大型龍門銑床工作臺(tái)靜壓蝸桿的改進(jìn)技術(shù)
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大型龍門銑床工作臺(tái)靜壓蝸桿的改進(jìn)技術(shù)
當(dāng)今國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，重載、大型、高速、精密、自動(dòng)化、多功能的加工機(jī)床擁有量越來(lái)越大。由于這些機(jī)床具有尺寸大、重量大、精度要求高等特點(diǎn)，所以對(duì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境、控制等都提出了_的要求。靜壓技術(shù)是這類機(jī)床普遍采用的_技術(shù)之一，其特點(diǎn)是摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、抗振性能好、使用壽命長(zhǎng)，而且具有平均誤差的作用。但靜壓技術(shù)的應(yīng)用效果與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件的制造工藝和精度、裝配精度、環(huán)境溫度等等密切相關(guān)。
1996年從德國(guó)SCHIE6S公司引進(jìn)的CFZ-35數(shù)控龍門銑機(jī)床是杭州汽輪機(jī)股份有限公司關(guān)鍵設(shè)備之一，該機(jī)床床身長(zhǎng)20m，工作臺(tái)寬3.5m、長(zhǎng)l0m，工作臺(tái)床身采用閉式靜壓導(dǎo)軌，工作臺(tái)進(jìn)給采用靜壓蝸桿副傳動(dòng)。自引進(jìn)安裝使用以來(lái)，使用情況基本良好。2001年夏季，工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)在局部位置抖動(dòng)厲害，數(shù)控報(bào)警，無(wú)法正常生產(chǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主要是蝸母條表面SKC-3涂層多處脫落所致。安排了專項(xiàng)修理，由德國(guó)SCHIESS公司拆下全部蝸母條處理后重新澆灌SKC-3涂層，并重新安裝調(diào)整后恢復(fù)正常生產(chǎn)。停機(jī)近三個(gè)月，耗資近70萬(wàn)余元。2004年夏季又出現(xiàn)同樣故障，蝸母條表面涂層又有多處脫落，由于生產(chǎn)繁忙，自行采取用SKC-3涂料進(jìn)行局部修補(bǔ)，勉強(qiáng)恢復(fù)生產(chǎn)。停機(jī)1個(gè)半月，耗資近3萬(wàn)元。2006年上半年，機(jī)床工作臺(tái)又出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，蝸母條表面涂層大量脫落，機(jī)床面臨停止使用的狀況。如何解決這個(gè)難題，已迫在眉睫。
＊ 技術(shù)研究與分析
通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度、油溫及床身水平、工作對(duì)象、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等的檢測(cè)和診斷分析，認(rèn)為工作臺(tái)抖動(dòng)及蝸母條涂層碎裂脫落現(xiàn)象主要是由下列原因引起的。
＊閉式靜壓導(dǎo)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(yùn)動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)性能好，但該機(jī)床安裝在無(wú)恒溫車間內(nèi)，環(huán)境溫度變化大(杭州全年溫差高達(dá)43℃左右)。從實(shí)際檢測(cè)情況看，秋末初冬氣溫在13℃左右時(shí)工作2h后，油溫升到25℃，床身導(dǎo)軌中凹約0.17mm/20m；夏季氣溫在35℃左右時(shí)工作2h后，油溫升到近60℃，床身導(dǎo)軌呈中凸0.67mm/20m，隨著工作時(shí)間延長(zhǎng)、氣溫上升，床身導(dǎo)軌中凸達(dá)0.80～0.90mm/20m。環(huán)境溫度在_和_時(shí)，床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的不直度誤差值可達(dá)1.20mm/20m，而靜壓導(dǎo)軌的間隙僅為0.06～0.08mm。這么大的誤差必然導(dǎo)致靜壓被破壞，局部導(dǎo)軌面相互摩擦、工作臺(tái)阻力變大，使工作臺(tái)出現(xiàn)爬行、抖動(dòng)，解體后發(fā)現(xiàn)端面靜壓軸承已損壞。
