高精重型CNC加工中心长导轨副方案设计
伯特利数控 加工中心 钻攻中心
前言：
导轨的结构型式ii i然多种多样，但按运动方艽来说主要有滑动导轨、静压导轨、滚动导轨。它们各自具有自身的特点：滑动导轨承载能力强、刚性大、吸振性好、速度较低；静压导轨承载能力强、精度高、运动平稳、无爬行；直线导轨运动速度快、移动灵敏度高、定位精度高[1]。
cx056重型高精核电双轴轴向轮槽cnc铣床，整机质量达300余吨，主要用于以东方汽轮机厂为代表的汽轮机行业转子的轮槽加工，加工对象为质量300余吨、直径1 500?3 500 mm的多种大型核电转子。该加工中心是国家发展核电的关键设备，其移动部件质量大，切削力大，移动精度要求高，整机精度保持性要求高，而导轨是影响加工中心精度的重要部件，故导轨结构的设计显得尤为重要。
1加工中心的结构形式
cx056是为东方汽轮机厂设计制造的一台高精重型核电双轴轴向轮槽cnc加工中心。加工中心的布局为:核电转子由两个静压中心架支承两端，中间设一个辅助支承，转子的一端与分度装置相联，另一端与检测反馈装置相联，分度装置和转子支承装置各用一个床身；在转子两侧是可以丨1^、1_、运动的数控加工中心：配ft多通逬siemens 840d系统.加工中心的6个线性坐标轴及1个回转坐标轴均采用全闭环控制(德国海德汉光栅尺）。加工中心由分度装置、转子支承装置、检测反馈装置、冷却排屑装置和cnc铁床、cnc装置、液压装置及外观防护等构成。加工中心的主轴箱在立柱上作上下移动构成加工中心f/y向，立柱在十字滑座上的移动构成加工中心z/1f向，卜字滑座在床身t的移动构成w向,，
2加工中心的主要技术参数
加工中心的主要技术参数见表1。
及1机味的t要技术参数
序号
项目
参数值
1
a7t/向行程
15 000 mm
2
fe轴功率
55/78 kw
3
主轴扭矩
7 000 n • m
4
-y/u向定位精度
0. 015 mm/1 000 mm0. 1 mm/15 000 mm
5
17t/向重复定位精度
0. 012 mm
3加工中心z/[/向复合导轨设计
在设计导轨时，应根据加工中心的结构特点和主要技术参数合理选择加工中心的导轨类型。在研制cx056重型高精核电双轴轴向轮槽cnc加工中心时，针对重型高精cnc加工中心的长行程导轨要求进行了详细精密的分析设计计算，并采用了线性导轨与滑动导轨相结合的方式，很好地解决了加工中心的高承重和高精度要求。
3- 1结构设计
由于加工中心结构的特殊性，z/[/向传动采用齿轮、齿条的传动方式。齿轮、齿条采用意大利licat具冇消隙结构的功能部件。齿轮、齿条的模数为8满足加工中心运动部件质量为35 t的驱动要求。z/u导轨结构形式采川大觇格滚柱直线导轨.由j'-]1[线导轨吸振性能相对较加工中心容易发生振动.所以在设计上增加了 2个阻w装置.且取靠近加工位置的〇轨用5个加长滑块和2个阻尼块，远离加工位置的导轨用5个标准滑块和2个阻尼块，其导轨滑块、阻尼块的布置位置亦经过详实周密（导轨厂家提供的软件）的计算；另外还单独增加一根镶钢-注塑导轨作为辅助卸荷导轨，用来分担一部分立柱重力和切削力，减少线性导轨上的比压、摩擦阻力和磨损，同时在加工中心立柱运动到某一位置需要进行切削加工时，用5十字滑座位置锁定，避免将强大的切削力全部传递到线性导轨上，有利于加工中心位置精度的保持；当载荷变化较大时也能保证摩擦阻力保持不变，因而在不同的载荷下部件均能平稳地运动，保证加工质量。为了保证加工中心的精度，加工中心的驱动尽量靠近加工中心运动部件的重心位置。由于加工中心辅助导轨是起辅助作用，参考此加工中心在结构设计时的有限元静力分析结果，在装配调试时重点控制其辅助条件，确保辅助导轨副有一定间隙，保证加工时导轨的精度和加工中心的精度。
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1加工中心的结构形式
cx056是为东方汽轮机厂设计制造的一台高精重型核电双轴轴向轮槽cnc加工中心。加工中心的布局为:核电转子由两个静压中心架支承两端，中间设一个辅助支承，转子的一端与分度装置相联，另一端与检测反馈装置相联，分度装置和转子支承装置各用一个床身；在转子两侧是可以丨1^、1_、运动的数控加工中心：配ft多通逬siemens 840d系统.加工中心的6个线性坐标轴及1个回转坐标轴均采用全闭环控制(德国海德汉光栅尺）。加工中心由分度装置、转子支承装置、检测反馈装置、冷却排屑装置和cnc铁床、cnc装置、液压装置及外观防护等构成。加工中心的主轴箱在立柱上作上下移动构成加工中心f/y向，立柱在十字滑座上的移动构成加工中心z/1f向，卜字滑座在床身t的移动构成w向,，
2加工中心的主要技术参数
加工中心的主要技术参数见表1。
及1机味的t要技术参数
序号
项目
参数值
1
a7t/向行程
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2
fe轴功率
55/78 kw
3
主轴扭矩
7 000 n • m
4
-y/u向定位精度
0. 015 mm/1 000 mm0. 1 mm/15 000 mm
5
17t/向重复定位精度
0. 012 mm
3加工中心z/[/向复合导轨设计
在设计导轨时，应根据加工中心的结构特点和主要技术参数合理选择加工中心的导轨类型。在研制cx056重型高精核电双轴轴向轮槽cnc加工中心时，针对重型高精cnc加工中心的长行程导轨要求进行了详细精密的分析设计计算，并采用了线性导轨与滑动导轨相结合的方式，很好地解决了加工中心的高承重和高精度要求。
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由于加工中心结构的特殊性，z/[/向传动采用齿轮、齿条的传动方式。齿轮、齿条采用意大利licat具冇消隙结构的功能部件。齿轮、齿条的模数为8满足加工中心运动部件质量为35 t的驱动要求。z/u导轨结构形式采川大觇格滚柱直线导轨.由j'-]1[线导轨吸振性能相对较加工中心容易发生振动.所以在设计上增加了 2个阻w装置.且取靠近加工位置的〇轨用5个加长滑块和2个阻尼块，远离加工位置的导轨用5个标准滑块和2个阻尼块，其导轨滑块、阻尼块的布置位置亦经过详实周密（导轨厂家提供的软件）的计算；另外还单独增加一根镶钢-注塑导轨作为辅助卸荷导轨，用来分担一部分立柱重力和切削力，减少线性导轨上的比压、摩擦阻力和磨损，同时在加工中心立柱运动到某一位置需要进行切削加工时，用5十字滑座位置锁定，避免将强大的切削力全部传递到线性导轨上，有利于加工中心位置精度的保持；当载荷变化较大时也能保证摩擦阻力保持不变，因而在不同的载荷下部件均能平稳地运动，保证加工质量。为了保证加工中心的精度，加工中心的驱动尽量靠近加工中心运动部件的重心位置。由于加工中心辅助导轨是起辅助作用，参考此加工中心在结构设计时的有限元静力分析结果，在装配调试时重点控制其辅助条件，确保辅助导轨副有一定间隙，保证加工时导轨的精度和加工中心的精度。
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