专利名称：一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种卧式铣镗床的改进结构，特别是一种带主轴箱重心补偿系统的卧式纟先Il床。
背景技术：
卧式铣镗床或加工中心的主轴箱工作时重心常常会发生改变，这种重心变化会对机床精度产生影响，从而直接影响到加工件的精度，卧式铣镗床当主轴移动或当主轴前端安装附件时，主轴箱因重心改变而产生“低头”现象，这种“低头”现象的产生，是因为主轴箱 与立柱导轨之间存在必要的运动间隙，这种间隙不可能消除，所以这种“低头”也就不可避免，尽管一些机床在设计时已考虑了这个问题，采用双配重拉索，双配重拉索比单拉索对保持平衡更有利，但由于拉索的弹性变形等原因，主轴箱的位置总会随重心变化而发生改变。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，可以补偿主轴箱重心变化而产生的“低头”现象。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，包括卧式铣镗床，主轴箱上与立柱配合的位置安装有多个传感器，主轴箱通过第一配重拉索和第二配重拉索与配重块连接；所述的第一配重拉索绕过由执行机构驱动升降的升降滑轮，第二配重拉索绕过定滑轮。所述的传感器为四个，左右对称各安装两个。所述的传感器成电桥连接，以获取差动信号。所述的配重块上设有导轨。测量原理与系统构成I、检测方式重心位置的改变,必然引起主轴箱的倾斜,如何检测出这种微小的倾斜，可以有多种方法I)直接检测，用位移传感器、光栅尺等进行；2)间接检测，主轴箱微小的位移，将会使AB⑶四点处的压力产生变化，在一定范围内这种压力变化正比于主轴箱的倾斜，因此，可以用检测ABCD四点处压力值的改变量间接检测出主轴箱的倾斜量；比较两种检测方式，直接检测需要一定的位移量，且用光栅尺等方式结构复杂，对环境要求高，而间接检测压力变化的方法，几乎无需位移量，且结构简单，灵敏度高，对环境要求低，因此，本实用新型采用了这种间接检测方式。本实用新型提供的一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，通过压力传感器检测主轴箱重心的变化，并通过伺服电机控制二根配重拉索的拉力比，完成对主轴箱重心改变后的补偿从而消除其对机床精度的影响。本实用新型具有结构简单、调节可靠，用压力传感器检测，灵敏度高，电路上加上冲击脉冲吸收电路后，即可克服切削力产生的周期性压力波动。滑轮I可采用螺旋或者是平面凸轮进行升降。由于传感器的体积小巧，所以整个系统不论是在新机床设计还是对旧机床进行改造时均能容易的得到实现，如果具体到某些带有特殊附件的机床W200T，本方案不仅能补偿主轴箱因重心改变产生的低头现象，也能补偿其因采用斜面铣头、直角铣头等附件工作时产生的主轴箱向上抬头现象，此时滑轮I下降，减少F1的拉力。本实用新型的方案不仅能解决主轴位移时的重心补偿，而且能较好地解决主轴无位移而前端安装附件时的重心补偿，而一般机床对重心变化的补偿均只能在主轴有位移时才能进行。·
以下结合附图
和实施例对本实用新型作进一步说明。图I为本实用新型的整体结构示意图。图2为本实用新型配重拉索部分的整体结构示意图。图3为本实用新型中传感器连接示意图。图4为本实用新型中主轴箱受力分析示意图。图5为本实用新型的软件流程图。图中升降滑轮1，定滑轮2，第一配重拉索3，第二配重拉索4，传感器5，主轴箱6，主轴7，主轴附件8，配重块9，立柱10。
具体实施方式
如图I、图2中，一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，包括卧式铣镗床，主轴箱6内与立柱10配合的位置安装有多个传感器5，主轴箱6通过第一配重拉索3和第二配重拉索4与配重块9连接；所述的第一配重拉索3绕过由执行机构驱动升降的升降滑轮1，在本例中靠近主轴7的一侧为第一配重拉索3，第二配重拉索4绕过定滑轮2。所述的传感器5为四个，左右对称各安装两个，该两个传感器5则位于靠近主轴箱6的上下端的位置。本补偿系统由电气部分和机械部分构成，电气部分由四个接成惠斯顿电桥形式的压力传感器及信号放大器组成检测电路，由功率放大器及伺服电机组成执行电路(见图3)，机械部分由伺服电机、减速机构及升降滑轮I组成执行元件，整个补偿系统的软件流程图(见图5)。补偿的动作过程为在二根配重拉索中，升降滑轮I可以由伺服电机控制上、下移动，定滑轮2则固定不动。