卧式加工中心研发专项资金申请报告

卧式加工中心研发专项资金申请报告内容摘要：

复杂精密零件及精密航太零件的加工。 因此在主 轴的润滑方式上采用油气滑润 ,要求将微量润滑油滴按固定的时间间隔喷入润滑管路，油滴在管路中与压缩空气相混合形成了含油量很低的油气。 所以滚球与轴承内外圈之间的油腊很薄，轴承的摩擦损失由此 相应减少，从而降低了主轴发热，提高了主轴的转速。 3）冷却方式 热变形一直是高速运转必须面对的问题，机床工作时各相对运动处的摩擦而发热造成温差，使主轴组件在形状和位置上产生变形。 比台高速旋转的主轴电机和轴承都是发热部件，而发热会造成主轴轴承的内外圈变形，以此造成轴承径向间隙减小和接触角的变化，这些对主轴转速和精度危害是极大的。 所以保持主轴恒温、避免温升也是主轴冷却系统设计的一个重点。 从冷却液的选择上，有空气、水、冷却油等。 从冷却效果上分析，水的粘度小，比热和密度大，所以其冷却最好，但是在考虑防锈的基础上， 认为冷却油比较实用。 因此本机床采用油冷的冷却方式。 HT630/800精密加工中心的主轴标准配置结构设计如图 ： 图 .1 HT630/800 卧式加工中心的主轴结构 进给传动系统 1)进给参数 HT630/800 卧式加工中心进给系统参数设定为： X、 Y、 Z 轴 快移速度 40m/min X、 Y、 Z 轴 进给速度 110000mm/min 定位精度（ X、 Y、 Z轴） 重复定位精度（ X、 Y、 Z轴） 2）进给系统的结构 采用滚珠丝杆的驱动方式仍然是现在国内大多数机床设计采 用的驱动方式。 因此，作为主要进给驱动执行元件：电机 —— 滚珠丝杆—— 导轨，要适应机床进给驱动高速化，高精度的要求。 HT630/800 卧式加工中心的进给系统采用半闭环方式，反馈信号是由安装在伺服电机上的脉冲编码器反馈到位置偏差检测器。 脉冲编码器与电机同轴，电机与丝杆直接相连，其特点是结构简单，产生误差的环节少，转动惯量减少，使伺服特性有较大改善。 由设计公式和经验可知，滚珠丝杆的最大直线运动速度与伺服电机的最大转速和丝杆导程成正比，因此工获得较高的进给速度和加速度，必须增大丝杆的导程，采用高转速和高扭矩的电 机、降低传动系统的传动惯量和运动质量。 据此， X、 Y 轴选择双螺母预紧丝杆 FFZD40103P3， Z 轴选择双螺母预紧丝杆 FFZD50103P3，并选择滚球丝杆专用角接触球轴承（ 60176。 接触角）， 2对背对北组合使用。 伺服电机应能满足：最大切削负载转矩不得超过电动机的额定转 矩折算到电机机轴了的最大切削负载转矩；执行部件的快速移动转矩不得超过伺服电机的最大转矩。 因此 X 轴选择最大转矩 伺服电机； Y 轴选择最大转矩 伺服电机 (带制动器 )； Z 轴选择最大转矩。 为了确保机床的定位精 度和工作稳定性，在机械传动装置上，要求是无间隙低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振以及适宜的阻尼比。 目前，在数控机床进给系统中，将电机与滚珠丝杆直接联系，采用 DLM型胀套联结弹性膜片联轴器，可减少噪声，消除配合间隙，提高传动刚度。 精密回转工作台 HT630/800 卧式加工中心除了沿 X、 Y、 Z 三个坐标轴直线运动外，还带有绕 Y轴旋转的数控分度回转工作台，它的功用是承载被加工零件并实现精确分度或作为联动轴进行联动加工。 本机床的回转工作台技术参数如下： B 轴连续回转分度定位精确度 6” ； B 轴连续回转分 度重复定位精确度 4” 由于分度回转工作台的定位精度和重复定位精度要求较高，为满足分度精度的要求， TH630/800 卧式加工中主的回转工作台采用齿盘定位方式。 齿盘分度工作台的分度精度主要由齿盘尺寸精度及坐标精度决定，最高可达177。 