并联机床核心模块致动器部件装配方法的研究.pdf

T e c h n 0 10 g y a n d T e s f 工艺与检测 并联机床核心模块致动器部件装配方法的研究 孔令义 刘 国清 于建 龙 哈尔滨量具刃具集团有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 0 摘要 介绍了并联加工中心的结构及工作原理， 着重介绍 了其核心模块致动器部件的装配方法， 不仅提高 了装配效率， 而且保证了机床的整体装配精度。 关键词 机床电动机座装配 中图分类号 T H1 3 4 文献标识码 B The a c t ua t o r as s e mbl y me t h od o f a n e w mac h i n e KONG L i n g y i ，L I U G u o q i n g，YU J i a n l o n g Ha r b i n M e a s u r i n g a n d C u t t i n g T o o l G r o u p C o ． ， L t d ． ， H a r b i n 1 5 0 0 4 0 ， C H N Abs t r a c t Th i s p a pe r i n t r o d u c e s t h e s t r u c t ur e a n d wo r k i ng p r i nc i p l e o f p a r a l l e l ma c h i n i n g c e n t e r，a n d i n t r o d u c e s e mp ha t i c a l l y i t s c o r e mo d u l e a c t u a t o r a s s e mb l y me t ho d s，n o t o n l y i mp r o v e s t h e a s s e mb l y e ffic i e n c y，b ut a l s o g u a r a n t e e s t h e wh o l e a s s e mb l y p r e c i s i o n o f ma c h i n e t o o 1 ． Ke y wor ds Ma c h i n e T o o l ； Mo t o r Ba s e； As s e mb l y 并联加工中心核心模块 的主要结构如 图 1 ， 由 3 个致动器部件 以下简称致动器 、 1个旋转 四轴部件 和 1 个旋转五轴部件组合而成。按照实轴角度来讲 ， 每个致动器不可以单独运动 ， 只能一起联动， 也就是说 3个致动器必须一起 运动才能完成 一个 动作 ， 而四轴 和五轴则可以单独运动 ， 不受 3个致动器的约束。 1 添加 刀具库 在组件 中选择 加工刀具 ， 选择 “ 配置刀具” 窗 口中单击“ 刀具文件” 按钮 ， 在弹出的窗 口中选择 D ＼ H A A S ＼ V R＼ H a a s ． t l s 文件 ， 添加刀具库 。 2 添加毛坯 在组件 中选择 “ 配置毛坯” 窗 口中 选择“ 添 加 模 型 文件 ” ， 在 弹 出 的 窗 口中选 择 D ＼ HAAS＼ VR＼ Ha a s S t o c k ． t l s 文件 ， 添加毛坯。同理完成 工装和旋钮五轴数控程序的添加。 3 设置程序零点 在组件树中选择 G代码偏置， 在“ 配置 G代码偏置” 窗 口下拉列表 中选择 “ 程序 零 点” 。寄存器设置为 1 ， 单击“ 添加 ” ， 选择从 ⋯到定位 从组件到刀具 ； 调整到位置中 到 S t o c k ， 完成相应 的设置后 ， 单击仿真工具 ， 结果如图 2 7所示。 o 图2 6 H A A S 2 t i 2 机 图2 7 旋钮五轴仿真结果 床模型 6 结语 以旋钮五轴 曲面加工为载体 ， 分析 Ma s t e r c a m X 的五轴刀具路径控制方式 ， 在制订合理的粗精加工工 艺后 ， 选用 H A A S五轴机床后置处理程序生成无干涉 无过切的五轴刀具轨迹 。 