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镗铣床的滑枕挠度补偿装置及镗铣床

浏览量: 发布时间:2025-04-29 00:04:03 作者: 安博体育在线登录官网

  

镗铣床的滑枕挠度补偿装置及镗铣床

  连接所述镗铣床的鞍座和滑枕座的第一连杆机构,所述第一连杆机构包括芯轴和圆柱

  滚子轴承,所述芯轴的一端与所述鞍座固定连接,所述芯轴的另一端与所述圆柱滚子轴承

  的内圈配合连接,所述圆柱滚子轴承固定在所述滑枕座上,以使所述滑枕座能够绕所述第

  包括关节轴承和销轴的第二连杆机构,所述销轴的一端与所述滑枕座连接,所述销轴

  的另一端与所述关节轴承的内圈配合连接,所述关节轴承的外圈与所述驱动电机的动力输

  其中,所述第二连杆机构的延伸方向与所述镗铣床的滑枕伸缩方向平行,所述驱动电

  机用于驱动所述第二连杆机构以使得所述滑枕座绕所述第一连杆机构旋转以补偿滑枕挠

  式中,n‑驱动电机转数,i‑减速机减速比,x‑滑枕前端扰度,l‑滑枕坐标,p‑丝杠导程,

  2.根据权利要求1所述的装置,其特征是,包括:与所述驱动电机连接的滚珠丝杠螺

  母副和与所述关节轴承的外圈配合连接的螺母座;其中,所述滚珠丝杠螺母副的螺母与所

  3.根据权利要求2所述的装置,其特征是,包括:减速机和联轴器,所述驱动电机通过

  4.根据权利要求1‑3中任一项所述的装置,其特征是,还包括用于约束所述滑枕座相

  5.根据权利要求4所述的装置,其特征是,所述约束构件包括一对分别安装在所述鞍

  座和所述滑枕座上的勾型板,所述一对勾型板以勾连的方式相互配合,以限制所述滑枕座

  6.根据权利要求5所述的装置,其特征是,所述一对勾型板之间设置有减振元件。

  7.一种镗铣机床,包括如权利要求1‑6中任一项所述的镗铣床的滑枕挠度补偿装置。

  件(如垂直铣头、万能铣头、伸长铣头、平旋盘等)时,随着滑枕伸出量的增加,滑枕自重、整

  个主轴箱的重心变化以及Y、Z轴导轨副的微量变形会使滑枕前端产生向下的挠曲变形,这

  不仅对零件的加工精度产生一定的影响,还会影响机床的常规使用的寿命,所以必须对滑枕的挠曲变形

  后拽补偿机构是由伺服电机、蜗轮蜗杆减速箱、滚珠丝杠副、钢丝绳及滑轮组成一个闭式的

  机械式伺服平衡系统。该机构的基础原理是当滑枕移动引起重心变化时,伺服平衡系统会

  按照预先设定的挠曲变形数控补偿程序最终驱动与滚珠丝杠相连接的钢丝绳伸缩,实现非

  线性的滑枕伺服平衡补偿,从而补偿因滑枕伸缩后重心变化引起的扰度。此机构由于钢丝

  绳受力会拉长,响应速度慢,而且只能补偿主轴箱的重心变化以及Y轴导轨副的微量变形引

  所述第二连杆机构的第二端与所述滑枕座连接;其中,所述第二连杆机构的延伸方向与所

  述镗铣床的滑枕伸缩方向平行,所述驱动机构用于驱动所述第二连杆机构以使得所述滑枕

  与所述鞍座固定连接,所述芯轴的另一端与所述圆柱滚子轴承的内圈配合连接,所述圆柱

  述滑枕座连接,所述销轴的另一端与所述关节轴承的内圈配合连接,所述关节轴承的外圈

  螺母副和与所述关节轴承的外圈配合连接的螺母座;其中,所述滚珠丝杠螺母副的螺母与

  在一些实施例中,所述驱动机构还包括:减速机和联轴器,所述驱动电机通过所述

  勾型板,所述一对勾型板以勾连的方式相互配合,以限制所述滑枕座相对于所述鞍座的横

  驱动补偿滑枕座,由于滑枕安装于滑枕座上,驱动机构通过驱动与滑枕座连接的第二连杆

  机构以使得所述滑枕座绕第一连杆机构旋转以补偿滑枕挠度,不存在响应速度慢的技术问

  题;另一方面,不需要直接驱动机构直接与滑枕接触,从而不可能影响Z轴导轨副(即,滑枕导

  有技术描述中所需要用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本

  申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以

  如图1所示,本发明的一些实施例中,镗铣床的滑枕挠度补偿装置包含:连接所述

  镗铣床的鞍座23和滑枕座26的第一连杆机构,所述滑枕座26能够绕所述第一连杆机构相对

  所述第二连杆机构的第二端与所述滑枕座26连接;其中,所述第二连杆机构的延伸方向与

  所述镗铣床的滑枕伸缩方向平行,所述驱动机构用于驱动所述第二连杆机构以使得所述滑

  接驱动补偿滑枕座,由于滑枕安装于滑枕座26上,驱动机构通过驱动与滑枕座26连接的第

  二连杆机构以使得所述滑枕座绕第一连杆机构9旋转以补偿滑枕挠度,不存在响应速度慢

  的技术问题;另一方面,不需要直接驱动机构直接与滑枕接触,从而不可能影响Z轴导轨副

  在一些实施例中,所述第一连杆机构包括芯轴9和圆柱滚子轴承4,所述芯轴9的一

  端与所述鞍座23固定连接,所述芯轴9的另一端与所述圆柱滚子轴承4的内圈配合连接,所