5”。 对于工作台的夹紧机构采用液压系统进行压力夹紧。 工作台工作原理示意图如下： . HT630/800卧式加工中心立柱的有限元分析 立柱作为移动部件， 在机床自身重力作用的情况下，立柱引起机床的变形最大，占总变形比重的 30%以上。 同时，立柱结构的静态和动态稳定性直接影响机床的加工精度。 当前，计算机辅助设计技术的应用已从二维辅助绘图向三维辅助产品设计和 CAD/CAE/CAM/PDM 一体化集成、网络并行工程、数字化设计制造方向发展。 因此本项目采用 CAE 分析模型与优化设计方法，对TH630/800卧式加工中心的立柱进行有限元析。 其流程如下： 通过 SOLIDWORKS建立立柱的三维实体模型，并将实体导入 ANSYS中。 对立柱加载最大切削力，运用静力分析，得出立柱最大变形部位 发生在顶端部位，且随着立柱高度的增加而相应变 形会加大。 从优化目的考虑，将立柱底部的前后导轨作成一上一下，不在同一平面内，这样有利于立柱前导轨面的稳定，并相应修改底面前后导轨面的高度，同样按照有限元分析的流程对优化模型进行分析，立柱的刚性有了一定的提高，变形量减少 20%。 4. HT630/800卧式加工中心的关键工艺 1)主轴零件 主轴是卧式加工中心的关键件，其精度要求高，加工工艺复杂，且加工质量直接影响主轴的性能。 主轴上所有回转类零件都要考虑旋转的动平衡问题，加工时对内孔，外圆同轴度都需要进行工艺控制。 按照以上思考原则，对主轴零件的工艺特性进行仔 细分解 、 分析，考虑以下措施： ，主轴毛坯选用锻打形式，细化内部组织结构，提高材料的工艺稳定性； ，采用高精度外圆磨床对主轴轴颈进行加工，主轴锥孔采用内锥孔精磨设备，且在主轴轴颈精磨工序之后，且以主轴两段轴颈为加工基准，主要工序精加工前必须安排一道热处理工序（冰化、时化），进一 步 降低内应力变形影响等。 2)导轨面加工工艺措施 随着技术的发展和进步，卧式加工中心为了获取更高的效率和设备的易维护性，导轨形式已广泛地选择直线滚动导轨 结构。 因此解决导轨安装问题，也即是要提高导轨面加工工艺措施。 a. 导轨底座必须合理地进行两次以上热时效，减小应力变形； b. 导轨安装面的粗加工在龙门铣床上加工，然后采用精密龙门磨床上精加工，确保加工后测量精度的准确性。 c. 配备专门设计的刮研模具，对机床导轨采用手动刮研，对导轨安装面的精度按机床综合性能要求进行工艺修正，一般底座导轨安装面的直线度按中凹控制。 d. 为了检查手动刮研的精度，要采用电子水平仪和自准直仪等检测仪器来分析倾斜和摇摆度，一般沿导轨表面每步移动 100mm 为一个单位进行数据采样测量直线度、倾斜和摇摆误差。 3）滚珠丝杆预拉伸结构工艺 在装配过程中，通过施加预紧力消除滚珠丝杆内部的间隙，提高丝杆的轴向接触刚度。 较大预紧力会使轴承的滚珠变形量增大，造成轴承发热量大，加大丝杆的热变形，而较小的丝杆预紧力却不能补偿热变形量，影响机床精度所以适当的丝杆预紧力对于丝杆装配至关重要。 通常先计算丝杆热位移量大小，采用双螺母预紧方式。 在 一根丝杆上装两个螺母，通过垫片对其施加一定的预紧力 F0 的作用下， 在丝杆的拉伸螺母一端安装测量千分表，触头顶在丝杆端面，收紧拉伸螺母直到千分表变化到计算预拉伸位移量，锁紧螺母即可。 5． 项目 研发 主要 设施明细表 序号 设施名称 用途 设施技术参数 1 SOLIDWORKS 设计及分析软件 研发设计 2 高精密导轨磨床 床身导轨磨削 最大磨削宽度： 1000mm 最大磨削长度： 6000mm 直线度： 3 龙门铣床 床身导轨加工 工作台尺寸： 4M 切削速度： 2500 平行度 ： 粗糙度 ： 4 精密外圆磨床 主轴轴颈加工 最大磨削直径长度 : 320 1000mm。