淺析三種數控落地式銑鏜床滑枕平衡補償裝置

摘 要：介紹三種數控落地式銑鏜床滑枕平衡補償裝置，解決滑枕低頭的問題。

關鍵詞：數控落地式銑鏜床；滑枕平衡補償裝置；機械平衡；電液平衡；電氣平衡

數控落地式銑鏜床適用于超大型、不規則零件的加工，滑枕機構可滿足大直徑深孔類零件的高精度加工，在機加領域有著廣泛的應用。但是因為數控落地式銑鏜床滑枕重量很大，以及滑枕前端安裝附件的影響，在滑枕移動過程中，必然會導致滑枕重心的改變，使滑枕產生傾斜現象，這對機床本身壽命及加工精度都會產生嚴重的影響，所以必須對滑枕低頭現象進行補償。

公司現有典型的三臺數控落地銑鏜床：一為日本三菱MAF-RS210-NC型銑鏜床；二為齊齊哈爾二機床TK6920/170型銑鏜床；三為意大利因賽FAF260型銑鏜床?，F主要分析三種不同的滑枕平衡補償裝置及其各自的優缺點。

三菱MAF-RS210-NC型銑鏜床滑枕平衡補償裝置如圖1所示：當滑枕軸向移動時，同步裝置的齒輪會在齒條上轉動，帶動安裝在立柱壁上的同步軸轉動，同步軸上部的小齒輪與旋轉臂下部的扇形齒嚙合，帶動旋轉臂繞著立柱上的旋轉軸承轉動。在旋轉臂后部，有一個傳動軸，傳動軸上部和下部的齒輪分別同安裝在立柱上部的扇形齒和安裝在立柱底座上面的扇形齒嚙合。當旋轉臂轉動時，旋轉臂后部傳動軸沿著立柱上的扇形齒及立柱底部的扇形齒作圓弧運動，帶動滑枕配重以旋轉軸承為支點，向滑枕移動相反方向移動，這樣避免了滑枕低頭。當在滑枕前端安裝不同的附件時，可以通過滑枕平衡位置調整裝置來移動滑枕懸吊位置，保證平衡鏈始終懸吊在滑枕的重心上。這樣即使安裝非常重的附件也可以避免滑枕的低頭。

齊齊哈爾二機床TK6920/170型銑鏜床的滑枕平衡補償裝置如圖2所示：在主軸箱前部吊繩與主軸箱之間，設置一個電液比例伺服閥控制的油缸。CNC向比例伺服閥PID控制器發出給定信號以控制油壓。油壓變化由壓力傳感器連續監測。當滑枕移動時，隨著滑枕的位置變化，主軸箱的重心移動，主軸箱前后兩根平衡鋼絲繩的拉力發生變化。前平衡繩拉力變化引起油壓變小，壓力傳感器發出的信號也變小，壓力傳感器向控制器傳送此變小的信號，給定信號與反饋信號產生一正信號差，這時PID控制器的輸出增大，則閥的開口變大，油壓隨之調整變大，反之亦然。這樣通過改變前平衡鋼絲繩的拉力，來平衡滑枕移動引起的主軸箱及滑枕整體重心變化，避免了滑枕低頭。

意大利因賽FAF260型銑鏜床滑枕補償裝置由恒定長度的鋼索和滑輪組系統以及平衡電氣伺服絞盤組成，在滑枕上前部有固定點，另一個固定點在主軸箱的后部。鋼索從頂部到基座橫過立柱滑動。在立柱后面的固定點有平衡電氣伺服絞盤裝置，可調整鋼索的長短。平衡電氣伺服絞盤由交流電機控制，滑枕附件借助于懸掛在主軸箱重心的鋼索自動地平衡，平衡力根據安裝在滑枕上附件的重量自動改變。該裝置對主軸箱重心偏移進行自動跟蹤，并在主軸箱重心發生偏移時及時進行補償，滿足了數控落地鏜銑床在滑枕移動過程以及滑枕前端安裝附件時，對主軸箱重心偏差的補償需求，防止了滑枕的低頭情況。具體結構如圖3所示。

三菱MAF-RS210-NC型銑鏜床滑枕平衡補償裝置采用機械平衡，優點是滑枕補償精度穩定，可靠性高，對機床的工作環境的要求較高；故障易判別，對維修人員的要求不高。缺點是結構復雜，重量大，機械慣性大，影響系統的快速性；利用平衡重錘配重使立柱的受力變形增大，并且在主軸箱運動過程中不能連續的改變平衡力用來減少驅動力。

齊齊哈爾二機床TK6920/170型銑鏜床滑枕平衡補償裝置采用電液平衡，優點是結構簡單、方法比較容易實現；補償精度能滿足高速、高精度、快速響應的要求；便于實現自動化，操縱控制簡單，自動化程度高；質量輕，體積小，慣性小、動作靈敏。缺點是補償過程存在補償滯后且不能連續補償；精度易受油壓及周圍環境溫度影響，故對機床的工作環境要求很高；油液中易混入空氣，易污染，油液污染后會影響系統工作的可靠性，使用維護比較嚴格；發生故障不易檢查和排除；對維修人員的技術要求高。

意大利因賽FAF260型銑鏜床滑枕補償裝置采用電氣平衡，優點是結構簡單、觸發靈敏、精確實用；可靠性高、抗干擾能力強；調試速度快，工作效率高；能實現自動跟蹤滑枕重心偏移并實時進行連續補償，具有實時性強，補償快速準確、動作穩定連續等優點。缺點是易受周圍環境溫度影響，對機床的工作環境要求非常高；電氣控制穩定性較差；檢修維護工作量大，對維修人員的能力要求非常高。

結束語

隨著科技的不斷進步，滑枕平衡補償裝置正向高速化、高精化、智能化等方向快速發展。目前機械補償裝置已被逐漸淘汰，現階段最成熟的為電液平衡補償裝置，未來發展的趨勢是電氣補償裝置。

參考文獻

[1]齊齊哈爾二機床有限公司 TK6920/L170型數控落地銑鏜床使用說明書.

[2]MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES.LTD MILLING BORING COMBINED MACHINE TYPE MAF-RS210-NC INSTRUCTION MANUAL.

[3]INNSE BERARDI Machine Tools MILLING AND BORING MACHINE TYPE FAF260 USE AND MAINTENANCE MANUAL.