秦之旭　刘炳文

(威海华东数控股份有限公司，山东 威海 264200)



工作台导轨的卸荷静压技术提升

秦之旭刘炳文

(威海华东数控股份有限公司，山东 威海 264200)

对龙门导轨磨床工作台导轨进行了改造，不但改善了工作台的加速性能和承重能力，而且提高了精度。使该机床重新发挥其经济效益。

龙门磨床；工作台；卸荷导轨；精度

笔者公司现有1台多年前进口的龙门导轨磨床，由于多年的使用磨损，现机床精度丧失，不能满足加工要求。要么将机床淘汰重新购买新机床，要么对机床进行改造。经过论证，我们决定对原机床进行改造，使其焕发出新的光芒。下面就如何对机床工作台导轨进行卸荷静压改造进行分析。

1　机床原工作台导轨情况

该机床是一台上世纪80年代的老机床，最大加工宽度为2 500 mm、最大加工长度为8 000 mm。工作台导轨是双V型的，V型导轨夹角为110°，工作台导轨贴有一层软带，现已磨损严重，结构如图1。工作台导轨面有宽度10 mm，深度1 mm左右的储油槽，润滑方式是润滑油从工作台导轨面上进油槽自然流入，如图2。随着机床的使用，工作台导轨慢慢磨损，润滑油很难进入到导轨间隙。存在导轨磨损严重、工作台载重量下降、初启动摩擦力大等一系列问题。

2　对机床卸荷静压导轨改造的有关计算

为解决目前工作台导轨的问题，经过研究我们决定将该龙门磨床的工作台导轨改造成卸荷静压导轨结构。床身导轨上龙门导轨磨床重新精加工，确保导轨的直线度0.002 mm/1 000 mm，全长0.02 mm。工作台导轨先镶贴3 mm厚PTFE导轨带，然后进行人工铲刮，在软带上加工出油腔，润滑油经过自制可调节流装置进入各个静压腔。结构如图3。

2.1确定导轨宽度

工作台总长度9 200 mm，自重15 000 kg，设计最大载重16 000 kg。这样每条导轨上承受的最大载荷Fmax=155 000 N，最小载荷75 000 N。计算导轨宽度B。

则有导轨的宽度B：

取B=15 cm。

2.2确定导轨油腔结构

在导轨的全长方向上共有9个油腔，油腔长度l取900 mm，油腔宽度b取50 mm。导轨油腔的结构如图4。

2.3选择导轨间隙

中小型机床和机械设备，空载时的导轨间隙一般取h0=0.01～0.025 mm；大型机床和设备空载时导轨间隙一般取h0=0.03～0.08 mm。[1]考虑到机床为卸荷静压而非闭式静压导轨，工作台浮起量过大对磨削精度不利，因此选取h0=0.015 mm。转换到V型导轨后的浮起量h0v，则有：

h0v=h0×sina

式中：α为V型导轨夹角的一半，该机床的V型导轨夹角为110°，所以α=55°。将α=55°代入上式，则有：

h0v=h0×sina=0.015×sin55°=0.012 mm

2.4选择润滑油

按照相关机械手册，选用20号机械油作为润滑油。20号机械油在50 ℃时的动力粘度η50为

η50=19.7×10-7N·s/cm2=19.7 mPa·s

2.5确定油腔压力

单个油腔的面积为S，S=l×b=0.9×0.05=0.045 m2

计算油腔的最大压力Pmax和最小压力Pmin：

=1.9×105Pa=1.9 MPa

=0.92×105Pa=0.92 MPa

考虑到管道的沿程压力损失，选取泵的压力P泵=2.5 MPa

2.6确定导轨润滑油流量

导轨润滑油流量的计算公式为：

式中：每个油腔名义长度L=102cm，导轨宽度B=15cm，油腔实际长度L=90cm，油腔宽度b=5cm，将相关数值代入上式，求得最大流量Qmax和最小流量Qmin。

由于每侧导轨有9个支撑座，所需润滑油的最大总量QΩ,

QΩ=4×9×Qmax=36×0.06=1.8 cm3/s=0.13 L/min

考虑到泵的内泄和管道的泄漏，选取泵的流量Q泵，

2.7确定节流器的参数

由于工作台自重的不均匀性，加之从润滑泵到各个润滑点的管道长度的不一致性，为使工作台能均匀的浮起，本设计采用自制可调节流装置对各个润滑腔的压力进行调节。调节装置见图3。这种调节方法同以往的毛细管节流原理是一样的，只是使用更方便。仍按照毛细管节流方式计算长度。调节杆上的梯形槽截面积为s=0.5mm2，调节杆的外径周长为c=78mm。油腔流量的最大值Qmax和最小流量Qmin已经求得，进而可计算节流管的长度。

求得调节杆上节流槽的圈数n，

取n=15。

3　结语

通过相应的分析计算及改造实施，最终该机床改造完成后，原有的问题迎刃而解，加速性能和承重能力有了很大的提高，结合对机床其他部分的相继改造完成，机床精度最终达到了预期的目标，使机床重新焕发出生机，继续为公司创造良好的经济效益。

[1]钟洪，张冠坤. 液体静压动静压轴承设计使用手册[M].北京：电子工业出版社，2006

[2]广州机床研究所.液体静压技术原理及应用[M].北京：机械工业出版社，1978：104-105

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Improving unloading static pressure technology of workbench rail

QIN Zhixu, LIU Bingwen

(Weihai Huadong Automation Co., Ltd., Weihai 264200, CHN)

Bench grinder on the gantry rail has been transformed, not only to improve the bench acceleration and load-bearing capacity, and improved accuracy. So the machine re-exerts its economic benefits.

gantry grinder; workbench; unloading rail; accuracy

TG502

B

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.10.029

秦之旭，男，1977年生，工程师，从事数控机床设计研发工作。

�静)(

2016-04-12)

161033