進給傳動系統(tǒng)是數(shù)控機床的主要組成部分之一.它承擔了數(shù)控機床各直線、回轉(zhuǎn)坐標軸的定位和切削進給:進給傳動系統(tǒng)精度的高低將直接影響到數(shù)控機床的加工精度.因此數(shù)控機床對其進給系統(tǒng)提出如下要求:1)高的傳動精度與定位精度;2)寬的進給調(diào)速范圍;3)響應速度要快;4)無間隙傳動;5)穩(wěn)定性好,壽命長;6)使用維護方便。因此數(shù)控機床進給運動系統(tǒng).尤其是輪廓控制的進給運動系統(tǒng).必須對進給運動位置和運動速度兩個方面同時實現(xiàn)自動控制.且要求有較高的定位精度和良好的動態(tài)響應特性。一個典型數(shù)控機床控制的進給系統(tǒng).一般由進給驅(qū)動裝置、機械傳動裝置及檢測反饋元件等幾部分組成。機械傳動裝置是指將驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_直線運動的整個機械傳動鏈,主要包括進給傳動軸及導向元件即導軌。數(shù)控機床導軌的功用是起導向及支承作用.而進給軸則影響機床的傳動精度和定位精度;它們自身的精度、剛度及結構形式等都對數(shù)控機床的加工精度有直接影響。
1 進給軸的基本組成
在數(shù)控機床的機械傳動裝置中,直線進給運動主要有橫向、縱向及垂直3個方向。即x、y、z 3個方向;其中數(shù)控車床的進給軸為x、z軸。數(shù)控銑床或加工中心為x、y、z 3個軸,不管是數(shù)控車床還是加工中心機床.它們在水平面上的橫向、縱向進給軸的結構基本上相同,它主要由傳動部件和支撐部件等組成;而垂直方向進給軸的安裝因需要考慮絲杠的自鎖,防止突然斷電造成的主軸箱下滑。所以必須加裝制動裝置。
1.1 傳動部件
目前中小型數(shù)控機床傳動部件一般都是通過滾珠絲杠副將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的直線運動。滾珠絲杠副作為數(shù)控機床主要的傳動部件.
具有傳動效率高、傳動靈敏、穩(wěn)定性好、高剛度、高壽命等特點。目前滾珠絲杠副已經(jīng)實現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn),其本身的制造精度已經(jīng)相當高.但它安裝與調(diào)試的好壞將直接影響到數(shù)控機床的定位精度和重復定位精度.zui后影響機床的加工精度。
1.2 支撐部件
支撐部件主要有支撐絲杠的軸承座和軸承組成.而數(shù)控機床進給系統(tǒng)的精度除了取決于滾珠絲杠副的精度外,還必須考慮絲杠兩端的支撐方式。滾珠絲杠副的支撐方式一般有:1)一端固定,一端自由;2)一端固定。一端游動;3)兩端固定。由于兩端固定方式有較高的位移精度和剛度.因此在精度要求高的數(shù)控機床中廣泛采用。支撐用軸承一般采用推力角接觸球軸承和深溝球軸承。有時也將兩種軸承組合使用。
2 進給軸的安裝檢測方法
由于數(shù)控機床橫向、縱向進給軸的安裝與檢測方法基本相同,知識縱向軸主要是驅(qū)動床鞍進行縱向進給運動,行程相對長;橫向進給軸主要是驅(qū)動刀塔(或工作臺)進行橫向進給運動,行程教短,且一般安裝在縱向床鞍上面,所以縱向進給軸的安裝與檢測方法具有一定代表性。這里以gls-150數(shù)控車床的z向進給軸安裝與檢測方法為例,介紹數(shù)控機床進給軸的安裝與檢測方法。
程泰公司gls-150數(shù)控車床是一種大馬力、高剛性結構的臥式車削中心機床,具有率加工能力,可在同一機臺進行車、銑等復合加工,也可對端面和圓柱面進行輪廓銑切。在gls-150數(shù)控車床中,滾珠絲杠的前后支撐基本都采用了兩端固定的支撐方式,前段固定采用了電機座,后端采用了軸承座,見圖2。
2.1 電機座、軸承座的安裝與檢測
1)將電機座、軸承座清洗干凈。
2)將兩根測試棒分別放在前后兩端電機座、軸承座中.并分別蓋上壓蓋,測試棒大端直徑為12.5mm,小端直徑為11.6mm。
3)將前后端電機座、軸承座分別安裝在機床床身上。使用扭力扳手進行鎖緊時,必須按照對角方式進行鎖緊,扭矩為78.4mm。不同的機床扭矩大小不同。
4)將兩根測試棒分別放置在電機座、軸承座中并蓋上壓蓋。
5)將裝有千分表和磁性座的滑動平板固定于基準導軌上,如果是線軌就鎖在滑塊上。
