臥式銑鏜床或加工中心的主軸箱工作時(shí)重心常常會(huì)發(fā)生改變璧南，這種重心變化會(huì)對(duì)機(jī)床精度產(chǎn)生影響逸贾，從而直接影響到加工件的精度园骆，針對(duì)此問題舔痪，提出一種重心補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本補(bǔ)償方案僅僅針對(duì)重心改變后主軸箱傾斜造成的精度下降锌唾，不能補(bǔ)償主軸因磨損锄码、剛度不足等伸出后的下?lián)隙斐傻木认陆怠?br>　　臥式銑鏜床當(dāng)主軸沿W軸移動(dòng)或當(dāng)主軸前端安裝附件時(shí)，主軸箱因重心改變而產(chǎn)生低頭現(xiàn)象鸠珠，這種低頭現(xiàn)象的產(chǎn)生巍耗，是因?yàn)橹鬏S箱與立柱導(dǎo)軌之間存在必要的運(yùn)動(dòng)間隙，這種間隙不可能消除，所以這種低頭也就不可避免馆柬，盡管一些機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了這個(gè)問題筒臂，采用雙配重拉索，雙配重拉索比單拉索對(duì)保持平衡更有利吻霎，但由于拉索的彈性變形等原因脚自，主軸箱的位置總會(huì)隨重心變化而發(fā)生改變，此時(shí)如果能及時(shí)檢測出這種改變睹梢，并隨時(shí)進(jìn)行糾正联缝，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)精度的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，本方案的設(shè)計(jì)思想是：通過四個(gè)壓力傳感器1九窿、2苇葫、7、8檢測出主軸箱的低頭坦膘，控制伺服電動(dòng)機(jī)堰聪，經(jīng)過齒輪減速増矩后頂升滑輪4，使主軸箱產(chǎn)生抬頭承跟，即可達(dá)到補(bǔ)償目的（見圖1）缝帝。

　　1. 測量原理與系統(tǒng)構(gòu)成
　　（1）檢測方式：重心位置的改變花墩，必然引起主軸箱的傾斜悬秉，如何檢測出這種微小的傾斜，可以有多種方法：①直接檢測冰蘑，用位移傳感器和泌、光柵尺等進(jìn)行。②間接檢測懂缕，主軸箱微小的位移允跑，將會(huì)使1、2搪柑、7聋丝、8四點(diǎn)處的壓力產(chǎn)生變化，在一定范圍內(nèi)這種壓力變化正比于主軸箱的傾斜工碾，因此弱睦，可以用檢測1、2渊额、7况木、8四點(diǎn)處壓力值的改變量間接檢測出主軸箱的傾斜量；比較兩種檢測方式驶滚，直接檢測需要一定的位移量靡勾，且用光柵尺等方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜北拔，對(duì)環(huán)境要求高，而間接檢測壓力變化的方法悦级，幾乎無需位移量以搏，且結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高斑渠，對(duì)環(huán)境要求低钉拯，因此，本方案采用了這種間接檢測方式榕诬。
　【隼啤（2）系統(tǒng)構(gòu)成：本補(bǔ)償系統(tǒng)由電氣部分和機(jī)械部分構(gòu)成，電氣部分由4個(gè)接成惠斯頓電橋形式的壓力傳感器及信號(hào)放大器組成檢測電路菜犀，由功率放大器及伺服電動(dòng)機(jī)組成執(zhí)行電路乡鼻，機(jī)械部分由減速機(jī)構(gòu)及頂升滑輪組成執(zhí)行元件，整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)流程圖（見圖2）丸匀。

　2. 補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作過程

　　本系統(tǒng)采用兩根配重拉索摩疑，滑輪4可以由伺服電動(dòng)機(jī)控制上危融、下移動(dòng)畏铆，滑輪5固定不動(dòng)。如圖3所示吉殃，當(dāng)主軸未伸出或未安裝附件時(shí)辞居，系統(tǒng)處于初始平衡狀態(tài)，兩配重拉索受力一致蛋勺，傳感器1瓦灶、2、7抱完、8受到壓力相等贼陶，電橋端子ab無信號(hào)輸出（見圖4）；當(dāng)主軸伸出或主軸箱前端安裝刀排巧娱、平旋盤等附件時(shí)碉怔，主軸箱重心將向前移，從而使整個(gè)主軸箱產(chǎn)生低頭禁添，此時(shí)傳感器1撮胧、7壓力將增大，2与笛、8壓力會(huì)減小围娃，a b端子輸出一個(gè)信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)得惩，通過機(jī)械傳動(dòng)頂升滑輪4碎痘，靠F與W′共同的作用力矩強(qiáng)制主軸箱抬頭，直到傳感器1、2创靴、7朱鹤、8壓力重新達(dá)到一致，主軸箱恢復(fù)平衡秫痪，這個(gè)過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程延杯。

