XKA2830х80動(dòng)梁式龍門鏜銑床安裝過程中導(dǎo)軌偏差原因淺析及解決方案

李杰 王波 楊雄偉 李敏杰

摘 要： 現(xiàn)代大型數(shù)控龍門鏜銑床具有高精度的加工質(zhì)量，這就對(duì)設(shè)備的地基提出了嚴(yán)苛的技術(shù)要求， 設(shè)備地基的承載穩(wěn)定性決定機(jī)床的幾何精度.在這里我們了分析了機(jī)床導(dǎo)軌的幾何尺寸精度難以達(dá)到設(shè)計(jì)精度的原因.提出了具體的解決方案。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控;地基;沉降

0.引言

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。但是這些是必須建立的有一個(gè)高精度的機(jī)床幾何尺寸的基礎(chǔ)上的，穩(wěn)定的機(jī)床幾何尺寸就對(duì)設(shè)備的地基提出了要求。

1.設(shè)備情況簡(jiǎn)述

2011年6月，由于我公司技改升級(jí)需要，購(gòu)進(jìn)一臺(tái)XKA2830х80動(dòng)梁式龍門鏜銑床，該設(shè)備設(shè)備集機(jī)械、電氣、液壓、計(jì)算機(jī)控制等先進(jìn)技術(shù)于一體的重型機(jī)械加工設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)不同金屬材料的大型復(fù)雜基礎(chǔ)件、箱體類零件、鑄鍛件、焊接件的粗精加工，可對(duì)金屬平面、曲面和孔類切削加工，也可對(duì)斜面、斜孔、曲面、及零件型腔內(nèi)部進(jìn)行加工，具有銑削、鏜削、鉆削、攻絲、锪孔等功能，配備附件銑頭以后具有工件一次裝卡，五面加工的能力。

工作臺(tái)面尺寸：

長(zhǎng)×寬：8000×3000mm

T型槽： 36mm

最大承載重量：≥20t/ m2

加工工件的范圍：

最大加工尺寸：長(zhǎng)：≥8000mm，寬：≥3000mm，高：≥4000mm;

龍門框架的有關(guān)參數(shù)和要求：

龍門立柱通過工件最大尺寸：≥3900mm 。

龍門移動(dòng)（X軸）：≥8500mm;龍門移動(dòng)速度0～10000mm/min;床身自重300噸，機(jī)床輪廓尺寸為17.2m×10.45m×8.68m。

2.設(shè)備安裝遇到問題

在地基完工后，我們對(duì)該設(shè)備進(jìn)行安裝，首先對(duì)龍門導(dǎo)軌進(jìn)行安裝，調(diào)校。基礎(chǔ)預(yù)制孔二次澆灌完成后。在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)凝固周期后，對(duì)直線度和平行度進(jìn)行測(cè)量，在一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)超出設(shè)備設(shè)計(jì)的允差范圍。經(jīng)多次調(diào)校無果。

在現(xiàn)場(chǎng)查看觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)預(yù)制孔內(nèi)混凝土有裂紋，故懷疑混凝土標(biāo)號(hào)太低，強(qiáng)度不夠。然后采購(gòu)高標(biāo)號(hào)專用設(shè)備地基灌漿料進(jìn)行澆灌，進(jìn)行第二次設(shè)備基礎(chǔ)澆灌。澆灌完成后，待凝固期至，測(cè)量后又出現(xiàn)了與第一次相同結(jié)果。

3.導(dǎo)致該情況的原因淺析

對(duì)安裝過程中出現(xiàn)的問題，我們認(rèn)真分析，排除了混凝土的強(qiáng)度因素。由于該機(jī)床外形尺寸較大，自重較大。為達(dá)到加工精度和工作臺(tái)和立柱滑座導(dǎo)軌功能的正常，地基在橫向和縱向的彎曲變形一定不能超出限制范圍。對(duì)平面度、直線度、角度精度和平行度等的精度要求越高，允許的變形量就越少。 排出各種影響因素后，我們最終找到問題所在，設(shè)備地基的內(nèi)應(yīng)力沒有釋放完，導(dǎo)致整個(gè)基礎(chǔ)不穩(wěn)定。我們的設(shè)備基礎(chǔ)沒有預(yù)壓。

4.解決方案

設(shè)備安裝前對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)壓，在設(shè)計(jì)最大荷載作用下使其預(yù)先產(chǎn)生沉降直至變形穩(wěn)定，待卸載后進(jìn)行設(shè)備安裝并投產(chǎn)后，使得設(shè)備基礎(chǔ)不再發(fā)生沉降變形，達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備目的，另一方面使得設(shè)備基礎(chǔ)穩(wěn)定后，還可有效提高設(shè)備生產(chǎn)效率。

：在設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)壓過程中，通過對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)的沉降跟蹤觀測(cè)，可以獲得設(shè)備基礎(chǔ)準(zhǔn)確可靠的沉降數(shù)據(jù)，了解設(shè)備基礎(chǔ)在預(yù)壓和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期間的實(shí)際沉降狀況，并且避免在預(yù)壓過程中產(chǎn)生不均勻沉降（傾斜超過設(shè)計(jì)要求），分級(jí)加載時(shí)在滿足設(shè)計(jì)荷載分布情況下，通過局部超加載使整體筏板沉降平衡穩(wěn)定，可保護(hù)筏板基礎(chǔ)整體穩(wěn)定性。

