程 龙 张秀芳 罗晓芳
(上海三一精机有限公司研究院龙门所,上海200210)
机床的精度在很大程度上取决于机床各个重要部件的结构刚度,若机床的刚度差,机床的变形就大,机床的变形会破坏已经调整好的刀具与工件之间的正确位置,进而影响工件的加工精度[1]。机床的刚度越大,动态精度越高,加工精度也越高。机床的刚度包括机床各个构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。滑架是支持机床Y向移动和Z向移动的一个重要部件[2],其刚度问题不容忽视。
如图1,现代机床中滑架与滑架盖板的连接主要是采用单个方向螺钉的把合,这种结构只保证了1个方向的刚性。当机床进行实际切削加工时,要受到各个方向的力,在滑架刚度薄弱的方向就会产生很大的变形,影响工件的加工精度。此外,现代机床滑架与滑架盖板左右方向大多采用单靠面,这样的话就要增加额外的零件如挡铁、楔块等来进行定位,增加了成本。
本文提出了一种滑架与滑架盖板的新的连接方式。如图2所示滑架盖板3直接扣进滑架1里面,滑架与滑架盖板之间有两个靠面。在紧固把合螺钉的时候除了在滑架盖板的正面紧固把合螺钉4之外,又增加了紧固侧面的把合螺钉3,这样四周就形成了1个封闭的箱体结构,大大提高了其刚度。另外滑架与滑架盖板有两个靠面,通过对左右这两个接触面增加1个公差配合,就可以很好地定位,而不用再增加额外的构件。
通过采用滑架与滑架盖板这种新的连接结构,最大化地增加了滑架部件的刚度,保证滑架部件的变形不至于过大,避免影响工件的加工精度,提高机床的生产效率。另外通过增加滑架与滑架盖板左右两接触面的一个公差配合如H7/h7,来减少额外的定位挡铁等构件,减少成本,实现利润最大化。
使用实践表明采用上述结构后,滑架与滑架盖板连接刚性会大大增大,提高了机床的加工精度;且滑架盖板定位结构简单,减少了机床的组成构件,降低了成本。这符合21世纪将高速加工作为一项先进的制造技术,通过加强机床重要部件自身刚度、强度来提高机床整体性能以使高速加工得到快速发展的趋势[3]。
[1]唐东红.工艺系统变形分析及精度控制技术研究[J].机床与液压,2008,36(1):70-72.
[2]余丕亮,林晓波,唐明松.基于ANSYSWorkbench的滑座有限元分析[J].装备制造技术,2012,(7):41-42.
[3]贾春德,姜增辉.车铣原理[M].北京:国防工业出版社,2001.