超重型靜壓工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析論文
隨著航空、航天、航舶、冶金、礦山、核工業(yè)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)超重型、超大型、高精度、高可靠性、高自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床設(shè)備的需求劇增，在此市場(chǎng)情況下，研發(fā)超重型加工機(jī)床成為機(jī)床生產(chǎn)廠家的主要方向。
當(dāng)今我國(guó)生產(chǎn)的工作臺(tái)一般采用整體結(jié)構(gòu)，直徑加大后鑄造、起重、運(yùn)輸均沒有能力實(shí)現(xiàn)，如果采用兩瓣工作臺(tái)結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用到超重型、超大型工作臺(tái)時(shí)連接剛度不足，導(dǎo)致加工精度無法滿足使用要求。傳統(tǒng)的工作臺(tái)導(dǎo)軌都是單圈靜壓導(dǎo)軌，在應(yīng)用到超重載型、超大型數(shù)控機(jī)床時(shí)，其承載能力嚴(yán)重不足。
為解決上述問題，通過強(qiáng)大三維造型功能的UG軟件對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)其原有結(jié)構(gòu)及新結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并建立數(shù)學(xué)模型，指出求解方程的基本假設(shè)及技術(shù)條件。針對(duì)實(shí)際模型確定影響工作臺(tái)承載能力及連接剛度的各種因素、影響規(guī)律及影響大小，從而確定最佳參數(shù)。筆者所在單位通過以上分析，開發(fā)研制了超大超重型的工作臺(tái)。
1 超重型靜壓工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)介紹
中間圓形工作臺(tái)3 裝在兩個(gè)半圓形工作臺(tái)1、2 的內(nèi)孔中，通過螺釘進(jìn)行連接，楔塊4 放到中間圓形工作臺(tái)3與半圓形工作臺(tái)1、2的配合斜面處，通過擰緊螺釘11，使楔塊4向下移動(dòng)，從而使中間圓形工作臺(tái)3與半圓形工作臺(tái)1、2張緊，保證精密連接，楔塊5 也放到中間圓心工作臺(tái)3與半型工作臺(tái)1、2的配合斜面處，通過擰緊螺釘12，使楔塊5向上移動(dòng)，從而使中間圓形工作臺(tái)3與半圓形工作臺(tái)1、2張緊，保證精密連接，這樣通過上下擠壓，使三塊工作臺(tái)的連接剛度大大增加，在工作臺(tái)底座6 上開有雙圈靜壓導(dǎo)軌油槽，靜壓油槽連續(xù)布置，可以保證承受大載荷。外圈靜壓導(dǎo)軌7 直徑Φ 7 000 mm～Φ 6 200 mm，共有24 個(gè)靜壓油腔連續(xù)布置，內(nèi)圈靜壓導(dǎo)軌8 直徑Φ 3 100 mm～Φ 2 380mm，共有12個(gè)靜壓油腔連續(xù)布置，內(nèi)外圈導(dǎo)軌上各裝有均布的3 個(gè)油膜測(cè)厚裝置9 和1個(gè)測(cè)量溫度裝置10，將測(cè)得溫度信號(hào)及油膜厚度信號(hào)傳到操縱臺(tái)上，隨時(shí)顯示工作臺(tái)溫度及油膜厚度，當(dāng)溫度超過5℃ 或溫升超過25 ℃ 時(shí)或油膜低于0.04 mm時(shí)報(bào)警，自動(dòng)停止主傳動(dòng)，將工作臺(tái)停穩(wěn)后，關(guān)閉液壓泵電機(jī)。
2 靜壓導(dǎo)軌液壓系統(tǒng)
工作臺(tái)采用內(nèi)外圈雙靜壓導(dǎo)軌內(nèi)圈有12個(gè)靜壓腔，外圈有24 個(gè)靜壓腔。內(nèi)外圈分別由一套變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單、雙聯(lián)齒輪泵提供靜壓系統(tǒng)用油，經(jīng)高精度等流量齒輪分油器分別注入各油腔，采用單腔單泵式恒流靜壓供油。底座靜壓導(dǎo)軌上均布設(shè)有3 個(gè)位移傳感器，可隨時(shí)監(jiān)控導(dǎo)軌處油膜厚度，因提供靜壓油的液壓泵是由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，由于承載重量、工作臺(tái)轉(zhuǎn)速、切削力、工作環(huán)境溫度等不同造成油膜厚度的改變，可通過位移傳感器經(jīng)計(jì)算機(jī)控制重新修整電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到靜壓浮升值的穩(wěn)定，滿足工作臺(tái)承載的高剛度要求。
其中，導(dǎo)軌靜壓系統(tǒng)的保護(hù)壓力由溢流閥6 設(shè)定，壓力繼電器8 是當(dāng)壓力異常時(shí)發(fā)出信號(hào)。單向閥13 是防止雙聯(lián)泵12 互相串油而設(shè)定的。多點(diǎn)齒輪分油器10 是把相應(yīng)液壓泵的油液等量地分給靜壓油腔。流量發(fā)訊器是監(jiān)視液壓油是否通過，如果沒有發(fā)出通過信號(hào)，工作臺(tái)就不能旋轉(zhuǎn)，否則將研傷工作臺(tái)。
3 結(jié)語
工作臺(tái)在滿足鑄造、起重、運(yùn)輸要求的前提下，實(shí)現(xiàn)超重型、超大型工作臺(tái)的分半聯(lián)接，工作臺(tái)導(dǎo)軌采用雙圈靜壓導(dǎo)軌，該項(xiàng)目的研究，一是可帶動(dòng)我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品向高精度方向發(fā)展;二是為所服務(wù)的國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)提供精良的先進(jìn)設(shè)備，替代進(jìn)口設(shè)備，具有良好的`經(jīng)濟(jì)效益;三是可抵制入世對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的沖擊，增強(qiáng)企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
該工作臺(tái)的成功研制，為我國(guó)的核電工業(yè)、大型盾構(gòu)機(jī)、海洋石油平臺(tái)、船舶工業(yè)、礦山、冶金等這些工業(yè)的重型、關(guān)鍵零件的加工提供強(qiáng)有力的保證，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，該工作臺(tái)在超重型數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)有廣闊的應(yīng)用前景。
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