橫梁變形隨動補償裝置

樊亞東

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司設計院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

橫梁變形隨動補償裝置

樊亞東

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司設計院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

分析了數控單柱移動立式車床G5項精度超差的原因，介紹了橫梁變形隨動補償的工作原理，以及如何采用橫梁變形隨動補償解決數控單柱移動立式車床G5項精度超差的問題。

單柱移動立式車床；橫梁；導軌變形；精度補償

0 引言

目前重型立式車床在加工零件的過程中，存在垂直刀架的移動引起橫梁導軌變形的問題，橫梁的重量一般采用機械式的重錘平衡，重錘通過鋼絲繩固定聯結至橫梁，重錘所平衡的橫梁、垂直刀架的重量和翻轉力矩為固定值，機床在加工零件的過程中，垂直刀架的移動引起橫梁導軌變形值時刻變化，使機床的G5項精度即垂直刀架移動對工作臺面的平行度超差非常嚴重，直接影響機床的整機精度，數控單柱移動立式車床垂直刀架的移動，使機床的G5項精度超差的問題尤為突出。

1 設計思路

采用橫梁變形隨動補償裝置，增加了垂直刀架的移動引起橫梁導軌變形的精度補償環節，解決機床的G5項精度即垂直刀架移動對工作臺面的平行度受垂直刀架移動影響的問題，尤其是解決了數控單柱移動立式車床的G5項精度即垂直刀架移動對工作臺面的平行度超差非常嚴重的問題。

2 橫梁變形補償系統結構和工作原理

2.1 結構設計

如圖1至圖5所示橫梁變形隨動補償裝置的結構。它由單滑輪（1）、支撐支架（2）、橫梁（3）、垂直刀架（4）、輔助梁（5）、鋼絲繩（6）、鋼絲繩連接體（7）、銷軸（8）、鉸鏈支架（9）、活塞桿（10）、螺母（11）、油缸體（12）、拉桿（13）、雙滑輪（14）、長軸（15）、大支架（16）、長拉桿（17）、重錘（18）、厚螺母（19）、立柱（20）等件組成。

橫梁變形隨動補償裝置的安裝：長拉桿（17）穿入重錘（18）的中心孔內，并由螺母（11）、厚螺母（19）將長拉桿（17）與重錘（18）鎖緊固定，將大支架（16）裝在長拉桿（17）上，將長軸（15）穿入雙滑輪（14）和大支架（16）的中心孔內并固定，兩根鋼絲繩分別通過雙滑輪（14）、支撐支架（2）、兩個單滑輪（1）與橫梁（3）和輔助梁（5）聯結，其中一跟鋼絲繩（6）通過鋼絲繩連接體（7）、銷軸（8）、鉸鏈支架（9）與活塞桿（10）聯結，并由螺母（11）將活塞桿（10）鎖緊固定，油缸體（12）與橫梁（3）通過螺釘聯結，另一根鋼絲繩（6）通過銷軸（8）、鉸鏈支架（9）、拉桿（13）與輔助梁（5）固定聯結，其中螺母（11）和厚螺母（19）將拉桿（13）和輔助梁（5）聯結固定。

圖1 橫梁變形隨動補償裝置主視圖

2.2 補償系統的工作原理

重錘（18）通過兩根鋼絲繩（6）分別與橫梁（3）和輔助梁（5）聯結，并且其中一根鋼絲繩（6）與橫梁（3）聯結位置在橫梁（3）的懸臂端處，另一根鋼絲繩（6）與和輔助梁（5）聯結位置在輔助梁（5）上靠近立柱(20)左側面處，橫梁（3）所需要被平衡部分重量大小的調整是根據垂直刀架（4）移動的實際位置，通過調整油缸體（12）內部液壓油壓力值，來準確調整與橫梁（3）聯結的鋼絲繩（6）拉力值，當垂直刀架（4）向橫梁（3）的懸臂端運動時，油缸體（12）的內部液壓油壓力通過電液比例閥控制升高，使橫梁（3）的懸臂端受鋼絲繩的拉力增大，與輔助梁（5）聯結的鋼絲繩（6）拉力相應減小，以平衡垂直刀架（4）由于重心移動引起翻轉力矩的增加，反之，垂直刀架（4）向立柱方向運動時，油缸體（12）的內部液壓油壓力通過電液比例閥控制降低，使橫梁（3）的懸臂端受鋼絲繩的拉力減小，與輔助梁（5）聯結的鋼絲繩（6）拉力相應增大，以平衡垂直刀架（4）由于重心移動引起翻轉力矩的減小。

圖2 橫梁變形隨動補償裝置俯視圖

圖3 鋼絲繩拉力調整示意圖 圖4 鋼絲繩與輔助梁聯結示意圖 圖5 鋼絲繩與重錘聯接示意圖

3 結語

該裝置的研究解決了數控單柱移動立式車床精度超差的問題，從此提升了數控單柱移動立式車床的整機精度和品質。目前采用該裝置的數控單柱移動立式車床在我廠以實現產業化，廣泛應用于國防軍工、航空航天、機械、能源、船舶、核電等行業。

[1] 李洪.實用機床設計手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1999.1.

[2]張世亮.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2006.2.

Crossrail deformation following compensation device

Fan Yadong
(Design Institute, Qiqihar No.2 Machine Tool (Group) Co., Ltd. Qiqihar, Heilongjiang 161005)

The reason resulting in exceeding the tolerance of accuracy, item G for CNC single column movable vertical lathe is analyzed, and working principle of crossrail deformation following compensation as well as how to solve the issue regarding exceeding the tolerance of accuracy, item G for CNC single column movable vertical lathe by means of crossrail deformation following compensation are introduced.

single column movable vertical lathe; crossrail; guideway deformation; accuracy compensation

樊亞東，(1982— )，男，陜西扶風人，工程師；研究方向：機床產品設計。