横梁变形随动补偿装置

樊亚东

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

横梁变形随动补偿装置

樊亚东

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

分析了数控单柱移动立式车床G5项精度超差的原因，介绍了横梁变形随动补偿的工作原理，以及如何采用横梁变形随动补偿解决数控单柱移动立式车床G5项精度超差的问题。

单柱移动立式车床；横梁；导轨变形；精度补偿

0 引言

目前重型立式车床在加工零件的过程中，存在垂直刀架的移动引起横梁导轨变形的问题，横梁的重量一般采用机械式的重锤平衡，重锤通过钢丝绳固定联结至横梁，重锤所平衡的横梁、垂直刀架的重量和翻转力矩为固定值，机床在加工零件的过程中，垂直刀架的移动引起横梁导轨变形值时刻变化，使机床的G5项精度即垂直刀架移动对工作台面的平行度超差非常严重，直接影响机床的整机精度，数控单柱移动立式车床垂直刀架的移动，使机床的G5项精度超差的问题尤为突出。

1 设计思路

采用横梁变形随动补偿装置，增加了垂直刀架的移动引起横梁导轨变形的精度补偿环节，解决机床的G5项精度即垂直刀架移动对工作台面的平行度受垂直刀架移动影响的问题，尤其是解决了数控单柱移动立式车床的G5项精度即垂直刀架移动对工作台面的平行度超差非常严重的问题。

2 横梁变形补偿系统结构和工作原理

2.1 结构设计

如图1至图5所示横梁变形随动补偿装置的结构。它由单滑轮（1）、支撑支架（2）、横梁（3）、垂直刀架（4）、辅助梁（5）、钢丝绳（6）、钢丝绳连接体（7）、销轴（8）、铰链支架（9）、活塞杆（10）、螺母（11）、油缸体（12）、拉杆（13）、双滑轮（14）、长轴（15）、大支架（16）、长拉杆（17）、重锤（18）、厚螺母（19）、立柱（20）等件组成。

横梁变形随动补偿装置的安装：长拉杆（17）穿入重锤（18）的中心孔内，并由螺母（11）、厚螺母（19）将长拉杆（17）与重锤（18）锁紧固定，将大支架（16）装在长拉杆（17）上，将长轴（15）穿入双滑轮（14）和大支架（16）的中心孔内并固定，两根钢丝绳分别通过双滑轮（14）、支撑支架（2）、两个单滑轮（1）与横梁（3）和辅助梁（5）联结，其中一跟钢丝绳（6）通过钢丝绳连接体（7）、销轴（8）、铰链支架（9）与活塞杆（10）联结，并由螺母（11）将活塞杆（10）锁紧固定，油缸体（12）与横梁（3）通过螺钉联结，另一根钢丝绳（6）通过销轴（8）、铰链支架（9）、拉杆（13）与辅助梁（5）固定联结，其中螺母（11）和厚螺母（19）将拉杆（13）和辅助梁（5）联结固定。

图1 横梁变形随动补偿装置主视图

2.2 补偿系统的工作原理

重锤（18）通过两根钢丝绳（6）分别与横梁（3）和辅助梁（5）联结，并且其中一根钢丝绳（6）与横梁（3）联结位置在横梁（3）的悬臂端处，另一根钢丝绳（6）与和辅助梁（5）联结位置在辅助梁（5）上靠近立柱(20)左侧面处，横梁（3）所需要被平衡部分重量大小的调整是根据垂直刀架（4）移动的实际位置，通过调整油缸体（12）内部液压油压力值，来准确调整与横梁（3）联结的钢丝绳（6）拉力值，当垂直刀架（4）向横梁（3）的悬臂端运动时，油缸体（12）的内部液压油压力通过电液比例阀控制升高，使横梁（3）的悬臂端受钢丝绳的拉力增大，与辅助梁（5）联结的钢丝绳（6）拉力相应减小，以平衡垂直刀架（4）由于重心移动引起翻转力矩的增加，反之，垂直刀架（4）向立柱方向运动时，油缸体（12）的内部液压油压力通过电液比例阀控制降低，使横梁（3）的悬臂端受钢丝绳的拉力减小，与辅助梁（5）联结的钢丝绳（6）拉力相应增大，以平衡垂直刀架（4）由于重心移动引起翻转力矩的减小。

图2 横梁变形随动补偿装置俯视图

图3 钢丝绳拉力调整示意图 图4 钢丝绳与辅助梁联结示意图 图5 钢丝绳与重锤联接示意图

3 结语

该装置的研究解决了数控单柱移动立式车床精度超差的问题，从此提升了数控单柱移动立式车床的整机精度和品质。目前采用该装置的数控单柱移动立式车床在我厂以实现产业化，广泛应用于国防军工、航空航天、机械、能源、船舶、核电等行业。

[1] 李洪.实用机床设计手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1999.1.

[2]张世亮.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2006.2.

Crossrail deformation following compensation device

Fan Yadong
(Design Institute, Qiqihar No.2 Machine Tool (Group) Co., Ltd. Qiqihar, Heilongjiang 161005)

The reason resulting in exceeding the tolerance of accuracy, item G for CNC single column movable vertical lathe is analyzed, and working principle of crossrail deformation following compensation as well as how to solve the issue regarding exceeding the tolerance of accuracy, item G for CNC single column movable vertical lathe by means of crossrail deformation following compensation are introduced.

single column movable vertical lathe; crossrail; guideway deformation; accuracy compensation

樊亚东，(1982— )，男，陕西扶风人，工程师；研究方向：机床产品设计。