大型龍門銑床工作臺靜壓蝸桿的改進(jìn)技術(shù)
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大型龍門銑床工作臺靜壓蝸桿的改進(jìn)技術(shù)
當(dāng)今國內(nèi)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，重載、大型、高速、精密、自動化、多功能的加工機(jī)床擁有量越來越大。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、傳動效率高、抗振性能好、使用壽命長，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20m，工作臺寬3.5m、長l0m，工作臺床身采用閉式靜壓導(dǎo)軌，工作臺進(jìn)給采用靜壓蝸桿副傳動。自引進(jìn)安裝使用以來，使用情況基本良好。2001年夏季，工作臺移動時在局部位置抖動厲害，數(shù)控報警，無法正常生產(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)近三個月，耗資近70萬余元。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個半月，耗資近3萬元。2006年上半年，機(jī)床工作臺又出現(xiàn)抖動現(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。如何解決這個難題，已迫在眉睫。
＊ 技術(shù)研究與分析
通過對環(huán)境溫度、油溫及床身水平、工作對象、傳動結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等的檢測和診斷分析，認(rèn)為工作臺抖動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)動精度高、動態(tài)性能好，但該機(jī)床安裝在無恒溫車間內(nèi)，環(huán)境溫度變化大(杭州全年溫差高達(dá)43℃左右)。從實(shí)際檢測情況看，秋末初冬氣溫在13℃左右時工作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，隨著工作時間延長、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，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、工作臺阻力變大，使工作臺出現(xiàn)爬行、抖動，解體后發(fā)現(xiàn)端面靜壓軸承已損壞。
＊由于工作臺的爬行、抖動，靜壓蝸桿副的工作狀態(tài)變得惡劣，切削時工作臺的巨大沖擊力破壞了蝸桿副和靜壓端面推力軸承的靜壓，靜壓的波動又反過來影響工作臺進(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，工作臺的阻力變大、蝸桿副工作面靜壓的不穩(wěn)定使工作臺產(chǎn)生前后抖動，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_次時碎裂脫落時，其鑄鐵基面被液壓油浸侵，因無法__而影響涂層修補(bǔ)時的粘著力，局部修補(bǔ)時表面無法達(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)床工作采取錯施
＊環(huán)境溫度變化太大，造成床身熱變形是工作臺產(chǎn)生爬行、抖動的主要原因之一。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)變化及時地進(jìn)行床身水平的檢測和調(diào)整，以_工作臺靜壓導(dǎo)軌副的間隙處于正常范圍內(nèi)。
＊完善靜壓、潤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，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)動箱，對相關(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4生僅花費(fèi)40萬元左右，龍門銑床工作臺_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，針對性的改造是提高設(shè)備利用率，延長其使用壽命的有效手段。此次改造實(shí)現(xiàn)了傳動蝸桿副的國產(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)合起來是符合我國國情的，能_地發(fā)揮設(shè)備效能。
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1996年從德國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20m，工作臺寬3.5m、長l0m，工作臺床身采用閉式靜壓導(dǎo)軌，工作臺進(jìn)給采用靜壓蝸桿副傳動。自引進(jìn)安裝使用以來，使用情況基本良好。2001年夏季，工作臺移動時在局部位置抖動厲害，數(shù)控報警，無法正常生產(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)近三個月，耗資近70萬余元。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個半月，耗資近3萬元。2006年上半年，機(jī)床工作臺又出現(xiàn)抖動現(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。如何解決這個難題，已迫在眉睫。
＊ 技術(shù)研究與分析
通過對環(huán)境溫度、油溫及床身水平、工作對象、傳動結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等的檢測和診斷分析，認(rèn)為工作臺抖動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)動精度高、動態(tài)性能好，但該機(jī)床安裝在無恒溫車間內(nèi)，環(huán)境溫度變化大(杭州全年溫差高達(dá)43℃左右)。從實(shí)際檢測情況看，秋末初冬氣溫在13℃左右時工作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，隨著工作時間延長、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，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、工作臺阻力變大，使工作臺出現(xiàn)爬行、抖動，解體后發(fā)現(xiàn)端面靜壓軸承已損壞。
＊由于工作臺的爬行、抖動，靜壓蝸桿副的工作狀態(tài)變得惡劣，切削時工作臺的巨大沖擊力破壞了蝸桿副和靜壓端面推力軸承的靜壓，靜壓的波動又反過來影響工作臺進(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，工作臺的阻力變大、蝸桿副工作面靜壓的不穩(wěn)定使工作臺產(chǎn)生前后抖動，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_次時碎裂脫落時，其鑄鐵基面被液壓油浸侵，因無法__而影響涂層修補(bǔ)時的粘著力，局部修補(bǔ)時表面無法達(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)床工作采取錯施
＊環(huán)境溫度變化太大，造成床身熱變形是工作臺產(chǎn)生爬行、抖動的主要原因之一。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)變化及時地進(jìn)行床身水平的檢測和調(diào)整，以_工作臺靜壓導(dǎo)軌副的間隙處于正常范圍內(nèi)。
＊完善靜壓、潤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，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)動箱，對相關(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4生僅花費(fèi)40萬元左右，龍門銑床工作臺_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，針對性的改造是提高設(shè)備利用率，延長其使用壽命的有效手段。此次改造實(shí)現(xiàn)了傳動蝸桿副的國產(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)合起來是符合我國國情的，能_地發(fā)揮設(shè)備效能。
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