[发明专利]龙门加工中心方滑枕支撑刚度补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及机床精度补偿系统，尤其是一种用于补偿龙门加工中心方滑枕滑动导轨支撑刚度及机床加工精度的补偿系统。

背景技术

在大型龙门数控加工中心、立式车削加工中心、数控落地镗铣床等重型加工设备中，方滑枕与滑鞍结构是重要组成结构之一。滑枕（Ram）是装有刀架或主轴箱等部件，具有导轨可在床身或其他部件上移动的枕状功能部件，而方滑枕的导轨基本就是其自身。现有重型加工设备的滑枕一般采用方滑枕结构形式，以方滑枕四面精磨形成导轨面，与滑鞍内表面形成滑动摩擦导轨副，并伴以动压润滑或者油润滑。滑动摩擦副存在着的微间隙，是形成润滑油膜，利于方滑枕运动的前提条件，与此同时，微间隙的存在也是影响滑枕与滑鞍配合结构的重要因素，当微间隙过小时，会使得边界润滑油膜破裂，摩擦阻力大幅上升，从而出现数控机床Z轴进给定位精度下降、低速爬行现象加剧、滑动不畅、加剧磨损甚至抱死等不良现象；而当微间隙过大时，滑枕与滑鞍之间的接触刚度大大削弱，从而造成加工震颤、零件加工表面不平整等问题，与此同时，间隙值δ本身是机床加工精度的影响因子，并伴随着滑枕的伸出，间隙值δ对定位精度的影响被成倍放大，从而造成机床的定位精度、重复定位精度降低。

基于上述的分析，方滑枕与滑鞍结构之间的微间隙值的控制，对于提升机床的整体性能、加工精度等起着重要的作用。方滑枕与滑鞍之间的装配结构形式的具体分析，有助于加深对方滑枕微间隙形成原因的理解并且提出一种合理有效的补偿方法，对于方滑枕与滑鞍的具体装配结构，详见说明书附图1与2，针对具体结构的分析，在说明书后文中做进一步详细的说明。

对于方滑枕滑动导轨微间隙的补偿与控制，属于微间隙补偿或微间隙进给范畴，常用的微进给方式包括机械式、磁致式、压电式、热伸缩式、液压式，其中，当微进给方式用于机床方滑枕微间隙补偿时，对微进给变形量的支撑刚度及微变形的分辨率提出了很高的要求，综合各方面因素分析，液压式微进给方式是一种较为理想的解决方案。本发明采用圆形薄壁加压结构形式实现液压式的微进给补偿，圆形薄壁加压结构可设置在机床原有的间隙调整楔形嵌条，采用该方案时，对机床原有的结构改动最小，但是也存在着一些不足，例如：圆形薄壁加压油道与方滑枕滑动所需的润滑油道的分离设计，圆形薄壁加压结构挠曲变形点与方滑枕之间的滑动摩擦致使补偿点磨损加剧等。

发明内容

为了克服龙门加工中心方滑枕采用滑动导轨存在着微间隙，致使方滑枕伸出时支撑刚度下降，引起机床加工时加工精度下降、刀具振动、零件表面加工质量下降等问题，本发明提出了一种根据方滑枕Z轴进给坐标信号而自适应补偿微间隙的方滑枕支撑刚度补偿系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种龙门加工中心方滑枕支撑刚度补偿系统，由补偿驱动板装置、压力控制系统及电气控制模块构成，其特征在于，所述补偿驱动板装置包括补偿驱动板、法兰导套、导柱构成，所述法兰导套固定在所述补偿驱动板上，所述导柱固定在滑鞍结构或者滑鞍盖板结构上，所述补偿驱动板通过所述法兰导套可滑动安装在所述导柱上，所述补偿驱动板上呈“十”字对称布置有四个小斜度楔形安装面，间隙调整楔形嵌条通过连接块固定在所述小斜度楔形安装面上；每个所述小斜度楔形安装面上设置有M个圆形薄壁加压结构，所述圆形薄壁加压结构由弹性挠曲变形薄壁、加压油腔、端盖及密封装置构成，所述弹性挠曲变形薄壁设置在所述补偿驱动板的后平面上，所述弹性挠曲变形薄壁与所述滑鞍结构或者滑鞍盖板结构接触；所述压力控制系统由机床液压站动力源部分、液压阀块、调速阀、电磁比例溢流阀、压力表缓冲器及压力表等构成，所述机床液压站动力源部分一根分支油路经调速阀调节后，恒定流量的压力油由电磁比例溢流阀实现压力的调节，压力调节后的压力油经分路块由液压管道输送到所述圆形薄壁加压结构的入油口；所述电气控制模块包括机床Z轴进给坐标信号单元、D/A转换器及比例压力阀的控制放大器。

进一步，所述补偿驱动板装置包括两块补偿驱动板，一块补偿驱动板通过法兰导套、导柱结构可滑动安装在所述滑鞍结构上，另一块补偿驱动板通过法兰导套、导柱结构可滑动安装在所述滑鞍盖板结构上。