参考文献 [ 1 ] 高长银 ． Ms t e r c a mX 3数控五轴加工实例教程[ M] ． 北京 化学工业 出 版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2] 宋放之 ． 数控机床 多轴加工技术实用教程 [ M] ． 北京 清华大学 出版 社 ． 2 0 1 0 ． [ 3 ] 王卫兵． Ms t e r c a m数控加 工实例教程 [ M] ． 北京 清华大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 4] 杨胜群． V E R I C U T 7 ． 0数控加工仿真 技术 [ M] ． 北京 清华 大学 出版 社 ， 2 0 1 0 ． 作者 肖善华 ， 男， 1 9 7 5年生， 讲 师， 主要研究方向 为 C AD ／ C AM／ C I MS及 数控 加 工 。 编辑余捷 收稿 13 期 2 0 1 2 0 2 0 6 文章编号 1 2 0 8 4 2 如果您想发表对本文的看法， 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 1 43 工艺与检测 T e c h n 0 Io g y a n d T e s t 由此可以看 出， 此结构是一个 混联机床 ， 既是串联机床 四、 五轴部分 ， 又是并联机床 致 动器部分 。而在整 台加工中 心 中 ， 重 中之重 是 3个致 动 器 ， 它们的精度直接影响着整 台机床 的精度。下面 就核心 模块 中致动器 的装配 方法进 行一下简单论述。 1 一 五轴部件；2 一四轴部件 3、4 、5 一致动器。 图 1 核心模块结 构图 1 致动器 的基本结构 如图 2所示 ， 致动器 由基体 1 、 上壳体 2 、 电动机座 3 、 丝杠 4 、 内关节 5及直线导轨 6等主要零件组合而 成。其中电动机安装在上壳体 2内， 电动机的输 出端 与丝杠 4一端 由联轴器连接 ， 此部分在电动机座 3内； 丝母与 内关节 5配合连接。其运动原理为 电动机旋 转通过联轴器带动丝杠 4旋转 ， 丝杠 4通过丝母带动 内关节 5在直线导轨 6上作直线运动 ， 也就是说 电动 机通过正反转就可以控制内关节 5在直线导轨 6上作 往复直线运动。那么电气系统可以通过电动机尾部的 编码器来计算 出电动机 的转数 ， 从 而推算 出内关节 5 实际的位移 ； 但为了提高机床的整体精度 ， 在 内关节下 面安装 了光栅 ， 通过光栅的测量来反馈给系统 ， 以补偿 电动机 因丢转而带来的误差 。 2 3 ～ 、 三 三 - u 1 ～基体 ；2 一上壳体 ；3 一 电动机座 ；4 一 丝杠 5 一 内关节 ；6 一直线导轨 。 图2 致动器结构图 2 在 装配 中遇到的 问题及解决方案 经过几次反复装配 ， 发 现还有很多问题直接影响 到机床 的装配精度。以下是我们在装配中发现的几个 问题 ， 通过与装配人员 的探讨 ， 提 出了解决方案 ， 并在 实际装配中得到了验证 ， 证明方案是正确的。 2 ． 1基体的平面度 2 ． 1 ． 1 改进 前 如 图 3所示 ， 按照设计要求致动器基体的上表面 1 4 4 的平面度为 0 ． 0 2 m m， 由于整个基体的长度为 1 7 0 0 mm， 属于细长型结构 ， 所 以平 面度不容易达 到要求 。 按我公司的加工条件只能使用导轨磨床来加工 ， 其装 夹方式是把基体 2整体放在平台 3上 ， 尾部用压板压 住 ， 前端用两个千斤顶支在螺纹孔中， 只控制上下方向 一 个 自由度 ， 然后导轨磨床前后磨削被加工表面 如 图 3 。这种加工方法使基体 在磨削过程 中由于砂 轮 磨削力的作用而弹性变形 ， 磨后 的基体表面 出现 中间 凹两边凸的现象。经过检测平面度超过 0 ． 1 0 m m， 不 能达到设计的要求 。经过反复琢磨和验证 ， 决定采用 下 面 的改进工 艺方 法 。 