大型落地车铣床花盘修整装置与方法

摘要

本发明公开了一种大型落地车铣床花盘修整装置和方法，由修整装置液压顶升装置，应变片、电荷放大器，垫板结构，支撑台，数据采集处理系统组成，其核心为数据处理系统。本发明通过设置三个应变片并通过液压顶升装置一系列的位移，使得花盘的定位误差不会超过0.1um，大大提高了花盘的定位精度，增加了机床运行的安全性能、使用寿命和加工精度。

权利要求

1.一种大型落地车铣床花盘修整方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获得花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置总重量M，花盘的直径d；

步骤二、数据处理系统通过监测应变片一的应变值ε1，加工人员通过操作液压系统控制液压顶升装置的位移，使得应变片一的应变值ε1满足：F＝M·G

A＝a·b

其中，F表示花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置受到的总重力；G为重力系数，E为花盘材料的弹性模量，a为垫板的长度，b为垫板的宽度；其中，A表示垫板的面积，σ表示垫板受到的压强；并测得应变片二的应变值ε2，应变片三的应变值ε3；

步骤三、继续顶升，使得此时应变片一的应变值ε4满足：

其中ρ为花盘材料的密度，d表示花盘的直径；测得此时应变片二的应变值ε5，应变片三的应变值ε6；

步骤四、在步骤三的基础上，调节液压顶升装置继续顶升，使得此时应变片一的应变值ε7满足以下条件步骤五，固定并拧紧与传动轴、花盘连接的螺栓，将花盘固定。

2.如权利要求1所述的大型落地车铣床花盘修整方法，其特征在于，所述步骤一中，通过三维软件建立花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置的模型，获得花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置总重量M，花盘的直径D。

3.一种大型落地车铣床花盘修整装置，其特征在于，包括安装于花盘侧面顶部的应变片二和花盘侧面底部的应变片三，花盘下方安装有垫板结构，垫板结构连接有液压顶升装置；垫板结构包括垫板二，垫板二下方为垫板一；垫板一和垫板二之间安装有应变片一；应变片一、应变片二和应变片三均电连接有数据处理系统；其中，花盘中部开有安装孔，并通过安装孔连接传动轴。

4.如权利要求3所述的大型落地车铣床花盘修整装置，其特征在于，所述液压顶升装置底部安装有支撑台。

5.如权利要求3所述的大型落地车铣床花盘修整装置，其特征在于，应变片一、应变片二和应变片三均通过电荷放大器与数据处理系统电连接。

说明书

大型落地车铣床花盘修整装置与方法

技术领域

[0001] 本发明属于机械领域，尤其涉及一种大型落地车铣床花盘修整装置与方法背景技术

[0002] 为适应大型和超大规格重型筒体零件的加工，重型数控落地车铣床的花盘直径达到5m，装夹能力为150t。由于重型落地车铣床花盘较大，其夹持的工件也较大，一旦机床长期处于闲置状态或经常处于工作状态，在花盘的自重与切削力作用下与安装过程造成的安装误差，固定花盘的螺栓会出现松动或变形，造成花盘中心线与连接花盘的传动轴的轴向不重合或者平行，这会严重影响机床的使用寿命，工件的质量，刀具的寿命及机床运行的安全。需要定期对花盘定位进行修正，以提高重型机床的使用效能。

发明内容

[0003] 本发明由液压顶升装置，应变片、电荷放大器，垫板结构，支撑台，数据采集处理系统组成，其核心为数据处理系统。本发明通过设置多个应变片并通过液压顶升装置一系列的位移，使得花盘的定位误差不会超过0.1um，大大提高了花盘的定位精度，增加了机床运行的安全性能、使用寿命及加工精度。

[0004] 一种大型落地车铣床花盘修整方法，包括如下步骤：

[0005] 步骤一、获得花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置总重量M，花盘的直径D；

[0006] 步骤二、数据处理系统通过监测应变片一的应变值ε1，加工人员通过操作液压系统控制液压顶升装置的位移，使得：

[0007] F＝M·G

[0008] A＝a·b

[0009]

[0010]

[0011] 其中，F表示花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置受到的总重力；G为重力系数，E为花盘材料的弹性模量，a为垫板的长度，b为垫板的宽度；其中，A表示垫板的面积，σ表示垫板受到的压强；并测得应变片二的应变值ε2，应变片三的应变值ε3；

[0012] 步骤三、继续顶升，使得此时应变片一的应变值ε4满足：

[0013]

[0014] 其中ρ为花盘材料的密度，d表示花盘的直径；测得此时应变片二的应变值ε5，应变片三的应变值ε6；

[0015] 当第二步使得花盘在重力作用下引起的偏移量为零后，但是花盘底端被液压顶升装置顶升后，花盘的内部由下及上承受了其上部的重力，引起了位移，这步主要是将其引起的位移(偏移量)通过顶升装置顶升的位移将其校正为零。并获得此时花盘顶端与下端的应变值。步骤四、在步骤三的基础上，操作液压系统微调液压顶升装置继续顶升，使得此时应变片一的应变值ε7满足以下条件

[0016]

[0017] 在第三步完成后，存在着第二步与第三步引起的花盘底端与顶端受到液压顶升装置的顶升引起的偏移，第一项表示花盘底端在第二步与第三步引起的向下偏移，采用求其平均值是为了考虑第二步与第三步引起的部分位移是共同影响的，这样考虑花盘下端位移更加符合实际；第二项是第三步的位移；第三项是考虑花盘上端在第二步与第三步引起的综合位移，第二步引起的位移是花盘在没有同轴度偏移下的初始位移，第三步位移是在第二步位移的基础上，花盘继续顶升所产生的位移，实际中花盘顶端引起的向下位移为第三步与第二步的位移之差。位移与应变是一一对应的；