现以一台捷克斯洛伐克比尔森-斯柯达公司产W200T卧式铣镗床为例说明有关技术数据如下主轴箱6自重W = 195000KN,配重块9重量183000KN，未平衡重量T = 12000KN由丝杆承担，主轴行程S = 2000mm，套筒轴行程S = 1600mm，导轨外宽1700mm，主轴前端至立柱前导轨外侧最小距离700mm，主轴直径$ 200 mm,主轴自重W1 = 9500KN,套筒轴截面尺寸520 X 520mm，套筒轴重约55500KN，二者合重W2 = 65000KN，主轴箱长度4425mm，高度2000mm,刀具附件重量P = 100kg,为了计算简便,设主轴为一均质杆件(见图4)。[0030]I、初始平衡状态时，主轴未伸出，也未安装附件，W = 195000KN,F1 = F2 = 91500KN, T = 12000KN ；2、现假设套筒轴前伸800mm且前端安装了刀具附件，此状态相当于W2前移了800mm '为安装附件后的主轴箱部件的重量,其值为W + P ;L为新的重心位置与原重心位置的距离；取座标原点为0，依平衡关系F1 + F2 + T = W + P[I]此时有:r.L = 400F! — 400F2[2]r .L= 1600P + 800ff2[3]W + P = ff'[4]解出=F1= 158500KN, F2 = 24500KN, L = 273. 5mm (见图 4)从图中可以看出I、当W'移到与F1共线时，此时无论怎样加大F1已经不能产生反向力矩了 ；2、当F1≥183000KN时，本调节方式失效。约束条件为 J1 < 183000KN, L < 400mm。所述的传感器5成电桥连接，以获取差动信号。如图3所示，当主轴7未伸出或未安装附件时，系统处于初始平衡状态，第一配重拉索3、第二配重拉索4受力一致，位于A、B、C、D处的传感器5受到压力相等，电桥端子a、b处无信号输出；当主轴7伸出或主轴箱6前端安装刀排、平旋盘等附件时，主轴箱重心将向前移，从而使整个主轴箱产生低头，此时传感器B、C处压力将增大，A、D处压力会减小，a、b端子输出一个信号，经放大后驱动伺服电机，通过机械传动顶升升降滑轮I，靠F与W'共同的作用力矩强制主轴箱抬头，直到传感器A、B、C、D处压力重新达到一致，主轴箱恢复平衡，这个过程是一个动态过程。所述的配重块9上设有导轨。为防止配重铁在单索受力时的倾转，对配重铁增加导向导轨。
权利要求1.一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，包括卧式铣镗床，其特征在于主轴箱(6)上与立柱(10)配合的位置安装有多个传感器(5)，主轴箱(6)通过第一配重拉索(3)和第二配重拉索(4)与配重块(9)连接； 所述的第一配重拉索(3)绕过由执行机构驱动升降的升降滑轮(1)，第二配重拉索(4)绕过定滑轮(2)。
2.根据权利要求I所述的一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，其特征在于所述的传感器(5)为四个，左右对称各安装两个。
3.根据权利要求2所述的一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，其特征在于所述的传感器(5)成电桥连接，以获取差动信号。
4.根据权利要求I所述的一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，其特征在于所述的配重块(9)上设有导轨。
专利摘要一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，包括卧式铣镗床，主轴箱内与立柱配合的位置安装有多个传感器，主轴箱通过第一配重拉索和第二配重拉索与配重块连接；所述的第一配重拉索绕过由执行机构驱动升降的升降滑轮，第二配重拉索绕过定滑轮。本实用新型提供的一种带主轴箱重心补偿系统的卧式铣镗床，通过压力传感器检测主轴箱重心的变化，并通过伺服电机控制二根配重拉索的拉力比，完成对主轴箱重心改变后的补偿从而消除其对机床精度的影响。
文档编号B23Q17/00GK202411464SQ20122002038
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者徐艳梅, 李菊香, 苏强 申请人:宜昌江峡船用机械有限责任公司