1 千 斤 顶 ；2 一 基 体 ；3 一 平 台 。 图3 基体 上表面加 工方法一 2 ． 1 ． 2 改进后 如图4所示 ， 为了避免上述情况的发生 ， 在基体斜 面的底下用螺钉连接 2个支撑块 ， 而基体尾部依然用 压板压住。这样基体与 2个支撑块就可以视为一个整 体工件 ， 那么加工这样一个工件对于导轨磨床来说就 不存在变形的问题 ， 可以保证其上平面的平面度要求 。 当加工完后再把支撑块从基体上拆卸下来 ， 这样上述 问题就迎刃而解 了。 3 l 一螺钉 ；2 一 支撑块 ；3 一 基体 ；4 一平 台。 图4 基体上表面加工方法二 豢 等 T e c h n 0 10 g y a n d 工艺与检测 1 一主导轨；2 一副导轨；3 一内关节；4 一丝杠；5 一电动机座；6 一千斤预。 图5 致动器装 配图 2 ． 2 丝杠轴心线与导轨 的平行度 设计要求致动器部件装配后丝杠线心线与主导轨 的平行度不大于 0 ． 0 2 m m， 如图 5所示 ， 这就对致动器 部件及各个零件 的检测 、 装配方法有 了更高 的要求 。 如果仅在装配过程 中边检测边装配 ， 一是比较麻烦 ， 装 配人员掌握不好装配的尺度 ； 二是 因为丝杠很长 ， 本身 较软， 遇到外力的作用时容易产生弹性变形 ， 而我们检 测时只能以它为被测对象， 因此可能会 出现 因丝杠 弹 性变形而产生的测量误差 例如内关节和电动机座的 中心不在一条直线 上 。为 了避免这种情 况 出现 ， 我 们采用把检测基准丝杠 中心移到外侧 ， 并用心棒 代替丝杠 的方法进行检测 和装配 ， 经过实践证明是 可 行的， 具体方法如下 2 ． 2 ． 1 检测零件 ， 转移基准 如图6 1 内关节 用 3个千斤顶把内关节 1支在平 台上， 用指示表 把内关节 1的基准面 与滑块的配合面 调成 与平 台 平行 ， 由于基准面与心棒有平行度要求 ， 故此时测量尺 寸 和 B并把数值和位置记录下来 。 2 电动机 座 用 3个千斤顶把 电动机座 2支在平 台上 ， 用指示 表把电动机座 2的基准面 与致动器 的配合面 调成 与平台垂直， 由于基准面与心棒有平行度要求 ， 故此时 测量尺寸 c和 D并把数值和位置记录下来。 2 ． 2 ． 2 根据转移的基准进行部件装配 首先把 内关节 3 、 电动机座 5及丝杠 4、 主导轨 1 、 副导轨 2用螺钉组装上 。其 中内关节 3的基准面要与 滑块靠紧无间隙， 电动机座 5与致动器的连接先不要 旋紧。然后用 3个千斤顶把致动器支在平台上， 用指 示表把主导轨 1 侧面调成与平 台平行 ， 把两导轨上表 面形成的平 面调成与平 台垂直 如图 5所示 。下面 就可 以安装电动机座 5了 ； 微调电动机座 5的安装位 置并 同时用指示表测量 ， 使得 此时 3点和 4点与平台 的高度差 C D； 2点和 3点与平 台的高度差 B C。 达到此要求后把螺钉一一旋 紧， 注意指示表不能有变 LU I l耳 0 ／ 恩 U o l ＼ l n l J ＼ ＼ LL L 1 一 内关 节 ；2 一 电 动机 厘 。 图6 零件检测 图 化。这样安装完毕， 可以保证 电动机座 5和内关节 3 的中心在同一条直线上并与丝杠同轴。 3 结语 经过实践装配证 明， 此工艺方法简单实用 ， 而且保 证 了装配精度 ， 为整个核心模块的装配打下 了坚实的 基础。如今 ， 经过几个月的精心装配 ， 整个并联机床已 经装配完毕 ， 经过检验 已达到验收标准， 并开始试加工 工件 ， 结果还是令人满意的。通过这次工艺改进试验 ， 使我们更有信心 ， 只要敢于思索 ， 就可以从实践中得出 先进的技术 ， 从而为生产、 装配更好地服务。 第一作者 孔令义， 男， 1 9 8 0年生， 工程师， 研究方 向为数控 机床 制 造工 艺 。 编辑 吕伯诚 收稿日 期 2 o 1 1 1 0 0 8 文章编号 1 2 0 8 4 3 如果您想发表对本文的看法。 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。