6)將千分表測頭分別觸及兩根測試棒的表面,使其在測試棒軸向垂直平面內(nèi)的母線時和水平面的母線n上移動,由一端向另一端平順移動平板。檢測兩測試棒對床身導軌的平行度.測量過程見圖4,測量項目見表1。
7)根據(jù)步驟6測得尺寸后將其高點鏟除,具體做法為:由于電機座、軸承座的底面都已經(jīng)加工好。因此只能對床身上的安裝面進行鏟刮.或者修磨軸承座的墊片,一般以軸向垂直面肘線低的軸承座為基準,鏟刮另一個軸承座的安裝面.將結合面的高點鏟除,電機座或軸承座與床身的結合面要求緊密,0.02 mm的塞尺不可入.保證接觸面積:長>70%。寬>45%,且接觸點數(shù)12/(25 mmx25 mm),直到符合表1的要求為止。
注意:在表1中對項次l進行檢測時,b、c端相對于口、d在300mm的長度上可以有小于0.01mm的上翹量,主要是考慮到安裝絲杠后,絲杠在自重的作用下有一定的下垂,所以允許安裝絲杠前軸承座有上翹量。
8)不斷校正電機座、軸承座在軸向垂直平面和水平面內(nèi)對導軌的平行度,直到保證均在0.01mm以內(nèi)為止,并固定鏟刮后的軸承座。
9)各電機座、軸承座找好精度后,配作定位錐銷孔。一般為4處,鉆鉸孔徑為10mm。保證錐銷接觸率在兩結合處為60%。
10)合格后填寫數(shù)控車床檢驗記錄表。
2.2滾珠絲杠副的安裝與檢測
為了保證滾珠絲杠副的安裝精度,首先應該保證電機座和后端軸承座的精度,因此裝配好的軸承座一般不需拆下.但有的機床需要拆下,這里主要介紹不需拆卸軸承座的安裝方法。
1)將各部零件清潔擦拭并修除毛邊。
2)將即將安裝的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動球帽檢查順暢度,并用元塵紙將多余油擦拭干凈。
3)按照裝配圖5各個零件的順序組裝。
(1)滾珠絲杠的左側(cè)軸端即電機座端的安裝:首先將軸承、隔環(huán)及鎖緊螺母裝到電機座內(nèi),軸承安裝時雙列軸承的排列方式為背靠背,同時涂抹潤滑脂nub,要求涂抹均勻,為軸承空間容積的1/10~1/3。然后將絲杠的軸端插入到電機座內(nèi).鎖緊圓螺母擠承的內(nèi)環(huán),直至左側(cè)軸承的內(nèi)環(huán)與絲杠的軸肩緊密接觸的時候為止。zui后安裝壓蓋.用螺釘緊吲壓蓋,力矩扳手扭矩為58.8 nm,這時壓蓋的法蘭邊與軸承外圈的右側(cè)端之間應該有0.03~0.05 mm的預壓量.用深度規(guī)測量軸承端面到電機座端面的深度.檢測壓蓋處高度。保證預壓量,否則要拆f壓蓋對其進行配磨。
(2)滾珠絲杠右側(cè)軸端即軸承座端的安裝:先將左側(cè)軸端即電機座端的壓蓋打開,然后將軸承、內(nèi)外隔環(huán)及鎖緊螺母裝到絲杠右側(cè)軸端。安裝方法與左端相同,將絲杠的軸端壓入到軸承座內(nèi),然后在絲杠上鎖緊圓螺母擠承的隔環(huán),裝上左側(cè)軸端即電機座端的壓蓋,直至左側(cè)軸承的內(nèi)環(huán)與絲杠的軸肩緊密接觸的時候為止。注意的是要將軸承的內(nèi)外隔環(huán)全部壓緊,這樣就對絲杠施加了預緊力。
由于本絲杠采用的是兩端固定的支撐方式,因此必須通過施加預緊力進行預拉伸。根據(jù)圖紙的要求,本產(chǎn)品要求的預緊力通過計算得出應將絲杠預拉伸長約0.03 mm。可以通過將千分表壓在絲杠端頭上,然后安裝鎖緊圓螺母時用力鎖緊,當絲杠伸長約0.03 mm即可。鎖緊圓螺母鎖緊后,螺母后方的防松固定螺絲也需鎖緊,扭力為一定值。注意:鎖緊兩端螺母的時候不要一次鎖死。
4)檢測滾珠絲杠副精度并進行校正。檢測絲杠在垂直平面同導軌副的平行度。檢測絲杠在水平平面內(nèi)導軌副的平行度。檢測如圖6所示。由于安裝絲杠前兩個導軌的精度事先要調(diào)整好,因此在安裝絲杠時就可以將其作為基準來調(diào)整絲杠的位置精度。通過對兩個方向的調(diào)整zui終確定滾珠絲杠副的位置,用千分表校正絲杠位置,直至在合格范圍內(nèi)。zui后再次鎖緊網(wǎng)螺母,同時扭緊螺母后方的防松固定螺絲。
5)安裝緩沖塊。絲杠兩端安裴緩沖塊.并將絲杠擦拭干凈.保持緩沖塊緩沖面平整。
6)安裝完成后.填寫數(shù)控車床縫杠檢驗紀錄表。
3 結論
進給軸的安裝與檢測是數(shù)控機床裝配過程中非常重要的環(huán)節(jié),而軸承座、滾珠絲杠副的安裝與檢測又是進給軸安裝的主要工作,按照上述方法裝配的進給軸*達到了gls-150數(shù)控車床當初的設計要求,為其它相關設備進給軸的安裝與檢測提供了很好的借鑒。