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大型數控龍門銑床工作台靜壓蝸杆副改造

時間:2012-09-17 09:39 作者:hengwei 點擊: 次


  一、概述
  
  随着科學技術的迅速發展,重載、大型、高速、精密、自動化、多功能的加工機床擁有量越來越大。由于這些機床具有尺寸大、重量大、精度要求高等特點,所以對結構、環境、控制等都提出了   高的要求。靜壓技術是這類機床普遍采用的先進技術之一,其特點是摩擦阻力小、傳動效率高、抗振性能好、使用壽命長,而且具有均勻誤差的作用。但靜壓技術的應用效果與結構設計、零件的制造工藝和精度、裝配精度、環境溫度等等密切相關。
  
  1996年從德國SCHIE6S公司引進的CFZ-35數控龍門鐵是杭州汽輪機股份有限公司關鍵設備之一,該機床床身長20m,工作台寬3.5m、長l0m,工作台床身采用閉式靜壓導軌,工作台進給采用靜壓蝸杆副傳動。自引進安裝使用以來,使用情況基本良好。2001年夏季,工作台移動時在局部位置抖動厲害,數控報警,無法正常生産。經檢查發現主要是蝸母條表面SKC-3塗層多處脫落所緻。安排了專項修理,由德國SCHIESS公司拆下全部蝸母條處理後重新澆灌SKC-3塗層,并重新安裝調整後恢複正常生産。停機近三個月,耗資近70萬餘元。2004年夏季又出現同樣故障,蝸母條表面塗層又有多處脫落,由于生産繁忙,自行采取用SKC-3塗料進行局部修補,委曲恢複生産。停機1個半月,耗資近3萬元。2006年上半年,機床工作台又出現抖動現象,蝸母條表面塗層大量脫落,機床面臨停止使用的狀況。如何解決這個困難,已迫在眉睫。
  
  二、診斷與分析
  
  通過對環境溫度、油溫及床身水平、工作對象、傳動結構、控制系統等的檢測和診斷分析,以為工作台抖動及蝸母條塗層碎裂脫落現象主要是由下列原因引起的。
  
  (1)閉式靜壓導軌各工作面上均有油腔,因此,能很好的承受正反方向垂直載荷偏載引起的傾覆力矩,運動精度高、動态性能好,但該機床安裝在無恒溫車間内,環境溫度變化大(杭州全年溫差高達43℃左右)。從實際檢測情況看,秋末初冬氣溫在13℃左右時工作2h後,油溫升到25℃,床身導軌中凹約0.17mm/20m;夏季氣溫在35℃左右時工作2h後,油溫升到近60℃,床身導軌呈中凸0.67mm/20m,随着工作時間延長、氣溫上升,床身導軌中凸達0.80~0.90mm/20m。環境溫度在   高和   低時,床身導軌在垂直平面内的不直度誤差值可達1.20mm/20m,而靜壓導軌的間隙僅為0.06~0.08mm。這麼大的誤差必然導緻靜壓被破壞,局部導軌面相互摩擦、工作台阻力變大,使工作台出現爬行、抖動,解體後發現端面靜壓軸承已損壞。
  
  (2)由于工作台的爬行、抖動,靜壓蝸杆副的工作狀态變得惡劣,切削時工作台的巨大沖擊力破壞了蝸杆副和靜壓端面推力軸承的靜壓,靜壓的波動又反過來影響工作台進給的平穩性。
  
  (3)蝸母條表面SKC-3塗層的主要成分是石墨和聚四氟乙稀,該材料具有密度高、耐磨、自潤性好、摩擦因數小等特點。表面塗層的施工工藝操縱方便,精度高,但它是脆性材料,一旦受到較大的沖擊,輕易碎裂脫落。蝸杆副工作面的側隙為0.04~0.06mm,工作台的阻力變大、蝸杆副工作面靜壓的不穩定使工作台産生前後抖動,導緻蝸杆副工作面産生瞬間直接接觸,端面靜壓軸承工作面損壞、   蝸母條表面塗層碎裂脫落。
  
     次蝸母條表面塗層碎裂的另一原因是:蝸母條塗層在   次時碎裂脫落時,其鑄鐵基面被液壓油浸侵,因無法      而影響塗層修補時的粘着力,局部修補時表面無法達到精度要求影響了蝸杆靜壓的穩定性。
  
  (4)靜壓油因油溫升高,粘度變低,剛度下降。
  
  三、解決錯施
  
  (1)環境溫度變化太大,造成床身熱變形是工作台産生爬行、抖動的主要原因之一。由于該機床安裝在大車間内,短期内解決恒溫題目可能性不大。   從治理和維護上采取措施,根據季節變化及時地進行床身水平的檢測和調整,以保證工作台靜壓導軌副的間隙處于正常範圍内。
  
  (2)完善靜壓、潤滑油的恒溫控制系統。
  
  (3)改造蝸杆副結構(參見下圖)。

  
  ①原蝸杆的軸向定位采用端面靜壓軸承定位,由于受尺寸限制及其他各種因素,引起其載荷力不穩定,輕易使蝸杆産生軸向竄動,改為用單向推力圓柱滾子軸承定位。
  
  ②原蝸杆靜壓油采用配油環配油,配油環和蝸杆軸之間自由定心,易産生磨損,改為配油軸配油,軸配油在蝸杆内腔用轉動軸承定位,有效保證了同軸度。
  
  ③原蝸杆副靜壓腔設在蝸杆上,   改設計在蝸母條上,不但簡化加工工藝,并使油腔有效面積增大。
  
  ④原蝸母條鑄鐵工作基面光滑無锲溝,塗層附着力較差,蝸母條鑄鐵工作基面上增加多條锲溝,以增加塗層附着力。
  
  ⑤蝸母條塗層采用北京   機床廠研制的BNT-4材料(性能與德國SKC-3相同)和工藝。并在塗層内附加銅絲網膜,使塗層   具整體性,增加了塗層的剛性和抗沖擊性。
  
  ⑥利用怨蝸杆轉動箱,對相關尺寸合零件重新設計和加工,調整定位,改進蝸杆液壓系統。
  
  在北京   機床廠的大力支持下,上述改造曆經一個4生僅花費40萬元左右,龍門銑床工作台   恢複了正常工作餘度,改造獲得預期效果。
  
  四、結束語
  
  大型關鍵設備的正常與否直接影響企業的正常生産,因此關注設備的使用環境,利用點檢、定期檢查、狀态監測和診斷分析并依此進行預知性修理十分重要。引進設備的吸收、消化、分析,針對性的改造是進步設備利用率,延長其使用壽命的有效手段。此次改造實現了傳動蝸杆副的國産化,既進步了技術職員的水平,也為日後的維修工作提供了寶貴的經驗和支撐手段。把加強設備治理和有效的維修、改造結合起來是符合我國國情的,能   大地發揮設備效能。 
 

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