提高橫梁導軌使用壽命的方法

■齊重數控裝備股份有限公司（黑龍江齊齊哈爾 161005）王祎凱

提高橫梁導軌使用壽命，除合理的選擇導軌摩擦副及橫梁截面外，下面介紹的方法可供參考。

1.在橫梁上裝有刀架重量卸荷梁

刀架重量全部由橫梁導軌承受，將使橫梁導軌產生變形，該變形過大會影響機床有關項幾何精度，并會增加磨損而影響橫梁導軌精度的保持時間。德國Schiess-Froriep公司32DZ雙柱數控立式車床橫梁裝有卸荷梁。

卸荷梁以橫梁兩端兩點連接在橫梁上，裝在刀架上的滾輪，由于蝶形彈簧的作用，滾動始終與卸荷梁接觸，并用蝶形彈簧調節卸荷力。因此，刀架部分重量作用在卸荷梁上，而橫梁導軌上受力較小。當刀架由右向左移動最大行程時，橫梁下部變形量為0.005 mm，橫梁上部變形量為2 mm（下移）。

C H5240型數控雙柱車削中心橫梁上裝有類似卸荷梁裝置，取得一定效果。當采用卸荷梁裝置時，計算橫梁變形公式中的GC應減去卸荷值，一般可用（0.5～0.6）GC代入。采用刀架重量卸荷梁減少了橫梁導軌的變形值，并減少導軌面的壓力，提高了導軌的使用壽命。

2.橫梁變形的補償方法

（1）橫梁的彎曲變形。由于橫梁的自重和刀架重量是橫梁產生彎曲變形，多采用對承重面加工為逐步變化的凸形。例如CK52100×50/150橫梁自重變形為0.16 mm，當垂直刀架重20 t放置橫梁中部產生變形為0.20 mm，即共0.36 mm。采取使承壓面精銑時逐步凸起，最大凸起值為0.35 mm。使橫梁精度達到要求。

（2）橫梁導軌的扭矩變形。由于刀架重量及切削力的作用，多數橫梁導軌產生扭矩變形，表現垂直導軌上部向前位移，下部向后位移。為解決此問題，德國濟根公司產龍門鏜銑床工作臺尺寸3200 mm×14700 mm橫梁的調整扭轉變形結構如附圖所示。在橫梁上部位裝調整板1，用13個螺釘固定，每一個螺釘裝一個環形墊2。下部裝調整板3，用13個螺釘固定，每一個螺釘裝一個環形墊4。利用不同尺寸墊2調整橫梁上導軌向后傾斜，利用不同尺寸墊4調整下導軌向前傾斜，達到平衡橫梁上下導軌的扭轉變形。該結構已廣泛應用到大于φ6300 mm立車橫梁上。

橫梁的調整扭轉變形結構圖

（3）C5363C單柱移動立式車床垂直刀架水平移動對工作臺平行度實測結果，呈逐漸上升趨勢。該項精度原國家標準公差0.20 mm，現行標準：普遍在1000 mm上測量長度上公差0.03 mm，數控立車在1000 mm上測量長度上公差0.02 mm。對于數控立車可采用數控系統垂度補償方法達到要求。對于普通立車應設計可調整主梁導軌精度的結構。在主梁與輔梁之間有多個調整點，每個調整點用螺釘調整主梁導軌上下、前后精度，從而達到要求。

（4）橫梁增加平衡裝置。對于大規格如SMVT1600數控單柱移動立式車床的橫梁僅采用上述結構調整橫梁導軌精度達到標準要求（垂直刀架水平移動對工作臺平行度0.02 mm/1000 mm）是很困難的。為徹底解決該問題對大規格數控單柱移動立式車床，在橫梁左端增加平衡橫梁和垂直刀架重量的平衡裝置，現采用金屬重錘平衡結構。由于裝有平衡結構，除解決橫梁水平導軌精度外，還有利于橫梁升降平穩，并減少升降螺母絲杠傳動副的發熱和升降電動機功率。

（5）橫梁升降采用單絲杠傳動機構。普通型單柱立式車床和單柱移動立式車床多數采用單絲杠傳動機構。采用這類傳動機構，則橫梁夾緊力除滿足橫梁自身水平精度的要求。橫梁夾緊點的布局與橫梁的升降采用的傳動方式有關，對于橫梁升降采用雙絲杠傳動方式時，通常要求在橫梁后面布局夾緊點，一般上部夾緊點多于下部的夾緊點，已平衡由于垂直刀架重量、橫梁自重及進給箱重量等對X軸產生的顛覆力矩，并保證橫梁與立柱接觸面有最小比壓。但少數機床在采用雙絲杠傳動方式，還在左右方向上增加少量的夾緊點。

3.減少橫梁下降時與立柱結合面間隙有效辦法

在橫梁與左、右立柱內側的前后方向增加壓板是減少橫梁下降時與立柱結合面間隙有效辦法。

過去生產的雙柱立式車床的橫梁僅在左右立柱外側前后方向上設有導向壓板，內側裝有夾緊結構。當橫梁下降時與立柱結合普遍存在較大的間隙，如對3臺C5225E進行測量其間隙為0.12～0.13 mm，大規格的雙柱立車這項間隙值更大。

現生產的雙柱立車的橫梁在左右立柱內側前后方向上、下夾緊點間增加導向壓板，則大幅度減少橫梁與立柱導軌結合面的間隙，并提高了橫梁升降導軌的使用壽命和減少升降電動機功率。

[1]汪星橋.機床設計手冊第三冊[M].北京：機床工業出版社，1986：1172-1185.

[2]畢承恩.現代數控機床（下）[M].北京：機床工業出版社，1991：30-39.

[3]機械設計手冊編委會.機械設計手冊（第5冊）［M］.北京：機械工業出版社，2004.