數控重型臥式車床靜壓中心架的調整及油膜厚度計算

陳雪芳 崔鳳有 畢洪穎

摘 要：靜壓中心架在數控重型臥式車床中屬于定位工件的關鍵件，定位細長軸類工件時，由于工件自身撓度較大，為減小變形量，我們在靜壓中心架設計中會將軸瓦與下面支撐套筒之間設計成球面軸承，軸承間采用靜壓卸荷的結構以保證球面軸承的靈敏性，確保加工過程中工件與軸瓦之間的靜壓油膜厚度的穩定性。本文主要講述了靜壓中心架的調整及靜壓油膜厚度計算，解決實際生產中的實際應用問題。

關鍵詞：靜壓中心架、調整、油膜、計算方法

1 靜壓中心架的工作原理及調整：

靜壓中心架最大的承載能力為150噸。本機床配有兩個靜壓中心架下體和兩個中心架上體，用戶可根據加工需求更換上體，上下體的連接通過螺栓和定位鍵實現，液壓系統管路連接通過快換接頭實現。中心架下體位于工件床身上，中心架下體在工件床身上的移動由電機驅動，到位后由碟簧油缸將中心架卡緊在床身上。中間瓦塊的高低調整靠中間套筒下面的油缸驅動，油缸外有鎖緊螺母，由電機驅動鎖緊螺母，將中間套筒鎖緊。

為了適應大型工件的中心調整的準確性，在三個支承瓦的調整上還設有手動微調機構。當支撐工件時，應將卸荷泵（安全壓力設定在270 Kg/平方厘米）和靜壓泵均打開。如還是感覺調整操作困難，需重新配研球面瓦和靜壓瓦的各接觸面，即下圖中的A、B面，保證其接觸處的油膜剛度足夠。

中心架工作時的操作步驟：

本機床可采用主軸和尾座頂尖頂緊工件后再中心架托起找正中心的方法；也可采用直接利用中心架托瓦將工件找正中心的方法。下面描述的是后一種直接找正的方法。

中心架移動：

1、按下中心架體放松按鈕，利用中心架移動按鈕將中心架移動到目標位置（工件架口處），找正位置后按下中心架體夾緊按鈕，此時夾緊指示燈亮。

2、將第二個中心架也按上述方式操作。

工件中心高低調整：

3、利用中間套筒快速升降按鈕將套筒位置調到距離中心位置較接近的地方（按架口的直徑尺寸計算）。

4、然后按上述方式再操作另一個中心架。

5、將工件放在托架上，根據工件托瓦處的直徑尺寸計算出距離主軸中心線的高低偏差。打表測量時要以中心架的測量基準來計算。

6、然后利用中間套筒慢速升降按鈕操縱套筒的上下位置，將工件中心調整到接近目標值±3mm處。

7、利用螺母鎖緊按鈕將套筒用螺母鎖緊（鎖緊螺母下旋），當電流繼電器發訊后停止。

8、然后按上述5、6、7條所述方式再操作另一個中心架。

9、到中心架液壓車的后面觀察頂起壓力表的讀數，根據其數值旋動液壓閥的旋鈕使用力表的讀數值下降至原有讀數的85。

10、利用中間套筒鎖緊放松按鈕進行工件的中心調整。

11、最后利用扳手旋動圖中的7進行中心的手動找正，旋動每轉工件中心升降的0.03mm，刻度每格為0.005，從而實現機床中心的精準定位。

12、然后按上述9、10、11條所述方式再操作另一個中心架。

工件中心左右調整及靜壓的啟動：

13、調整靜壓瓦液壓泵處的流量選擇開關，根據工件重量選擇合適的檔位，當工件的重量處在哪個檔位，即將旋鈕旋到相應位置，以保證靜壓油膜的穩定。然后根據工件的重量計算出靜壓中心架軸瓦的壓力值，將四個油室壓力繼電器根據計算后的壓力設置好。（兩個中心架可同時操作）

14、將靜壓多頭泵啟動按鈕和軸瓦卸荷油泵啟動按鈕均按下。如中心架靜壓調整指示燈亮了，說明管路有問題，應停機檢查。（兩個中心架可同時操作）

2 靜壓油膜的計算：

下圖為靜壓中心架簡圖，

1、走臺蓋板2、分油器3、定位塊4、把合螺釘5浮升油缸6、升降鎖緊螺母

7、套筒手動調整方頭8、套筒定位螺釘9、左側套筒定位螺母10、右側套筒定位螺母

11、套筒升降絲杠12、中間套筒13、左右套筒調整方頭14、左右套筒微動調整方頭

15、卸荷擺動瓦16、中間靜壓托瓦17、左右側頂托瓦18、起吊樁

中間瓦塊的高低調整由中間套筒下面的油缸驅動。套筒的油缸移動都是采用液壓伺服電動換向閥調節控制，油缸外裝有鎖緊螺母，中間套筒被頂起后，按動鎖緊螺母上升的按鈕，通過電機驅動鎖緊螺母將中間套筒鎖緊。螺母鎖緊后由壓力繼電器發信，這時油缸通過減壓閥調整使其壓力下降（下調原有壓力的15%），通過點動電機和手動微調方頭來實現套筒的微量調整。

在與工件接觸的靜壓支承塊上開四個油室。由四頭柱塞泵供油。每路上安裝一個壓力繼電器，四路共用一個安全閥，壓力調到27～25Mpa。另外，在四個油路上裝有蓄能器，當在操作過程中，發生突然停電時，蓄能器中的油液將自動放出，以保證在停電后維持靜壓20秒。支承塊如圖所示

計算公式如下：

Pr=W/4Ab （1）

Pr—每腔油室壓力

W—負載（工件重量）

Ab—每腔有效受力面積

式中：Ab=（L+L1）（B+B1）（2）

L，B—為油腔尺寸

L1，B1—為封油邊長度

Q=P r （h立方）（L/B1+B/L1）6 u t （3）

其中：Q—通過每腔的流量

h—浮升（油膜厚度）

u t—液壓油動力粘度（=pv）

根據工件重量，給定油腔尺寸、泵的流量及液壓油的參數即可根據公式（1）、（2）、（3）計算出每腔油室壓力及工件浮升。

3 小結

通過中心架的調整方法及油膜的厚度計算，來及時調整以確保靜壓油膜厚度的穩定性，以保證工件加工精度。