＊由于工作臺(tái)的爬行、抖動(dòng)，靜壓蝸桿副的工作狀態(tài)變得惡劣，切削時(shí)工作臺(tái)的巨大沖擊力破壞了蝸桿副和靜壓端面推力軸承的靜壓，靜壓的波動(dòng)又反過(guò)來(lái)影響工作臺(tái)進(jìn)給的平穩(wěn)性。＊蝸母條表面SKC-3涂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(rùn)性好、摩擦因數(shù)小等特點(diǎn)。表面涂層的施工工藝操作方便，精度高，但它是脆性材料，一旦受到_大的沖擊，容易碎裂脫落。蝸桿副工作面的側(cè)隙為0.04～0.06mm，工作臺(tái)的阻力變大、蝸桿副工作面靜壓的不穩(wěn)定使工作臺(tái)產(chǎn)生前后抖動(dòng)，導(dǎo)致蝸桿副工作面產(chǎn)生瞬間直接接觸，端面靜壓軸承工作面損壞、_終蝸母條表面涂層碎裂脫落。
_次蝸母條表面涂層碎裂的另一原因是：蝸母條涂層在_次時(shí)碎裂脫落時(shí)，其鑄鐵基面被液壓油浸侵，因無(wú)法__而影響涂層修補(bǔ)時(shí)的粘著力，局部修補(bǔ)時(shí)表面無(wú)法達(dá)到精度要求影響了蝸桿靜壓的穩(wěn)定性。
＊ 靜壓油因油溫升高，粘度變低，剛度下降。
機(jī)床工作采取錯(cuò)施
＊環(huán)境溫度變化太大，造成床身熱變形是工作臺(tái)產(chǎn)生爬行、抖動(dòng)的主要原因之一。由于該機(jī)床安裝在大車間內(nèi)，短期內(nèi)解決恒溫問(wèn)題可能性不大。必需從管理和維護(hù)上采取措施，根據(jù)季節(jié)變化及時(shí)地進(jìn)行床身水平的檢測(cè)和調(diào)整，以_工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌副的間隙處于正常范圍內(nèi)。
＊完善靜壓、潤(rùn)滑油的恒溫控制系統(tǒng)。
＊改造蝸桿副結(jié)構(gòu)
＊原蝸桿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(wěn)定，容易使蝸桿產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，改為用單向推力圓柱滾子軸承定位。
＊原蝸桿靜壓油采用配油環(huán)配油，配油環(huán)和蝸桿軸之間自由定心，易產(chǎn)生磨損，改為配油軸配油，軸配油在蝸桿內(nèi)腔用滾動(dòng)軸承定位，有效_了同軸度。
＊原蝸桿副靜壓腔設(shè)在蝸桿上，更改設(shè)計(jì)在蝸母條上，不但簡(jiǎn)化加工工藝，并使油腔有效面積增大。
＊原蝸母條鑄鐵工作基面光滑無(wú)鍥溝，涂層附著力_差，蝸母條鑄鐵工作基面上增加多條鍥溝，以增加涂層附著力。
＊蝸母條涂層采用北京_機(jī)床廠研制的BNT-4材料(性能與德國(guó)SKC-3相同)和工藝。并在涂層內(nèi)附加銅絲網(wǎng)膜，使涂層更具整體性，增加了涂層的剛性和抗沖擊性。
＊利用怨蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)箱，對(duì)相關(guān)尺寸合零件重新設(shè)計(jì)和加工，調(diào)整定位，改進(jìn)蝸桿液壓系統(tǒng)。
在北京_機(jī)床廠的大力支持下，上述改造歷經(jīng)一個(gè)4生僅花費(fèi)40萬(wàn)元左右，龍門銑床工作臺(tái)_恢復(fù)了正常工作余度，改造獲得預(yù)期效果。
大型機(jī)床設(shè)備的正常運(yùn)作直接影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，因此關(guān)注設(shè)備的使用環(huán)境，利用點(diǎn)檢、定期檢查、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷分析并依此進(jìn)行預(yù)知性修理_重要。引進(jìn)設(shè)備的吸收、消化、分析，針對(duì)性的改造是提高設(shè)備利用率，延長(zhǎng)其使用壽命的有效手段。此次改造實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)蝸桿副的國(guó)產(chǎn)化，既提高了技術(shù)人員的水平，也為日后的維修工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和支撐手段。把加強(qiáng)設(shè)備管理和有效的維修、改造結(jié)合起來(lái)是符合我國(guó)國(guó)情的，能_地發(fā)揮設(shè)備效能。