在加工裝配廠房北墻附近建立水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)BM1、BM2、BM3，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在能長(zhǎng)期保存，地基穩(wěn)定的地方。

點(diǎn)位標(biāo)志采用混凝土水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石。根據(jù)場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選取該設(shè)備基礎(chǔ)北側(cè)鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立柱基混凝土頂面，需用紅漆明顯標(biāo)注。

數(shù)據(jù)處理采用條件觀測(cè)平差或間接觀測(cè)平差方法，計(jì)算取位0.01mm。

垂直監(jiān)測(cè)網(wǎng)初期每3個(gè)月復(fù)測(cè)一次，在以后當(dāng)沉降趨向穩(wěn)定復(fù)測(cè)時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)。根據(jù)本次觀測(cè)周期短而集中的特點(diǎn)，垂直監(jiān)測(cè)網(wǎng)復(fù)測(cè)一次。

按照設(shè)計(jì)圖，在實(shí)際工作中根據(jù)規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)情況，動(dòng)梁式龍門加工中心設(shè)備基礎(chǔ)共布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)6個(gè)。

a、標(biāo)志選用Φ18mm以上，長(zhǎng)15—25cm的鋼筋，彎曲成“┛”形狀。

b、標(biāo)志埋設(shè)在建筑物框架結(jié)構(gòu)的立柱上，距±0面的高度為0.3m—0.5m左右，具體位置現(xiàn)場(chǎng)確定。

c、標(biāo)志位置應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙埋設(shè)，并且符合下列規(guī)定：位于建筑物四周，埋設(shè)在外墻每12m—20m處或每隔2—3根柱基上或沉降縫、伸縮縫的兩側(cè)。

d、標(biāo)志埋設(shè)應(yīng)穩(wěn)固，并標(biāo)識(shí)明顯記號(hào)。

③沉降觀測(cè)

a、沉降點(diǎn)與部分監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)組成環(huán)形閉合路線。路線在整個(gè)作業(yè)中應(yīng)基礎(chǔ)固定。

b、按二等沉降觀測(cè)的精度和觀測(cè)方法進(jìn)行施測(cè)。

c、數(shù)據(jù)處理采用條件觀測(cè)平差或間接觀測(cè)平差，計(jì)算取位0.01mm。

d、通過對(duì)6個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，來控制堆載預(yù)壓施工速度，確保每次加載后設(shè)備基礎(chǔ)均均沉降。依據(jù)有關(guān)規(guī)范，某一次加載后，若出現(xiàn)觀測(cè)點(diǎn)沉降量大于1mm，應(yīng)延長(zhǎng)堆載及觀測(cè)時(shí)間，同時(shí)各觀測(cè)點(diǎn)之間沉降量應(yīng)相對(duì)平衡，當(dāng)基礎(chǔ)沉降傾斜值超過設(shè)計(jì)圖紙要求時(shí)，對(duì)部分沉降量小的觀測(cè)點(diǎn)位，可適量超加荷載，達(dá)到均勻沉降，保護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)筏板整體穩(wěn)定。

動(dòng)梁式龍門加工中心設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)壓每次加荷載前后各觀測(cè)一次;共分7次加荷載，共觀測(cè)14次;預(yù)壓荷載加滿后延時(shí)30天，再觀測(cè)1次，然后卸載后觀測(cè)1次;合計(jì)沉降觀測(cè)總次數(shù)為16次。觀測(cè)中如發(fā)現(xiàn)那級(jí)荷載加載后，本級(jí)加荷沉降量大于1.00mm，依據(jù)有關(guān)規(guī)范應(yīng)延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間，待沉降相對(duì)穩(wěn)定≤0.05mm/d，方可加下一級(jí)荷載，考慮加密監(jiān)測(cè)，實(shí)際沉降觀測(cè)總次數(shù)約為24次。

每次觀測(cè)前，應(yīng)對(duì)相關(guān)儀器及設(shè)備進(jìn)行檢查。

分8級(jí)進(jìn)行預(yù)壓堆載，每級(jí)加載200t，荷載按設(shè)備基礎(chǔ)載荷分布圖施加，延時(shí)不少于20h，第一次加載400t（一、二級(jí)同時(shí)加載），總加載為1600t;

每級(jí)加載前后對(duì)已埋設(shè)好的6個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)均進(jìn)行一次系統(tǒng)沉降觀測(cè);

總加載完成后延時(shí)30天，再觀測(cè)一次，卸載完后再觀測(cè)一次。

5.結(jié)論

預(yù)壓完成后，設(shè)備導(dǎo)軌進(jìn)行安裝調(diào)試，調(diào)校誤差均在允差范圍之內(nèi)。目前該設(shè)備已經(jīng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)三年之久。

參考文獻(xiàn)

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