[0018] 步骤五，固定并拧紧与传动轴、花盘连接的螺栓。

[0019] 进一步的改进，所述步骤一中，通过三维软件建立花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置的模型，获得花盘，工件，垫板结构及花盘与工件的连接装置总重量M，花盘的直径D。

[0020] 一种大型落地车铣床花盘修整装置，包括安装于花盘侧面顶部的应变片二和花盘侧面底部的应变片三，花盘下方安装有垫板结构，垫板结构连接有液压顶升装置；垫板结构包括垫板二，垫板二下方为垫板一；垫板一和垫板二之间安装有应变片一；应变片一、应变片二和应变片三均电连接有数据处理系统。

[0021] 进一步的改进，所述液压顶升装置底部安装有支撑台。

附图说明

[0022] 图1为本发明的装置结构示意图；

[0023] 其中1.支撑台；2.液压顶升装置；3.垫板二；4.垫板一；5.应变片一；6.应变片二；7.应变片三；8.花盘；9.安装孔。

具体实施方式

[0024] 实施例1

[0025] 大型落地铣床的花盘直径超过5米，夹持工件的重量达到150吨，在花盘及工件的自重作用下，工件的轴线、花盘的轴线、传动轴的轴线间的同轴度超过1个毫米，这对加工零件的精度，刀具及机床的使用寿命产生明显的影响。需要在加工时提前通过螺栓施加预紧力，减少花盘轴线，工件轴线，传动轴的轴线间的同轴度误差，使其不超过0.1mm。花盘与大型落地铣床的传动轴通过螺栓连接固定并通过传动轴带动花盘，大型工件与花盘是通过装卡工具连接固定并旋转。

[0026] 由于大型落地铣床的花盘离地面的距离超过一米且由于重量较大，液压顶升装置承受的力较大，对地面的作用力较大容易破坏地面，需要支撑台来克服花盘与地面距离较大及地面容易被破坏的问题。通常的支撑台的地面面积为液压顶升装置的20倍，材料为45号钢。

[0027] 液压顶升装置为顶升能力300吨，其与液压系统连接，工作人员可以通过液压系统控制顶升装置的顶升位移。

[0028] 垫板一为常规的立方体，与垫板一接触的垫板二的一面的形状与垫板一一致，与花盘接触的垫板二的一面为圆弧面，这是为了增加垫板二与花盘的接触面积，保证其接触面不会由于应力超过其许用应力，不会被破坏。应变片通过电荷放大器与数据采集系统组成。

[0029] 使用方法：

[0030] 第一步、通过三维软件准确建立花盘，工件，垫板结构及其连接装置的模型，获得其总重量M，花盘的直径d。

[0031] 第二步，数据处理系统通过监测应变片一的应变值ε1，加工人员通过操作液压系统控制液压顶升装置的位移，使得：

[0032] F＝M·G

[0033] A＝a·b

[0034]

[0035]

[0036] 其中G为重力系数，E为花盘材料的弹性模量，a为垫板的长度，b为垫板的宽度；其中，A表示垫板的面积，σ表示垫板受到的压强；

[0037] 并测得应变片二的应变值ε2，应变片三的应变值ε3。

[0038] 这一步是为了使得花盘在重力作用下引起的偏移量为0，并获得当花盘受到液压顶升装置的顶升载荷时，花盘底端的应变及花盘顶端的应变，以便于下步校正。

[0039] 第三步、在第二步的基础上，操作液压系统控制液压顶升装置继续顶升，使得此时应变片一的应变值ε4满足以下条件

[0040]

[0041] 其中ρ为花盘材料的密度。

[0042] 测得此时应变片二的应变值ε5，应变片三的应变值ε6，d表示花盘的直径；

[0043] 当第二步使得花盘在重力作用下引起的偏移量为零后，但是花盘底端被液压顶升装置顶升后，花盘的内部由下及上承受了其上部的重力，引起了位移，这步主要是将其引起的位移(偏移量)通过顶升装置顶升的位移将其校正为零。并获得此时花盘顶端与下端的应变值。第四步，在第三步的基础上，操作液压系统微调液压顶升装置继续顶升，使得此时应变片一的应变值ε7满足以下条件

[0044]

[0045] 在第三步完成后，存在着第二步与第三步引起的花盘底端与顶端受到液压顶升装置的顶升引起的偏移，第一项表示花盘底端在第二步与第三步引起的向下偏移，采用求其平均值是为了考虑第二步与第三步引起的部分位移是共同影响的，这样考虑花盘下端位移更加符合实际；第二项是第三步的位移；第三项是考虑花盘上端在第二步与第三步引起的综合位移，第二步引起的位移是花盘在没有同轴度偏移下的初始位移，第三步位移是在第二步位移的基础上，花盘继续顶升所产生的位移，实际中花盘顶端引起的向下位移为第三步与第二步的位移之差。位移与应变是一一对应的。

[0046] 第五步，固定并拧紧与传动轴、花盘连接的螺栓，花盘与传动轴的同轴度误差小于0.1um。这是因为经过第二、三、四步的校正后，花盘在重力引起整个装置位移，顶升装置顶升引起位移，花盘内部材料自重引起的位移均被校正(花盘中部被传动轴穿过，因此花盘位移时受力状态改变，会引起花盘内部的形变)，实际中还存在的位移为顶升过程中液压顶升装置及垫板等辅助装置的位移，由于其截面积及刚度较大，在花盘重量的作用下引起的位移不超过 r1为液压顶升装置横截面的半径，E为2.06×1011,通常花盘的直径为5m，采用的液压顶升装置的半径至少为25mm，最大位移值小于0.1um。