基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法與流程

2023-12-04 15:59:36 1

本發明涉及大型重載臥式車床的調整技術，尤其涉及基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法。

背景技術：

大型重載臥式車床簡稱重載臥車，是重要戰略裝備，如超臨界核電重型轉子以及大型艦艇的舵軸均是由重載臥車加工而成。靜壓主軸是數控重載臥車的核心功能部件，其性能直接影響加工質量、精度和效率。

重載臥車在加工軸類工件時，工件的重量範圍變化很大，小的工件約幾噸重，大的工件往往幾十噸重甚至達250噸重。由於工件重量差別很大，導致裝夾工件後靜壓主軸頂尖處的撓度變形差別很大。靜壓主軸頂尖處的變形將導致臥車加工軸類零件同軸度的變化，進而顯著影響軸類工件的加工精度。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種改動小、成本低、調整準確、效率高的基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法。

為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：

一種基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法，由前靜壓軸承、後靜壓軸承和靜壓託對靜壓頭架主軸形成三點支承結構，前靜壓軸承位於後靜壓軸承和靜壓託之間，頭架主軸質量分布為q、工件及花盤總重量對頂尖產生的作用力為F，根據靜力平衡方程和變形協調方程計算三點支承結構各支點的支反力，再計算頭架頂尖處的撓度f，設定頭架頂尖處的撓度允許範圍為±f0，以支點處的供液流量為調整變量對三點支承處的支反力進行調整，進而實現對頂尖處的撓度f進行調整，使得|f|≤f0。

計算頭架頂尖處的撓度f時按以下步驟進行：

S1：設前靜壓軸承的支反力為F3，後靜壓軸承的支反力為F1，靜壓託的支反力為F2；

S2：列出靜力平衡方程：

F1+F2+F3＝F+q(l+a)；

S3：列出變形協調方程：在前靜壓軸承的支反力F3處，各外力產生的撓度之和等於前軸承偏位移e3，

其中，

S4：聯歷步驟S2中的靜力平衡方程和步驟S3中的變形協調方程，求出支反力F3；

S5：在求出的支反力F3基礎上，進一步求頭架頂尖處的的撓度f：

f＝fF'+fq1'+fq2'+fF3'，

其中，

在調整三點支承處的支點處支反力時，對靜壓託供油的油泵的每分鐘供油量進行調整。

與現有技術相比，本發明的優點在於：

本發明的基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法，以工件重量的大小為核心變量，對三點支承的支反力進行主動調整，從而減少或抵消工件重量變化引起的靜壓頭架主軸撓度變形，使靜壓頭架主軸的頂尖位置保持基本不變，顯著提高前後頂尖的等高性，減少或削除臥車加工軸類零件時的同軸度變化，提高軸類工件的加工精度；為實現該方法在傳統液壓供油系統基礎上的改動很小，增加成本少，結構簡單；避免了單純依靠經驗數據進行人工調整的不確定性，顯著降低了勞動強度，提高了工具機調整效率。在調整三點支承處的支點處支反力時，對靜壓託供油的油泵的每分鐘供油量進行調整，由於靜壓託為主受力點，其油腔壓力和油膜厚度對每分鐘供油量變化的響應速度最快，調整效率最高。

附圖說明

圖1是三點支承結構重載臥車靜壓頭架主軸的結構示意圖。

圖2是三點支承結構力學模型圖。

圖3是本發明的調整方法流程圖。

圖中各標號表示：

1、前靜壓軸承；2、後靜壓軸承；3、靜壓託；4、頭架主軸。

具體實施方式

圖1至圖3示出了本發明的基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法實施例，該方法是由前靜壓軸承1、後靜壓軸承2和靜壓託3對靜壓頭架主軸4形成三點支承結構，前靜壓軸承1位於後靜壓軸承2和靜壓託3之間，頭架主軸4質量分布為q、工件及花盤總重量對頂尖產生的作用力為F，根據靜力平衡方程和變形協調方程計算三點支承結構各支點的支反力，再計算頭架頂尖處的撓度f，設定頭架頂尖處的撓度允許範圍為±f0，以支點處的供液流量為調整變量對三點支承處的支反力進行調整，進而實現對頂尖處的撓度f進行調整，使得|f|≤f0。本發明的基於三點支承結構的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調整方法，以工件重量的大小為核心變量，對三點支承的支反力進行主動調整，從而減少或抵消工件重量變化引起的靜壓頭架主軸撓度變形，使靜壓頭架主軸的頂尖位置保持基本不變，顯著提高前後頂尖的等高性，減少或削除臥車加工軸類零件時的同軸度變化，提高軸類工件的加工精度；為實現該方法在傳統液壓供油系統基礎上的改動很小，增加成本少，結構簡單；避免了單純依靠經驗數據進行人工調整的不確定性，顯著降低了勞動強度，提高了工具機調整效率。

計算頭架頂尖處的撓度f時按以下步驟進行：

S1：設前靜壓軸承的支反力為F3，後靜壓軸承的支反力為F1，靜壓託的支反力為F2；

S2：列出靜力平衡方程：

F1+F2+F3＝F+q(l+a)；

S3：列出變形協調方程：在前靜壓軸承的支反力F3處，各外力產生的撓度之和等於前軸承偏位移e3，

其中，

S4：聯歷步驟S2中的靜力平衡方程和步驟S3中的變形協調方程，求出支反力F3；

S5：在求出的支反力F3基礎上，進一步求頭架頂尖處的的撓度f：

f＝fF'+fq1'+fq2'+fF3'，

其中，

在本實施例中，對調整三點支承處的支點處支反力時，調整靜壓託供油的油泵的每分鐘供油量，由於靜壓託為主受力點，其油腔壓力和油膜厚度對每分鐘供油量變化的響應速度最快，調整效率最高。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。