　　3. 約束條件
　　現(xiàn)以一臺(tái)捷克比爾森-斯柯達(dá)公司產(chǎn)W200T臥式銑鏜床為例說明。
　　有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)為：主軸箱自重19 50 0 k g叭舰，則W＝195 000k N玫斋，配重鐵18  300k g，未平衡重量1  200kg由絲桿承擔(dān)忱当，T＝12 000kN蚯涮，主軸行程S主＝2 000mm，套筒軸行程S套＝1 600mm卖陵，導(dǎo)軌外寬1 700mm遭顶，主軸前端至立柱前導(dǎo)軌外側(cè)最小距離700mm，主軸直徑φ 200mm泪蔫，主軸自重950kg棒旗，套筒軸截面尺寸520mm×520mm，套筒軸重約5 550kg撩荣，二者合重6  500kg铣揉，W2＝65 000kN，主軸箱長度4 425mm餐曹，高度2 000mm逛拱，刀具附件重量100kg，P＝1 000kN台猴，為了計(jì)算簡便朽合，設(shè)主軸為一均質(zhì)桿件（見圖5）。

　”タ瘛（1）初始平衡狀態(tài)時(shí)祖擦，主軸未伸出，也未安裝附件疏悯。W＝195  000kN灸尾，F(xiàn) 1＝F 2＝91  500kN，T＝12 000kN歉冷。
　『故啤（2）現(xiàn)假設(shè)套筒軸前伸800mm且前端安裝了刀具附件，刀具附件長度為800mm乳后，相當(dāng)于W2前移了800mm锁熟，P前移1  600mm帝膊；W′為安裝附件后的主軸箱部件的重量，其值為W＋P麸媒；L為新的重心位置與原重心位置的距離僻跳；取坐標(biāo)原點(diǎn)為O，依平衡關(guān)系為:
　　 F 1＋F 2＋T＝W                        　　　　　  （1）
　　　　　　W'L＝400F 1－400F 2                       （2）
　　　　　　W'L＝1 600P＋800W2                      （3）
　　　　　W＋P＝W'                             　　　   （4）
　　由式（1）~（4）解出：F 1＝158 500kN胚览，F(xiàn) 2＝24 500kN茶月，L＝273.5mm。
　　從圖5中可以看出鹉动，當(dāng)W′移到與F 1共線時(shí)轧坎，此時(shí)無論怎樣加大F 1已經(jīng)不能產(chǎn)生反向力矩了；當(dāng)F 1≥183  000kN時(shí)泽示，本調(diào)節(jié)方式失效缸血。故約束條件為：F 1＜183 000kN，L＜400mm械筛。為防止配重鐵在單索受力時(shí)的傾轉(zhuǎn)捎泻，對(duì)配重鐵增加導(dǎo)向?qū)к墶?/p>

　　4. 結(jié)語
　　該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)可靠埋哟，用壓力傳感器檢測笆豁，靈敏度高，電路上加上沖擊脈沖吸收電路后定欧，即可克服切削力產(chǎn)生的周期性壓力波動(dòng)渔呵。滑輪4可采用螺旋或者是平面凸輪進(jìn)行升降砍鸠。由于傳感器的體積小巧，所以整個(gè)系統(tǒng)不論是在新機(jī)床設(shè)計(jì)還是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造時(shí)均容易實(shí)現(xiàn)耕驰，如果具體到某些帶有特殊附件的機(jī)床W200T京佃，本方案不僅能補(bǔ)償主軸箱因重心改變產(chǎn)生的低頭現(xiàn)象，也能補(bǔ)償其因采用斜面銑頭言丧、直角銑頭等附件工作時(shí)產(chǎn)生的主軸箱向上抬頭現(xiàn)象崔狂，此時(shí)滑輪4下降，減少F 1的拉力辕寺。
　　本方案不僅能解決主軸位移時(shí)的重心補(bǔ)償茶链，而且能較好地解決主軸無位移而前端安裝附件時(shí)的重心補(bǔ)償，而一般機(jī)床對(duì)重心變化的補(bǔ)償均只能在主軸有位移時(shí)才能進(jìn)行误扯。

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