_機(jī)械大型機(jī)床請(qǐng)瀏覽，機(jī)床工作臺(tái)，大型機(jī)床 ，機(jī)床鑄件，數(shù)控機(jī)床鑄件
1996年從德國(guó)SCHIE6S公司引進(jìn)的CFZ-35數(shù)控龍門銑機(jī)床是杭州汽輪機(jī)股份有限公司關(guān)鍵設(shè)備之一，該機(jī)床床身長(zhǎng)20m，工作臺(tái)寬3.5m、長(zhǎng)l0m，工作臺(tái)床身采用閉式靜壓導(dǎo)軌，工作臺(tái)進(jìn)給采用靜壓蝸桿副傳動(dòng)。自引進(jìn)安裝使用以來(lái)，使用情況基本良好。2001年夏季，工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)在局部位置抖動(dòng)厲害，數(shù)控報(bào)警，無(wú)法正常生產(chǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主要是蝸母條表面SKC-3涂層多處脫落所致。安排了專項(xiàng)修理，由德國(guó)SCHIESS公司拆下全部蝸母條處理后重新澆灌SKC-3涂層，并重新安裝調(diào)整后恢復(fù)正常生產(chǎn)。停機(jī)近三個(gè)月，耗資近70萬(wàn)余元。2004年夏季又出現(xiàn)同樣故障，蝸母條表面涂層又有多處脫落，由于生產(chǎn)繁忙，自行采取用SKC-3涂料進(jìn)行局部修補(bǔ)，勉強(qiáng)恢復(fù)生產(chǎn)。停機(jī)1個(gè)半月，耗資近3萬(wàn)元。2006年上半年，機(jī)床工作臺(tái)又出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，蝸母條表面涂層大量脫落，機(jī)床面臨停止使用的狀況。如何解決這個(gè)難題，已迫在眉睫。
＊ 技術(shù)研究與分析
通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度、油溫及床身水平、工作對(duì)象、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等的檢測(cè)和診斷分析，認(rèn)為工作臺(tái)抖動(dòng)及蝸母條涂層碎裂脫落現(xiàn)象主要是由下列原因引起的。
＊閉式靜壓導(dǎo)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(yùn)動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)性能好，但該機(jī)床安裝在無(wú)恒溫車間內(nèi)，環(huán)境溫度變化大(杭州全年溫差高達(dá)43℃左右)。從實(shí)際檢測(cè)情況看，秋末初冬氣溫在13℃左右時(shí)工作2h后，油溫升到25℃，床身導(dǎo)軌中凹約0.17mm/20m；夏季氣溫在35℃左右時(shí)工作2h后，油溫升到近60℃，床身導(dǎo)軌呈中凸0.67mm/20m，隨著工作時(shí)間延長(zhǎng)、氣溫上升，床身導(dǎo)軌中凸達(dá)0.80～0.90mm/20m。環(huán)境溫度在_和_時(shí)，床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的不直度誤差值可達(dá)1.20mm/20m，而靜壓導(dǎo)軌的間隙僅為0.06～0.08mm。這么大的誤差必然導(dǎo)致靜壓被破壞，局部導(dǎo)軌面相互摩擦、工作臺(tái)阻力變大，使工作臺(tái)出現(xiàn)爬行、抖動(dòng)，解體后發(fā)現(xiàn)端面靜壓軸承已損壞。
