長規格數控龍門導軌磨床的研制

張桂欣

(山東普利森集團有限公司，山東德州253039)

我國重型機床制造正處于蓬勃發展時期，超長床身導軌磨削需求越來越迫切地擺在我們面前。國內這類機床的開發及相關技術的研究起步較晚，能夠生產大型數控龍門導軌磨床的廠家僅有一兩家，數控龍門導軌磨床市場基本被各種國外品牌所充斥，不僅價格昂貴、交貨期長，而且此類大型機床最長也僅為12 m，12 m以上機床床身往往多達3節以上，床身導軌磨削通常只能用拆前節接后節并二次裝夾的方法完成，這樣不僅降低了磨床加工效率，而且無法保證導軌面的加工精度。筆者公司根據市場需求，最近研制成功的磨削工件最大長度為18 m的MK5225×18 m數控龍門導軌磨床，填補了大型超長數控龍門導軌磨床市場空白。下面對該機床的設計方案和關鍵技術應用進行介紹和分析。

1 機床結構

如圖1:龍門1為框架式結構;橫梁3橫跨龍門的兩立柱并在其導軌上垂直移動以調整加工范圍，周邊磨頭2和萬能磨頭4安裝在橫梁上可沿水平和垂直方向實現進給，另外萬能磨頭砂輪還可在±100°范圍內擺動，以滿足不同方向、不同斜度導軌磨削的需要;磨頭各向進給電動機均為伺服電動機，進給方向配置直線光柵尺，可實現磨削的全閉環控制。工作臺5導軌為每腔一泵的靜壓導軌。機床主要技術參數見表1。

2 機床性能

砂輪主軸采用了動靜壓主軸單元，該主軸綜合了動壓軸承和靜壓軸承的優點，克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現的干摩擦造成的軸與軸承磨損現象，提高了主軸的使用壽命及精度保持性;當主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應形成較大的動壓承載力，大大地提高了主軸剛度;高壓油膜的均化作用和良好的抗振性保證了主軸具有很高的旋轉精度和運轉平穩性。

動靜壓主軸液壓站和工作臺靜壓導軌液壓站分立放置，液壓站均配置了恒溫控制箱，提高了液壓系統工作的可靠性。

機床配備了大流量磁輥紙帶過濾機。工作時，含有雜質的回流磨削液首先通過磁輥分離裝置，導磁的鐵屑被分離出來;然后，磨削液再通過無紡布紙帶過濾，細微的雜質顆粒被吸附到紙帶的上表面，雜質堵塞過度的紙帶會被自動送入集污箱，并自動更換紙帶，實現機床磨削液的精密過濾。

數控系統采用SIEMENS公司的SINUMERIK840D控制系統，西門子S7－300PLC可編程控制器通過高速數據總線與SIMODRIVE 611D數字驅動及SIEMENS交流伺服電動機相連，構成了一個全數字控制系統，具有良好的動態特性和加工精度。OP010C操作面板和SIEMENS機床操作面板，便于用戶輸入程序，通過系統程序設定可滿足所有的控制要求。應用電子手輪功能，選用高性能的控制模塊，控制精度達1 μm。

3 關鍵技術應用

3.1 橫梁水平調整技術

為了使橫梁升降移動后保持水平，我們設計了橫梁水平微調裝置，如圖2所示。當橫梁偏差通過電子水平儀反映到系統面板，這時與下齒輪軸連接的離合器脫開，同時與下齒輪軸連接的離合器自動嚙合，微電動機根據偏差的正負確定旋轉方向直至使偏差調為零(橫梁水平)。

3.2 熱平衡技術

為保證機床精度的穩定性，機床還采取了多項措施，來保證整機的熱平衡。

(1)隔離熱源:電氣控制箱、動靜壓主軸液壓站和工作臺靜壓導軌液壓站均獨立布置在主機之外。

(2)恒溫控制:動靜壓主軸液壓站、工作臺靜壓導軌液壓站均配置恒溫控制箱。

(3)淋浴式工件冷卻:對工件全長進行大流量淋浴式冷卻，減少工件在磨削過程中的溫度不均勻。

(4)磨削液循環回流:磨削液從工作臺回流時經上平面兩側4個回流口流入回流槽，然后經導流槽流人冷卻箱。整個回流路線圍繞床身，達到平衡機床溫度的效果。

3.3 滾滑復合導軌的應用技術

導軌滾動滑塊剛性好、精度高，但抗振性差;貼塑滑動導軌有吸振特性。如圖3所示，每個磨頭的水平和垂直導軌均采用了滾滑復合導軌，即滾動導軌單元與貼塑導軌并用的辦法，提高了系統剛性，有效避免了在磨削過程中振動的產生，對提高機床精度及穩定性起到了良好的作用。

4 結語

MK5225×18 m數控龍門導軌磨床是集機械、電子、液壓為一體的高技術產品。具有性能穩定、加工精度高、加工效率高、操作簡便等特點。超長的結構設計解決了企業加長導軌加工的瓶頸問題。經檢測，機床各項性能和精度指標均達到設計要求。投入使用后，提高了加工質量和生產效率，降低了成本，增強了企業的產品競爭力。MK5225×18 m數控龍門導軌磨床的研制成功，使我國突破了這類機床的制造極限，填補了同類磨床研制的空白，為我國機床工業在大型導軌精密加工領域爭得了一席之地。

［1］機床設計手冊編寫組.機床設計手冊(3)［M］.北京:機械工業出版社，1979.

［2］現代實用機床設計手冊編委會.現代實用機床設計手冊(上冊)［M］.北京:機械工業出版社，2006.