工作台提高转速、精度、承载能力试验研究

胡 巍 季卫东 吴 鹏 杨春晖

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005)

为不断创新、研发新产品，提升公司产品的档次，对重型双柱立式车床进行提高转速的技术突破，工作台静压导轨采用了全新结构设计。DVT350工作台转速由63 r/min提高到100 r/min、DVT500由50 r/min提高到80 r/min、DVT630由25 r/min提高到50 r/min。为全面衡量新结构的工作性能，对工作台进行了不同工作状态下的运转实验，为今后改进和优化结构提供试验数据。

1 结构改进

限制工作台转速提高的因素主要是转速提高后工作台发热变形大，导致工作台端径跳数值过大，达不到机床精度要求。通过以下设计结构的改进，避免了工作台过热，从而使工作台转速全面提高:(1)静压导轨宽度变窄，减小工作台发热量;(2)静压导轨的扇形导轨变为圆形铜导轨，减小封油边。将改进结构后的工作台组织生产，进行试验。

2 试验研究的方法和步骤

2.1 测量方法

首先在工作台上布置4个测量点，记录下各点的初始数据:工作台浮升值、各点压力。设定油温报警限值。然后用希望达到的最高转速空载溜车，运转稳定后记录温升及油膜厚度。带负载后再用各种转速试验，运转稳定后记录温升及油膜厚度。试验过程中时刻观察是否报警。

2.2 试验步骤

测量工作台浮升简图如图1所示。

(1)测量初始数据

工作台初始浮升值测量数据见表1所示。

表1 初始浮升值数据

(2)最高转速空运转试验

DVT350工作台转速100 r/min、DVT500工作台转速80 r/min、DVT630工作台转速50 r/min，进行最高转速空运转试验。

①DVT350空载下，工作台浮升约为0.11 mm。工作台以100 r/min运转。经过6 h油温从12℃升到44℃后基本达到稳定温度。试验一共运行了12 h无报警。然后用100 r/min的速度切削试料，用切削面检测工作台精度，端跳为0.03 mm，径跳为0.02 mm。

②DVT500空载下，工作台以转速80 r/min运转，室温11℃，带有7 kW冰箱，运转4 h后，油温由15℃升到26.5℃，4个测点处浮升值减小了0.07 mm。此时，工作台再起动困难，需点车才能起动。7 kW冰箱的制冷量不足以控制80 r/min时导轨的油膜发热量。换用12 kW冰箱，重新进行试验，设定温度为15℃。工作台运转3 h后温度基本达到稳定，温升10℃。油温从室温12℃上升到22℃。工作台浮升从0.18 mm降到0.109 mm。试验共运行了5.5 h。

③DVT630空载下，工作台以转速32 r/min运转，室温32℃，带有30 kW冰箱，运转6 h后，油温由34℃升到37℃，温度仍有上升趋势，4个测点浮升下降了0.055 mm。工作台以40 r/min运转，室温32℃，运转4 h后，油膜测厚报警。冰箱换成两台30 kW进行试验。工作台以36 r/min运转时，运行良好，但转速达到40 r/min仍有报警。冰箱又进行了更换，换成一台30 kW和一台35 kW，进行试验。分别做了工作台以40 r/min、45 r/min、50 r/min试验，运行都良好。在50 r/min时，油温由29.1℃上升到39.8℃，工作台浮升从0.159 mm降到0.117 mm。

(3)承载试验

①DVT350工作台上安装25 t载荷运转，转速从20 r/min到40 r/min三种情况进行试验。20 r/min时运转6 h，30 r/min时运转10 h，40 r/min时运转9 h，均没有报警。

②DVT500工作台上安装25 t载荷，转速50 r/min，12 kW冰箱，工作台运转2 h后油膜报警，温升10℃。油温从室温10℃上升到20℃。测量工作台浮升从0.12 mm降到0.10 mm。

安装25 t载荷，转速10 r/min，无冰箱，工作台运转7.5 h后基本达到稳定温度，温升8℃。油温从室温12℃上升到20℃。测量工作台浮升从0.135 mm降到0.10 mm，各点降0.013～0.032 mm。试验共运行了8.5 h。

安装25 t载荷，转速30 r/min，无冰箱，工作台运转1.45 h后报警停车，温升9.5℃。油温从室温10.5℃上升到20℃。

安装25 t载荷，工作台转速40 r/min，冰箱功率增加到7 kW，工作台运转7 h后基本达到稳定温度，温升10.3℃。油温从室温10℃上升到20.3℃。试验共运行了11 h。

安装25 t载荷，转速45 r/min，7 kW冰箱，工作台运转7 h后达到稳定温度，温升11.5℃。油温从室温10℃上升到21.5℃

安装43 t载荷，工作台转速10 r/min，7 kW冰箱，工作台运转6 h后基本达到稳定温度。温升8℃。油温从室温9℃上升到17℃。试验共运行了10 h。

重载试验后，用自磨机把上刀杆切工作台端面，端跳0.02 mm。

③DVT630工作台上安装32 t载荷，转速32 r/min，30 kW和35 kW冰箱各一台，工作台运转2 h后达稳定温度，温升5℃。

(4)最高转速承载试验

①DVT350工作台上安装2 t载荷运转，100 r/min时运转2 h，温度从16℃升到32℃，没有报警。

②DVT500工作台上安装3 t载荷，转速80 r/min，12 kW 冰箱，工作台运转2 h后达稳定温度，温升10℃。油温从室温11℃上升到21℃。测量工作台浮升从0.158 mm降到0.101 mm。

③DVT630工作台上安装6 t载荷，转速50 r/min，30 kW和35 kW冰箱各一台，工作台运转2 h后达稳定温度，工作台浮升0.137 mm。

3 结语

试验表明，通过结构改进和增大冰箱功率，DVT350工作台转速已能达到100 r/min、DVT500能达到80 r/min、DVT630能达到50 r/min。工作台承载加大后，转速有所下降，但这也符合机床承载一般规律。提高转速后，检测工作台精度，均能达到要求，成功地将双柱立式车床转速提高到了新的档次，推动了国产重型双柱立式车床的技术进步。