＊由于工作臺(tái)的爬行、抖動(dòng)，靜壓蝸桿副的工作狀態(tài)變得惡劣，切削時(shí)工作臺(tái)的巨大沖擊力破壞了蝸桿副和靜壓端面推力軸承的靜壓，靜壓的波動(dòng)又反過(guò)來(lái)影響工作臺(tái)進(jìn)給的平穩(wěn)性。＊蝸母條表面SKC-3涂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(rùn)性好、摩擦因數(shù)小等特點(diǎn)。表面涂層的施工工藝操作方便，精度高，但它是脆性材料，一旦受到_大的沖擊，容易碎裂脫落。蝸桿副工作面的側(cè)隙為0.04～0.06mm，工作臺(tái)的阻力變大、蝸桿副工作面靜壓的不穩(wěn)定使工作臺(tái)產(chǎn)生前后抖動(dòng)，導(dǎo)致蝸桿副工作面產(chǎn)生瞬間直接接觸，端面靜壓軸承工作面損壞、_終蝸母條表面涂層碎裂脫落。
_次蝸母條表面涂層碎裂的另一原因是：蝸母條涂層在_次時(shí)碎裂脫落時(shí)，其鑄鐵基面被液壓油浸侵，因無(wú)法__而影響涂層修補(bǔ)時(shí)的粘著力，局部修補(bǔ)時(shí)表面無(wú)法達(dá)到精度要求影響了蝸桿靜壓的穩(wěn)定性。
＊ 靜壓油因油溫升高，粘度變低，剛度下降。
機(jī)床工作采取錯(cuò)施
＊環(huán)境溫度變化太大，造成床身熱變形是工作臺(tái)產(chǎn)生爬行、抖動(dòng)的主要原因之一。由于該機(jī)床安裝在大車間內(nèi)，短期內(nèi)解決恒溫問(wèn)題可能性不大。必需從管理和維護(hù)上采取措施，根據(jù)季節(jié)變化及時(shí)地進(jìn)行床身水平的檢測(cè)和調(diào)整，以_工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌副的間隙處于正常范圍內(nèi)。
＊完善靜壓、潤(rùn)滑油的恒溫控制系統(tǒng)。
＊改造蝸桿副結(jié)構(gòu)
＊原蝸桿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(wěn)定，容易使蝸桿產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，改為用單向推力圓柱滾子軸承定位。
＊原蝸桿靜壓油采用配油環(huán)配油，配油環(huán)和蝸桿軸之間自由定心，易產(chǎn)生磨損，改為配油軸配油，軸配油在蝸桿內(nèi)腔用滾動(dòng)軸承定位，有效_了同軸度。
＊原蝸桿副靜壓腔設(shè)在蝸桿上，更改設(shè)計(jì)在蝸母條上，不但簡(jiǎn)化加工工藝，并使油腔有效面積增大。
＊原蝸母條鑄鐵工作基面光滑無(wú)鍥溝，涂層附著力_差，蝸母條鑄鐵工作基面上增加多條鍥溝，以增加涂層附著力。
＊蝸母條涂層采用北京_機(jī)床廠研制的BNT-4材料(性能與德國(guó)SKC-3相同)和工藝。并在涂層內(nèi)附加銅絲網(wǎng)膜，使涂層更具整體性，增加了涂層的剛性和抗沖擊性。
＊利用怨蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)箱，對(duì)相關(guān)尺寸合零件重新設(shè)計(jì)和加工，調(diào)整定位，改進(jìn)蝸桿液壓系統(tǒng)。
在北京_機(jī)床廠的大力支持下，上述改造歷經(jīng)一個(gè)4生僅花費(fèi)40萬(wàn)元左右，龍門銑床工作臺(tái)_恢復(fù)了正常工作余度，改造獲得預(yù)期效果。
大型機(jī)床設(shè)備的正常運(yùn)作直接影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，因此關(guān)注設(shè)備的使用環(huán)境，利用點(diǎn)檢、定期檢查、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷分析并依此進(jìn)行預(yù)知性修理_重要。引進(jìn)設(shè)備的吸收、消化、分析，針對(duì)性的改造是提高設(shè)備利用率，延長(zhǎng)其使用壽命的有效手段。此次改造實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)蝸桿副的國(guó)產(chǎn)化，既提高了技術(shù)人員的水平，也為日后的維修工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和支撐手段。把加強(qiáng)設(shè)備管理和有效的維修、改造結(jié)合起來(lái)是符合我國(guó)國(guó)情的，能_地發(fā)揮設(shè)備效能。
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