立式车床工作台导轨润滑系统改进

C52系列双柱立式车床工作台平面导轨原采用动压导轨副结构,为适应对机床承载能力、回转速度、动态精度提高的要求,并适应数控化升级改进需求,将工作台导轨副改为静压导轨副。介绍了动压与静压两种导轨副的润滑系统。     

一种闭式静压回转工作台新型结构设计

针对原有的滚动导轨、动压导轨、开式静压导轨等结构不能满足工作台高回转精度的要求,设计了闭式静压导轨高精度回转工作台,它是当今机床工作台领域的一种新技术。     

超精密球面加工设备的研制

是由北京机床研究所承担的863计划课题。通过开展超精密空气静压主轴、空气静压回转工作台、空气静压导轨、超精密柔性传动及床身减振机构设计技术、工件装卡定位辅具设计、满足陀螺仪关键零件精度稳定生产的加工工艺等关键技术研究，同时解决超精密平面件、柱面件及球面件生产的精度及工艺难题，研制的超精密球面车床在主要技术指标上达到了国际先进水平。     

立车工作台精度的研究

通过对立车工作台端面跳动与径向跳动误差的分析,提出了底座静压导轨面与定位孔垂直度误差超差的原因,论述了工作台刮研胎具的具体结构,从装配工艺上解决静压导轨面与定位孔垂直度超差的问题,由此从根源上保证工作台的回转精度。     

回转工作台闭式静压导轨优化设计与研究

以精密重载回转工作台恒流闭式静压导轨为研究对象,结合静压系统典型故障分析,优化设计了静压导轨的结构参数、油膜厚度、油膜刚度,提高了静压导轨的可靠性及运动精度。     

大型滚齿机回转工作台设计

以SKG13050型数控滚齿机回转工作台为例,介绍了滚齿机回转工作台的静压导轨、回转定心轴承、蜗轮蜗杆副侧隙调节等结构和主要零件的设计,回转工作台零部件经过采购、制造、安装,与床身、立柱、滚刀架部件和电气系统、液压系统、控制系统等装配调试,通过齿轮试切和机床投产滚切实践,回转工作台设计满足滚齿机性能要求。     

基于Ansys的数控车床导轨热变形研究

导轨热变形是影响高精数控车床加工精度的重要因素。为了实现工件快速定位,需要工作台与刀架在导轨上快速移动,工作台与导轨摩擦会产生大量摩擦热,导致导轨热变形。为研究往复运动所产生的摩擦热对导轨热变形的影响,结合ANSYS有限元软件,采用顺序耦合分析中的物理环境方法对导轨进行热结构耦合分析,探讨了导轨X方向上的变形量。结果表明:车床导轨外侧面x方向位移大,内侧面位移小,是影响工件加工精度的重要原因;摩擦面外侧底部x位移最大,是影响车床导轨热变形的最主要部位。     

重型立式车床工作台开式静压导轨设计研究

设计一种重型立车工作台回转用导轨,采用开式静压方式,满足立车工作台回转和承重要求。     

一种立式机床回转工作台紧急制动装置

立式机床静压回转工作台在机床突然断电时容易造成导轨研伤,针对此问题设计了一种立式机床回转工作台紧急制动装置,在机床突然断电时能够快速实现工作台制动,对静压导轨起到保护作用。该装置具有适用范围广、成本低、占地面积小、易维护等优点。     

恒流静压技术在机床工作台上的应用

介绍了立式车床工作台导轨采用恒流静压导轨的结构形式及计算设计过程,通过机床在特殊环境及最大载荷运动状态下,工作台导轨间隙的确定,计算出流量,选择了油泵及电机。     

重型数控立车工作台静压计算

采用预载恒流静压导轨的重型数控立车的工作台由于承载大,静压计算时必须考虑结构变形对油膜厚度的影响,因此该计算问题为静压－结构耦合问题,通常采用迭代方法求解。工作台主轴z向自由情况下,用有限元法求解工作台变形时,如何处理工作台主轴孔处的z向约束是静压求解的关键,目前有关文献对此问题的处理方法存在问题。为解决此问题,提出一种计算刚性位移的方法;即认为油腔的油膜厚度为工作台的刚性位移与工作台导轨在该油腔封油边处的z向平均变形的代数和,该刚性位移值可通过包含油腔静压力的z向受力平衡条件求出。对直接采用不动点迭代方法求解此耦合问题的发散特点进行分析,提出新的校正改进法,用于静压迭代计算,无论工作台主轴z向有无约束均可使用,还可考虑包括切削力在内的外载。采用新方法进行3个工况的静压求解迭代计算,均稳定收敛到指定的精度,验证了新方法的有效性和稳定性。     

CKM64330静压导轨的设计

重点介绍CKM64330液体静压导轨的设计。通过分析液体静压导轨特点及CKM64330机床的结构特点,选用开式静压导轨,通过静压导轨的设计计算可以得出,由于油膜具有误差均化作用,可提高导轨运动精度,使其运动平稳,从原理上可作到无间隙配合,从而达到高的位移分辨率、定位精度,并长期保持制造精度的目的。     

