以36 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行良好，但轉(zhuǎn)速達(dá)到40 r/min仍有報(bào)警。冰箱又進(jìn)行了更換，換成一臺(tái)30 kW和一臺(tái)35 kW，進(jìn)行試驗(yàn)。分別做了工作臺(tái)以40 r/min、45 r/min、50 r/min試驗(yàn)，運(yùn)行都良好。在50 r/min時(shí)，油溫由29.1℃上升到39.8℃，工作臺(tái)浮升從0.159 mm降到0.117 mm。

(3)承載試驗(yàn)

①DVT350工作臺(tái)上安裝25 t載荷運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速?gòu)?0 r/min到40 r/min三種情況進(jìn)行試驗(yàn)。20 r/min時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)6 h，30 r/min時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)10 h，40 r/min時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)9 h，均沒(méi)有報(bào)警。

②DVT500工作臺(tái)上安裝25 t載荷，轉(zhuǎn)速50 r/min，12 kW冰箱，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)2 h后油膜報(bào)警，溫升10℃。油溫從室溫10℃上升到20℃。測(cè)量工作臺(tái)浮升從0.12 mm降到0.10 mm。

安裝25 t載荷，轉(zhuǎn)速10 r/min，無(wú)冰箱，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)7.5 h后基本達(dá)到穩(wěn)定溫度，溫升8℃。油溫從室溫12℃上升到20℃。測(cè)量工作臺(tái)浮升從0.135 mm降到0.10 mm，各點(diǎn)降0.013～0.032 mm。試驗(yàn)共運(yùn)行了8.5 h。

安裝25 t載荷，轉(zhuǎn)速30 r/min，無(wú)冰箱，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)1.45 h后報(bào)警停車(chē)，溫升9.5℃。油溫從室溫10.5℃上升到20℃。

安裝25 t載荷，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速40 r/min，冰箱功率增加到7 kW，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)7 h后基本達(dá)到穩(wěn)定溫度，溫升10.3℃。油溫從室溫10℃上升到20.3℃。試驗(yàn)共運(yùn)行了11 h。

安裝25 t載荷，轉(zhuǎn)速45 r/min，7 kW冰箱，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)7 h后達(dá)到穩(wěn)定溫度，溫升11.5℃。油溫從室溫10℃上升到21.5℃

安裝43 t載荷，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速10 r/min，7 kW冰箱，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)6 h后基本達(dá)到穩(wěn)定溫度。溫升8℃。油溫從室溫9℃上升到17℃。試驗(yàn)共運(yùn)行了10 h。

重載試驗(yàn)后，用自磨機(jī)把上刀桿切工作臺(tái)端面，端跳0.02 mm。

③DVT630工作臺(tái)上安裝32 t載荷，轉(zhuǎn)速32 r/min，30 kW和35 kW冰箱各一臺(tái)，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)2 h后達(dá)穩(wěn)定溫度，溫升5℃。

(4)最高轉(zhuǎn)速承載試驗(yàn)

①DVT350工作臺(tái)上安裝2 t載荷運(yùn)轉(zhuǎn)，100 r/min時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)2 h，溫度從16℃升到32℃，沒(méi)有報(bào)警。

②DVT500工作臺(tái)上安裝3 t載荷，轉(zhuǎn)速80 r/min，12 kW 冰箱，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)2 h后達(dá)穩(wěn)定溫度，溫升10℃。油溫從室溫11℃上升到21℃。測(cè)量工作臺(tái)浮升從0.158 mm降到0.101 mm。

③DVT630工作臺(tái)上安裝6 t載荷，轉(zhuǎn)速50 r/min，30 kW和35 kW冰箱各一臺(tái)，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)2 h后達(dá)穩(wěn)定溫度，工作臺(tái)浮升0.137 mm。

3 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)表明，通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和增大冰箱功率，DVT350工作臺(tái)轉(zhuǎn)速已能達(dá)到100 r/min、DVT500能達(dá)到80 r/min、DVT630能達(dá)到50 r/min。工作臺(tái)承載加大后，轉(zhuǎn)速有所下降，但這也符合機(jī)床承載一般規(guī)律。提高轉(zhuǎn)速后，檢測(cè)工作臺(tái)精度，均能達(dá)到要求，成功地將雙柱立式車(chē)床轉(zhuǎn)速提高到了新的檔次，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)重型雙柱立式車(chē)床的技術(shù)進(jìn)步。