一. 機械部分:
1. X軸床身加長,行程達到7000mm。Y軸加裝頂帽,行程達到2800mm。
2. 原來X軸進給最快速只有1600mm/min,我們的目標是8000mm/min,因此,我們在床身上鑲上鋼帶,在滑板上增設滾動輪,又在滑板導軌面涂上克塞新涂層,減小阻力,實現滑動加滾動摩擦,在快速時的轉矩僅為額定轉矩的60%,靜止時的轉矩為額定轉矩的10%。同時,為了保證滑板有足夠的剛性和支撐力,我們重新設計制造了一塊新滑板。
3. 重新設計制造了差動消隙雙輸出齒輪的減速箱用于X軸的驅動,實現高精密數控定位控制。Z、W、Y軸絲杠改為滾珠絲杠,X軸和Y 軸位置由光柵尺反饋,Z和W軸位置由光電編碼器反饋。
4. 原來的主軸箱由一根鐵鏈與立柱內的平衡錘連接,主軸箱的前端比較寬大,與立柱前導軌的接觸面較大,當方滑枕伸出時沒有其他的調整補償機構,跌頭比較嚴重。 主軸箱的平衡改用前后兩支點通過鋼絲繩懸掛在平衡錘上,當方滑枕伸出時改變前端鋼絲繩受力,保證主軸箱不會前后擺動。同時,方滑枕底部有滾輪支撐調節(jié)方滑枕伸出時的下垂。這兩項措施使得方滑枕的最大下垂在800mm內只有0.02mm。
5、 保留原來的方滑枕,保留主軸減速箱,主軸及主軸進給按現在斯柯達的技術新設計制造,實現了液壓自動裝拆刀(ISO50 7:24),同時去掉了長尾巴。主軸軸承選用NSK品牌,最高設計轉速為2000rpm。在機械和液壓方面考慮了熱平衡結構。實際在環(huán)境溫度30oC時主軸轉速1000rpm可連續(xù)運行(三班倒)。
6、 實現方滑枕進給和主軸進給電機分離,當方滑枕端部安裝平旋盤時可以實現方滑枕進給和平旋盤徑向進給聯(lián)動。我們借助于西門子802D系統(tǒng)結合外部設計電路,來實現這一功能。
二、 液壓部分
1. 主軸換檔、自動裝拆刀用液壓系統(tǒng)實現。
2. X軸滑板和主軸箱夾緊采用液壓浮動夾緊方式,穩(wěn)定性好,在切削時保持了高穩(wěn)定性、抗震性和高精度。
3. 主軸箱潤滑冷卻采用油循環(huán)風冷和油冷凝器強制冷卻結合的方式,結構簡單,緊湊,效果好。
三、 電氣部分:
1. 數控系統(tǒng)的配置:
用西門子802D數控系統(tǒng),加ADI4模塊,實現模擬量輸出給定和差動方波信號的光柵尺反饋,完成全閉環(huán)控制,高精度定位。
主軸和方滑枕為平行軸,當方滑枕進給時主軸需要同時進給保持同步,而802D沒有這一功能,我們利用802D的外控功能,即當方滑枕進給時主軸處于外控狀態(tài),由方滑枕的反饋去給定主軸來保持同步,同時將主軸進給量和方滑枕進給量實時比較,超出公差立即報警。
2. 軸進給選用安川伺服驅動系統(tǒng),伺服減速箱選用臺灣APEX的。
3. 主軸電機保留直流調速方式,用西門子6RA70系列驅動器實現調速。
4. 光柵尺選用西班牙發(fā)格數控尺。
四、改造效果
經過改造,該機床有以下幾點改進:
1. 主軸速度可以穩(wěn)定的在1000rpm運行,X軸快速可以達到8000mm/min,Y軸快速可以達到4000mm/min,Z、W軸快速可以達到2500mm/min。
2. 可以使用BT50柄的刀具,液壓自動裝拆刀。
3. 長尾巴去掉了,同時實現主軸和方滑枕進給分離。
4. 相關的幾何精度大都在0。005mm/800mm,特別是方滑枕伸出時的下跌僅僅0。02mm/800mm。
5. 強力切削試驗:使用Φ400的INGERSOLL三面刃銑刀割槽深100mm滿刀,再用SANDVIKΦ315mm重型面銑刀切深12mm,效果非常好,機床能穩(wěn)定的運行。