节流器结构参数对Nanosys-1000液体静压导轨承载特性的影响

从实际加工角度出发,研究了节流器结构参数对Nanosys-1000超精密加工机床静压导轨承载特性的影响。利用流体分析软件建立导轨承载油垫的有限元模型并搭建了相关静压导轨实验台,研究了进口油压为1.7 MPa,油膜厚度为36μm时承载油垫的压力场分布特征,并通过对压力场积分得到油膜承载力,求导得到油膜刚度,从而揭示不同结构参数对静压导轨承载特性的影响。研究结果表明:节流器结构参数中节流孔孔径对机床承载特性影响最大,其次为节流孔孔长,出入口倒角对其影响甚微。导轨负载较小时,扩大节流孔孔径与缩短节流孔孔长有助于改善静压导轨承载特性;但在重载条件下,缩小节流孔直径,增加节流孔孔长反而更有利。将仿真数据与实验数据作对比,得到3个承载力测量点数据误差分别为7.9%,6.9%,8.6%。最后根据研究成果,确定了Nanosys-1000机床静压导轨节流孔结构参数。     

纳米级精度的竖直液体静压滑台设计

为了满足航天关键件的加工精度要求,需要设计并制造满足设计要求的纳米级精度的竖直液体静压滑台。本文针对滑台结构、关键部件及公差设计方法展开了研究。首先,根据高精度竖直滑台的设计要求,采用不等流量的滑块结构及控制方法整体设计滑台结构。设计时,将所有液压油管路均设置在滑块中,以减小油压损耗,且使得滑台结构紧凑。接着,为使圆孔加工时圆度误差不受导轨刚度的影响,采用等导轨刚度的设计方法,同时给出了该方法下油膜厚度、刚度、压力的计算方法。文中还证明了上下油腔不等承载面积法能够降低竖直滑台由于倾覆力矩产生的倾角误差,提高导轨运动精度。在此基础上,提出了基于不等流量结构的几何精度设计方法,计算并证明了不等流量的结构和控制方法可以降低导轨和滑块极高的制造等级要求和制造成本。最后,根据上述设计方法设计并制造了数控纳米曲面磨床竖直滑台,并测试了该磨床竖直Z滑台的运动精度。结果显示采用不等流量结构的滑台制造公差要求由IT1降低到IT3。Z滑台精度测试结果为:定位误差为±80nm,重复定位误差为48nm。     

工作台提高转速、精度、承载能力试验研究

为适应市场需求,对重型双柱立式车床进行提速,工作台静压导轨采用了全新结构设计。对改进后的结构进行试验,双柱立车3.5 m、5 m、6.3 m成功将转速分别提高到100r/min、80r/min、50r/min,证明新结构合理可行。     

基于FLUENT的静压轴承椭圆腔和扇形腔静止状态流场仿真

对重型立式数控车床工作台静压导轨进行研究,应用三维造型软件Pro/ENG INEER及CFD软件FLUENT,从结构三维造型设计以及内部三维流动分析计算两方面对静压轴承进行了综合分析,并对比了不同形状油腔的流速分布及压力分布,揭示了导轨内部流动规律。结果表明:由于油腔形状不同,导致与上工作台的有效接触面积大小不同,扇形油腔各个方向速度在迭代计算后更容易收敛且更容易趋于稳定,而椭圆形油腔各个方向速度波动性较大;利用CFD技术对液体静压轴承进行三维数值模拟,得到的流场结果与实际吻合,计算结果能够有效反映轴承内的流动状态。     

变频恒流静压轴承的研制

在恒流静压轴承系统中,引入了温度、压力、流量反馈,数据处理系统通过PLC控制交流变频电动机来调节静压轴承静压油流量,处于最佳状态时锁定。此轴承很好地解决了我们研制的DL250数控重型卧式镗车床静压轴承重载高精度的难题。     

液体静压导轨在龙门移动式加工中心的应用

针对重型数控龙门加工中心龙门移动的特性要求,分析了静压导轨的特性,确定该加工中心X轴导轨结构方案,采用恒流闭式静压导轨的结构形式并在此基础上对液体静压导轨进行了设计计算,确定导轨间隙和流量,选择了油泵及电机。经测试检验和实际应用,设计的导轨完全满足精度和性能参数要求。     

Research on error averaging effect of hydrostatic guideways

Hydrostatic guideways can obtain high motion accuracy due to their error averaging ability. In order to optimize the structural and accuracy design of hydrostatic guideways, the mechanism and affecting factors of the error averaging effect are investigated in detail in this paper. A new method is proposed to quantitatively analyze the motion errors of a typical closed hydrostatic guideway with four pads, and the restrictor is also taken into consideration. A hydrostatic guideway in an ultra-precision grinding machine LGF750 is analyzed with the method. The results show that the wavelength of each profile error component is a main affecting factor on the error averaging effect. Fluid films usually show obvious error averaging effect on each profile error component when the wavelength λ is shorter than twice of the pad length 2l_u. However, for each component with the wavelength λ over 2l_u, the error averaging effect becomes obvious only when the ratio of the pad length to the evaluation length of motion straightness l_u/l_e is greater than 0.5. Furthermore, the instability of the oil supply system is taken into consideration, and possible influences on the error averaging effect due to the supply pressure fluctuation are investigated preliminarily.