  在一些实施例中,所述第二连杆机构包括关节轴承11和销轴10,所述销轴10的一

  端与所述滑枕座26连接,所述销轴10的另一端与所述关节轴承11的内圈配合连接,所述关

  在一些实施例中,所述驱动机构包括驱动电机14,与所述驱动电机14连接的滚珠

  丝杠螺母副19和与所述关节轴承11的外圈配合连接的螺母座21;其中,所述滚珠丝杠螺母

  在一些实施例中,所述驱动机构还包括:减速机15和联轴器16,所述驱动电机14通

  在一些实施例中,还包括用于约束所述滑枕座26相对于所述鞍座23沿所述滑枕的

  伸缩方向平移的约束构件。所述约束构件包括一对分别安装在所述鞍座23和所述滑枕座26

  上的勾型板(24,25),所述一对勾型板(24,25)以勾连的方式相互配合,以限制所述滑枕座

  构,第一层为鞍座23,其与立柱导轨贴合并沿立柱导轨上下移动(Y坐标轴)。第二层为滑枕

  座26,其与鞍座23之间采用一面一销定位,两层结构之间通过芯轴结构作为铰轴,水平方向

  通过四角的勾头压板以约束,限制5个自由度。转动自由度由端头固定于鞍座23的伺服驱动

  机构主要限制,四角的勾头压板辅助限制。第三层为滑枕,滑枕安装在滑枕座上,并可沿滑

  枕座前后移动(Z坐标轴);第四层为铣轴32,铣轴32安装在滑枕31内部;第五层为镗轴33,镗

  轴33安转在铣轴32内,并可沿铣轴32前后移动(W坐标轴);刀具安装在镗轴33端部锥孔内,

  安装在鞍座23上的伺服驱动机构驱动滑枕座26围绕芯轴作小角度转动(小角度、

  如图2所示,在一些实施例中,鞍座23与滑枕座26之间通过芯轴9支撑,芯轴9一端

  与鞍座23紧配合,并通过螺钉连接;芯轴9另一端与圆柱滚子轴承4内圈配合,圆柱滚子轴承

  4外圈套在轴承套2内,轴承套2固定于滑枕座26并通过定位销1定位,实现滑枕座26可绕鞍

  座23旋转的目的,圆柱滚子轴承4内圈通过锁紧螺母5压紧,外圈用隔圈3压紧。

  如图3所示,在一些实施例中,滑枕座26四角的勾头压板24与滑枕座26通过螺钉连

  接,鞍座23四角的勾头压板25通过螺钉连接,两种勾头压板之间相互作用压紧,压紧面贴有

  固定于鞍座23的驱动机构由伺服电机14通过低背隙减速机15及联轴器16与无间

  隙滚珠丝杆螺母副19连接。滚珠丝杠螺母副19与丝杠轴承17连接后固定于上丝杠座18,滚

  螺母座21与关节轴承11外圈紧配合,关节轴承11内圈与销轴10紧配合,销轴10与

  支座12配合后通过锁紧螺母13压紧,支座12最终与滑枕座26通过螺钉30连接,并用圆柱销

  固定于鞍座23的驱动机构由上丝杠座18及下丝杠座22通过螺钉28连接,并用圆柱

  伺服电机14通过减速机15及联轴器16与滚珠丝杠螺母副19连接,将旋转运动转化

  滚珠丝杠螺母副19通过螺母座21与关节轴承11连接,丝杠螺母副的直线的旋转运动(小角度、大半径的条件下其弧长近似等

  通过光栅尺测量滑枕31的实际坐标,再实测出不同坐标时(测量间距为50mm)滑枕

  31的实际挠度,把伺服电机14转数与滑枕31的挠度拟合成一个数学方程,通过数控系统即

  可对滑枕31的挠度进行实时补偿。当滑枕31前端安装不同的功能附件时,同理拟合出不同

  的数学方程,通过安装在滑枕31前端面的电气开关识别不同的附件,从而进行不同状态的

  式中,n‑伺服电机转数,i‑减速机减速比,x‑滑枕前端扰度(由实验测得),l‑滑枕

  坐标,p‑丝杠导程,1281为驱动机构至芯轴距离,450为滑枕零位时端面至芯轴距离。

  当机床铣削加工时,该补偿机构在Y向参与加工,机床的工艺切削实验参数如下:

  切削采用Φ350mm硬质合金端铣刀,齿数:Z=20,切削试件材料HT200,硬度190‑

  性,初设定扰度补偿机构补偿力为5倍安全系数,即扰度补偿机构丝杠轴向额定载荷:

  式中p为丝杆螺距,在保证丝杠额定动载荷及静载荷情况下,初定p=10mm,减速机

  a .位置回路增益初定为Ks=5/s,则伺服电机加速时间为t=0.2s ,根据滑枕扰度

  实验数据,滑枕前端在未补偿情况下最大变形为0.26mm,取5倍系数得l=1.3mm,则补偿系

  b.当鞍座沿Y向上下移动参与铣削时,此时伺服机构丝杆轴向与铣削力同向,需校

  减速机额定输出扭矩为425Nm,行星减速机减速比为i=70,减速机实际最大输出

  统驱动滑枕座围绕鞍座以芯轴机构为中心作小角度摆动。机床滑枕全部伸出时的最大变形

  位置时偏移量(此偏移量由机构初始位置决定,机构初始位置时,关节轴承与芯轴机构不在

  查询关节轴承型号GE70ET‑2RS,额定静载荷为880KN,额定动载荷为440KN,关节轴

  承外圈径向方向最大载荷远远小于额定动载荷,满足规定的要求,在关机轴承内圈轴向方向只存


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