卧式加工中心主轴箱平衡系统优化设计

HMC－e系列卧式加工中心，适合于工件多面的铣、钻、镗、铰、攻丝、两维、三维曲面等多工序加工。具有在一次装夹中完成箱体孔系和平面加工的良好性能，还特别适合于箱体孔的调头镗孔加工。为保证机床能够高精、高速及高质量地完成切削任务，需要对主轴箱垂直方向运动增加平衡装置，以消除主轴箱本身及其承载的各部件产生的重量对其在垂直方向运动的速度、加速度和控制精度产生的不良影响。

1 原有气缸平衡系统

考虑到卧式加工中心的结构特点及加工工艺，主轴箱在垂直方向运动加工时，不仅要受到刀具切削力和丝杠驱动力的作用，还会受到自身重量及装载的主轴、电动机、结构件和管路等零部件重量的作用，总计大概700kg，而且这些力的作用方向与主轴箱的运动方向平行，又不能效仿水平移动部件那样被支撑起来，如果这些力不能被平衡，会对主轴箱运动的平稳性带来非常恶劣的影响。

因此，过往设计了气缸平衡系统，如图1所示，气缸固定于立柱之上，气缸杆下伸拉住主轴箱以平衡掉主轴箱80%的重量。整套气缸平衡系统的工作原理如图2所示，压力为0.6MPa的压缩空气经过空气洁净器干燥过滤后进入增压器，压力增加至0.85～0.9MPa，由于经增压器排出的空气压力不稳定，需经减压阀稳定在0.8MPa后进入储气罐，在进储气罐前需安装单向阀防止气体回流导致气缸失效。储气罐总容积 ·158·70L，内部的空气供给气缸工作，气缸缸径100mm，活塞杆直径30mm，经过计算可平衡约572kg的重量。

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结语

通过对主轴箱垂直运动平衡系统改进设计及优化，解决了原有设计气缸平衡系统存在的问题，降低整机高度，简化平衡系统结构布局，降低后续保养和维修的难度，提高进给速度和加速度，对机床整体性能的提高提供了坚实的保障。

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