浅谈大型精密龙门导磨床关键技术及发展趋势.doc

浅谈大型数控龙门导轨磨床关键技术及发展趋势 邹雪巍 刘传金 （威海华东数控股份有限公司 山东 威海 264200） 摘要：通过国内外龙门导轨磨床现状介绍，提出了我国大型数控龙门导轨磨床存在的主要问题，总结了解决主要问题所涉及的关键技术，探讨了国内数控龙门导轨磨床的发展趋势。 关键词：磨削 数控 龙门导轨磨床 关键技术 发展趋势 Discussion of the key technologies and trends about large CNC gantry rail grinder ZOU Xuewei，LIU Chuanjin （Weihai Huadong CNC Co., Ltd. Shandong Weihai 264200，CHN） Abstract：Introducing the situation of gantry rail grinder at home and abroad，our large CNC gantry rail grinder Problems are proposed， the main issues to solve the key technology involved in are summarized， domestic trends of CNC gantry rail grinder are discussed。 Key words：Grinding；CNC；Gantry rail grinder；Key technology；Trends 1 引言 近年来，我国制造业所生产的产品向大型及超大型方向发展,零件的精度向高精度方向发展，由此引发各类数控机床向大型、重型、超重型及超大型方向迅猛发展，特别是航空、航天、风电、核电等行业对大型、特大型精密数控机床的需求越来越多。机床床身、横梁、立柱、滑枕等大尺寸零部件导轨精度是大型数控机床精度的基础,而大型数控龙门导轨磨床又是实现该类零部件高精度磨削加工的关键工作母机，其技术水平的高低直接影响到机床行业乃至装备制造业的水平与发展。 2 国外现状 3 大型数控龙门导轨磨床主要问题及关键技术分析 3.1 机床精度稳定性问题 影响机床精度稳定性的主要原因为：机床基础件材质自身的应力变形、载荷变化引起的受力变形和温度场变化引起的热变形。因此提高数控龙门导轨磨床精度的稳定性，应从以下三个方面进行深入的分析及研究： 1、大型数控龙门导轨磨床基础零件的材料选择基本上是铸铁，部分厂家也有选择焊接钢构件，两种材料内部组织的优劣直接影响零件结构强度及刚性，同时在制造过程中又不同程度的存在铸造应力、焊接应力及加工应力。由于各种应力的随机变化，直接影响机床的几何精度发生改变。因此对于大型数控龙门导轨磨床设计与制造，应开展机床基础零件材料性能的研究，从材料的组织结构及性能的研究上有所突破，同时应深入开展对各种因素产生的应力进行有效处理的工艺技术研究，例如通过各种有效的人工时效处理去除零件应力变形。 2、机床的几何精度受其上零件载荷力影响较大，而解决该问题需从机床整机静动态特性分析上着手研究。长期以来国内机床设计过程是“经验设计-样机试制-样机测试-改进设计”，这种“感性设计”不仅设计周期长、研制费用高，同时并未从理性上对机床结构刚性进行系统分析，造成大部分机床出现问题后只能修修补补进行事后改进设计，并未从根本上解决问题。目前随着现代化数字设计技术的发展，在机床设计上开展数字化设计的技术研究是势在必行的。对于大型数控龙门导轨磨床，应开展如下数字化设计研究工作： （1）、对机床整机进行几何建模并进行静力学分析及模态分析和谐响应分析，寻找机床结构设计的薄弱环节。 （2）、合理解决机床大件质量分布参数的结构和动特性、合理选择匹配各个部件的连接方式和参数，获得更好的加工性能。特别是对机床床身、工作台、立柱及活动横梁等大件，因重力及切削力等因素使其产生变形对加工精度的影响进行分析，通过有限元分析手段，研究机床结构件的合理断面形状和尺寸，筋板的布置形式和筋板尺寸，结构零件之间的联结刚性等。例如活动横梁是龙门导轨磨床最重要也是最薄弱环节，其几何精度的稳定性，直接影响机床横向加工的工作精度。活动横梁上分别安装卧式周边磨头及立式万能磨头运动组件，其运动机构共用活动横梁导轨，由于两套运动组件运动载荷的不同，造成其运动负载对横梁结构刚性提出不同的要求。通过有限元分析手段获得相关动态结构刚性参数，优化活动横梁结构件的合理断面形状和尺寸，筋板的布置形式和筋板尺寸。同时分析两套运动组件运