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刀架驱动装置的设计研究
关涛 杨志勇
摘要:设计一种高精度数控立式车床的刀架驱动装置，该装置采用双平衡结构，具有布局合理、刀架滑枕弯曲变形小、刀架驱动刚度大、结构紧凑等特征。
关键词：平衡油缸、弯曲变形、结构紧凑、布局合理
一、背景技术
伴随着我国舰船、军工、工程机械、电力等技术领域水平的快速升级，国内的装备制造业对数控立车的精度要求也越来越高,尤其是对于车削刀架的各项几何高精度要求已经成为高精度立车的重焦点问题。现有立车刀架多采用左右单侧布置平衡油缸及丝杠的布局形式，由于平衡油缸平衡刀架滑枕时产生的单侧向作用力会使滑枕产生一定的弯曲变形，同时又由于滚珠丝杠在预拉伸时也会产生预紧反力，这种预紧反力与油缸反力会共同作用于滑枕，使滑枕在左右方向上的弯曲变形进一步加大，从而直接影响刀架各项几何精度。为了解决这一技术难题，我们进行了大量的研究和试验。
二、研究内容
本设计研究要解决的技术问题在于提供一种高精度数控立式车床的刀架驱动装置，该装置具有平衡结构布局合理、刀架滑枕弯曲变形小、刀架驱动刚度大、结构紧凑等特点，具有广泛的应用潜力。
本设计研究解决其技术问题所采取的技术方案是：刀架驱动装置采用两个直径相等的平衡油缸1、2对称布置在车削刀架滑枕3的左右两侧的油缸支架11上，油缸支架11与车削刀架滑枕3及回转滑座9连接。在车床刀架滑枕的后侧，垂直进给伺服电机4及减速器5通过减速器支架8与回转滑座9连接，滚珠丝杠副10通过滚珠丝杠副支架12与车削刀架滑枕3连接，滚珠丝杠副10由锁紧螺母7固定在减速器支架8上，并通过滚珠丝杠副支架12与刀架滑枕3固定连接，经预紧螺母13预拉伸过的滚珠丝杠副10通过联轴节6与减速机5连接。
由于平衡油缸采用对称布置结构，在平衡滑枕重力时，两侧受力大小相等，方向相同，所以两侧弯曲力矩相互抵消，消除了由于平衡滑枕重力产生的弯曲变形；由于采用高精度减速机，可以实现大减速比减速，实现小电机大惯量匹配，同时由于传动背隙的减小，可以更好的提高刀架位置精度。本实用新型具有布局合理、刀架滑枕弯曲变形小、刀架驱动刚度大、结构紧凑等特点。
附图说明
以下结合附图和实施方式对本实用新型加以详细说明。
图1为本实用新型实施例1的右视图
图1为实施例1的主视图
图1为实施例1的左视图
图中标号：
1、左平衡油缸 2、右平衡油缸 3、车削刀架滑枕 4、伺服电机
5、减速器 6、联轴节 7、锁紧螺母 8、减速器支架 9、回转滑座
10、滚珠丝杠副 11、油缸支架 12、滚珠丝杠副支架 13、预紧螺母
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实用新型刀架驱动装置采用两个直径相等的平衡油缸1、2对称布置在车削刀架滑枕3的左右两侧的油缸支架11上，油缸支架11与车削刀架滑枕3及回转滑座9连接，通过平衡油缸1、2可以完全平衡车削刀架滑枕3的重量，且保证车削刀架滑枕3不产生弯曲变形；
在车床刀架滑枕3的后侧，垂直进给伺服电机4及减速器5通过减速器支架8与回转滑座9连接，滚珠丝杠副10通过滚珠丝杠副支架12与车削刀架滑枕3连接，为提高滚珠丝杠副10刚度，需要滚珠丝杠副10进行预拉伸，方法如下：首先滚珠丝杠副10由锁紧螺母7固定在减速器支架8上，并通过滚珠丝杠副支架12与刀架滑枕3固定连接，调节滚珠丝杠副按滚珠丝杠样本要求进行预拉伸，最后，经预紧螺母13预拉伸过的滚珠丝杠副10通过联轴节6与减速机5连接。
三、主要结构特征
1、一种高精度数控立式车床的刀架驱动装置，其特征在于：两个直径相等的平衡油缸（1、2）对称布置在车削刀架滑枕（3）的左右两侧的油缸支架（11）上，油缸支架（11）与车削刀架滑枕（3）及回转滑座（9）连接。
2、1所述的高精度数控立式车床的刀架驱动装置，其特征在于：在车床刀架滑枕（3）的后侧，垂直进给伺服电机（4）及减速器（5）通过减速器支架（8）与回转滑座（9）连接，滚珠丝杠副（10）通过滚珠丝杠副支架（12）与车削刀架滑枕（3）连接，滚珠丝杠副（10）由锁紧螺母（7）固定在减速器支架（8）上，并通过滚珠丝杠副支架（12）与刀架滑枕（3）固定连接，滚珠丝杠副（10）通过联轴节（6）与减速机（5）连接。
3、2所述的高精度数控立式车床的刀架驱动装置，其特征在于：所述的滚珠丝杠副（10）为经过预紧螺母（13）预拉伸过的滚珠丝杠副。
四、总结
本设计研究是一种高精度数控立式车床的刀架驱动装置，两个直径相等的平衡油缸对称布置在车削刀架滑枕两侧的油缸支架上。本实用新型的优点是：由于平衡油缸采用对称布置结构，消除了由于平衡滑枕重力产生的弯曲变形；同时将驱动电机由原来的滑枕的左侧或右侧移至滑枕后侧，并采用电机加减速器丝杠直联取代原进给变速箱，珠丝杠预拉伸时产生预紧反力不产生弯曲变形不影响几何精度。
五、参考文献
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[2]曹龙华主编,机械原理.北京:高等教育出版社,1986
[3]黄锡恺编,郑文纬主编.机械原理.北京:人民教育出版社,1982
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[6]曹惟庆编,机构组成原理.北京:高等教育出版社
