重型立式加工中心龍門(mén)架設(shè)計(jì)

馬偉良 姜 輝 李立強(qiáng) 石志民 郝峻崧

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

目前，我國(guó)重型立式加工中心龍門(mén)架的立柱導(dǎo)軌一般采用一字型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，即立柱的兩個(gè)前導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)，橫梁與立柱前導(dǎo)軌結(jié)合部位為一平板狀結(jié)構(gòu)，橫梁扭轉(zhuǎn)剛度低。并且，橫梁升降絲杠的中心位置一般在立柱前導(dǎo)軌的后部，由于一字型立柱導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的限制，橫梁升降絲杠的中心在橫梁整體重心偏后的位置上，從而使立柱導(dǎo)軌承受橫梁沒(méi)有被平衡的傾覆力矩;在垂直刀架進(jìn)行重載荷切削時(shí)，在切削力引起的傾覆力矩作用下，平板狀結(jié)構(gòu)的橫梁扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重，大大影響機(jī)床的加工精度。另一方面，目前重型立式加工中心龍門(mén)架橫梁平衡裝置一般采用機(jī)械重錘平衡結(jié)構(gòu)，橫梁兩側(cè)的重錘平衡力不能隨著垂直刀架的移動(dòng)而相應(yīng)調(diào)整;在機(jī)床加工過(guò)程中，隨著垂直刀架的移動(dòng)，橫梁整體重心在X軸方向是動(dòng)態(tài)變化的，左、右重錘通過(guò)鋼絲繩施加給橫梁兩側(cè)固定不變的拉力，嚴(yán)重干擾了機(jī)床垂直刀架移動(dòng)X軸和橫梁升降W軸的數(shù)控精度。

為了解決上述問(wèn)題，我們對(duì)重型立式加工中心龍門(mén)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。首先，將立柱一字型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)改進(jìn)為階梯導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，并將橫梁升降絲杠的中心位置和橫梁平衡裝置的平衡支點(diǎn)前移，使橫梁升降絲杠中心和橫梁的重心重合，使橫梁處于最佳受力狀態(tài);并通過(guò)階梯導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)提高橫梁的扭轉(zhuǎn)剛度，使立柱和橫梁導(dǎo)軌的受力狀態(tài)和總體布局結(jié)構(gòu)更加合理，使立柱承受的整體扭轉(zhuǎn)力矩降至最小，從而大大提高龍門(mén)架的整體剛度。其次，將橫梁機(jī)械重錘平衡結(jié)構(gòu)改進(jìn)為雙油缸平衡結(jié)構(gòu)，在垂直刀架移動(dòng)過(guò)程中，雙油缸平衡力的大小可通過(guò)液壓伺服閥精確控制;改進(jìn)后的雙油缸橫梁平衡結(jié)構(gòu)具有隨動(dòng)精確平衡橫梁載荷的特點(diǎn)，尤其是在垂直刀架移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)可精確控制橫梁兩側(cè)平衡力的大小，從而精確控制固定在垂直刀架滑枕上刀尖的位置，因此大大提高重型立式加工中心垂直刀架X軸和橫梁升降W軸的數(shù)控精度。

雙油缸橫梁平衡裝置的工作原理是:在機(jī)床工作時(shí)，液壓油通過(guò)左、右油缸進(jìn)油管進(jìn)入左、右油缸體的內(nèi)部，左、右油缸平衡橫梁的重力分別通過(guò)左、右活塞作用到左、右立柱的根部，再通過(guò)立柱的地腳墊鐵傳導(dǎo)給地基，左、右油缸體內(nèi)液壓油的壓力分別通過(guò)左、右油缸壓力傳感器反饋給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)控制左、右油缸的合力始終平衡橫梁70%以上的重量;垂直刀架在橫梁上的實(shí)際位置通過(guò)安裝在橫梁上的光柵尺反饋給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)光柵尺反饋刀尖的實(shí)際位置，通過(guò)液壓伺服閥精確控制左、右油缸液壓油的壓力，將垂直刀架滑枕上刀尖的位置始終控制在機(jī)床的數(shù)控精度范圍內(nèi)，因此大大提高了重型立式加工中心垂直刀架X軸和橫梁升降W軸的數(shù)控精度。

雙油缸橫梁平衡裝置和龍門(mén)架階梯導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)已在我公司的雙柱系列重型立式加工中心上投入使用，經(jīng)濟(jì)效果顯著。該結(jié)構(gòu)現(xiàn)已被我公司正式申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利。圖1為重型立式加工中心龍門(mén)架結(jié)構(gòu)。