1.機床描述

1.1 QK63-350CNC三旋輪數控旋壓機是我所研制的計算機伺服控制旋壓機。采用閉式整體框架結構,具有錯距功能。以加工筒形件為主,也可以兼顧小錐角錐形件、小錐角曲母線形零件及復合型零件的旋壓加工;可以加工等壁厚、階梯形零件。

1.2該旋壓機屬中型強力旋壓機。縱向旋壓力為350KN,橫向旋壓力240KN;最大加工直徑φ530mm,最大長度正旋1500mm,反旋2100mm;工件壁厚差可達0.03mm。

1.3 該旋壓機橫向采用電液伺服閉環控制。其進給機構采用進口電液伺服閥及放大器、伺服油缸、光柵尺檢測構成閉環控制系統。其中三個旋輪呈120º 分布,對中性能好。橫向伺服油缸采用低摩擦的洪格爾密封元件,伺服性能好。根據油缸中心線與旋輪受力點距離進行優化設計,使橫向滑體承受的顛覆力矩極小,基本上只受均布載荷作用,提高了橫向系統的剛度。

1.4 縱向進給系統由西門子伺服電機、編碼器、美國BAYSIDE內藏式行星減速器、滾珠絲杠、旋輪座體構成半閉環控制系統。該系統采用φ160mm重型滾珠絲杠、大扭矩減速器,絲杠支承座內三個軸承全部采用德國FAG產品,系統剛性很高。通過對滾珠絲杠螺距誤差的補償及反向間隙補償,提高了縱向進給系統的精度。機床控制框圖如下:

1.5 控制系統采用德國西門子840C數控系統。實現4軸閉環控制。系統采用內裝PLC,通過分布式輸入/輸出設備,實現開關量的采集和控制。系統的操作采用友好的人機界面,應用超薄的TFT彩色監視器,所有的機床參數、實時信息、報警文本等都可以顯示。字母、數字、功能鍵可用于編程及設置。加工程序、子程序、零點偏置等通過操作面板上的按鍵輸入,操作支持則通過軟件及菜單實現。

位置檢測采用光柵尺和編碼器,分辨率達0.001mm。控制系統持續不斷的對NC、接口控制器和機床的故障進行監控,當故障發生時首先中斷加工過程,停止驅動,故障原因通過報警信息顯示出來,排除故障后方可運行。系統可存儲螺距誤差的補償量,補償因機械系統位置產生的誤差,機械反向間隙的補償量可達0.233mm。

在采用全閉環和半閉環位置控制和速度環控制的前提下,采取提高檢測的分辨率以及調節放大器PID參數,在保證系統穩定的條件下,提高系統的控制精度。

2.機床主要技術參數

序 號 項 目參 數

1 中心離導軌面距離 600mm
2兩中心間距離 最大3000mm 最小750mm
3 旋壓工件最大長度 正旋1500mm 反旋2100mm
4 旋壓工件直徑 最大φ530mm 最小φ50mm
5 旋壓工件最小壁厚 0.5mm
6 毛坯厚度適用范圍 鋁合金≤30mm 低碳鋼≤18mm 高合金鋼≤10mm
7 橫向推力 240KN×3
8 橫向行程 250mm
9 縱向推力 350KN
10 縱向行程 1530mm
11 尾頂推力 80KN
12 尾頂行程 尾頂750mm 尾頂座1700mm
13 脫模推力 85KN
14 脫模行程 1510mm
15 主電機功率 90KW
16 主軸速度范圍 6~600r/min
17 液壓電機功率 22KW×2
18 三輪錯距量 0~30mm
19 冷卻泵流量 300L/min


3.總體設計思路

QK63-350CNC三旋輪數控旋壓機的總體設計思路是基于我們對用戶所提出的要求,及所加工零件的形狀、尺寸、材料、工藝要求的理解;吸取了LEIFILD公司St56-90和BOKO公司3D65旋壓機的優點;遵循并繼承了我所二十年來旋壓機的設計經驗特別是經驗證的成果而完成的。

4.機床主要結構特點

4.1核心部件旋輪座拖板參考了BOKO公司3D65旋壓機的裝配形式。為了提高旋輪座拖板的剛度,增加穩定性,減小導軌比壓,該拖板導軌總接觸長度達到2800mm,為同類產品的1.5倍左右(St56-90為1900mm、上海HO18為1700mm)。為方便鑄造和加工,該拖板采用三體裝配形式。裝配螺釘及接觸面的強度、剛度都進行了充分計算,有較大的安全系數。為防止爬行,拖板導軌面采取了貼塑措施,并配以良好的潤滑。

4.2 尾頂系統與其它同類產品有不同之處。即尾頂在旋輪座拖板上移動。這是綜合考慮了縱向傳動系統結構尺寸、為減小拖板的顛覆力矩而將縱向傳動絲杠中心線上移及其它部件結構尺寸等因素而確定的。將尾頂移動導軌設置在旋輪座拖板上,可使縱向進給系統和尾頂有各自的傳動系統。尾頂設置雙油缸結構即尾頂油缸和尾頂座油缸,尾頂的移動依靠固定在床身尾部的尾頂座油缸驅動。加工時根據不同的工件長度調整尾頂的位置(不在自動循環程序之內),然后尾頂油缸頂緊工件。這種結構擴大了工件長度加工范圍,結構緊湊,尾頂不承受顛覆力矩作用,增大了系統剛性。

4.3橫向進給系統的每個旋輪各有一套伺服油缸驅動,油缸活塞桿推動橫向滑體運動,缸體固定。此點不同于LEIFILD公司的同類產品。其優點是油缸與
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