经过认真分析和判断,初步认为可能是机床的基础发生了变化导致安装调试好的机床几何精度发生变化;因此查找重点就是对机床基础进行检测并判定其是否合格。
(3)对机床基础进行检测
针对机床X轴方向、工作台V轴方向几何精度变化,将水平仪放置在机床X轴方向、工作台V轴方向的检测棒上,将水平仪调整为零,分别将机床立柱和工作台从一个极限位置移动到另一个极限位置,查看水平仪测量值,测量棒具体位置见图1,经过反复检测,其机床X轴方向测量棒上水平仪数字显示为:0.08-0.10mm/m;工作台V轴方向检测棒上水平仪数字显示为:0.06-0.08mm/m;并在其范围波动,并且当对机床立柱和工作台起始移动位置相反进行移动时,水平仪数字显示方向相反。
四、原因判断和结论
根据以上检查结果,可以判断不重合误差产生的原因是由于机床基础变形量超过了机床安装要求基础变形量:0.02mm/m几倍,甚至几十倍;由于机床基础属于浮动基础,随着立柱、主轴箱、配重等重量在床身上移动时,机床基础的倾斜变形严重超过其要求,无法保证机床几何精度稳定性,造成了传动箱孔系加工精度到不到技术要求。因此结论是该机床基础给予报废,如果要保证引进机床的精度和传动箱加工的技术要求,必须对机床进行拆卸,重新选址制作新基础和再次安装调试机床。 浮动基础产生原因与机床基础制作应遵循原则 经过查阅原机床基础资料和相关技术人员分析产生浮动机床基础主要原因有:
1、机床基础设计者对机床结构和运行方式不了解,只考虑机床基础承重,对带有移动重负荷时,机床基础的倾斜变形要求重视不够;
2、对机床基础原地质情况不了解,机床安装所在地原来是一个养鱼塘,通过回填新建的厂房,因此地质状况十分复杂;
3、机床基础尽管进行整体浇铸,所用的钢筋和混泥土符合标准,但是整个机床基础仍然处于松软土质上,没有对基础采用打桩浇铸支撑机床基础,增加机床基础刚性和强度;
4、机床安装前,对机床基础检测没有按照相关标准进行详细检测,特别是对机床基础的倾斜变形量重要参数检测不够;
5、机床基础在浇铸完成后,承重试验的周期太短,如果是浮动基础,一般需要在承重几个月后才出现倾斜、变形等现象;未能在机床安装前及时判定出该机床基础是浮动基础。
由于原机床基础不能达到机床安装调试的技术要求,因此只有重新制作新的机床基础并对机床进行拆卸、搬迁、再安装调试,给公司造成了二百万元左右的经济损失,教训是十分深刻,损失是惨重的。
查阅相关资料,机床基础的制作应根据:当带有移动负荷机床的基础制作应将机床部分的基础和附属部件的基础连成一个整体,由于机床基础变形直接影响机床的几何精度和加工精度,因此作为机床安装的基础必须经过正规设计和浇铸,并且在机床安装前后都要进行仔细检查,同时应遵循以下原则:
1、土质的检验、基础的设计和施工必须由具有重型机床基础设计和施工资质的专业机构完成;
2、基础的施工尺寸必须根据机床安装位置的土质检验情况来确定,必须按照机床生产厂家对机床基础标准综合考虑;
3、机床基础的设计应了解机床基本运行方式,若带有移动重负荷机床的基础设计应充分考虑基础承重,特别是机床基础的倾斜变形要求;
4、机床基础的尺寸必须根据机床移动所引起的实际变形角度来计算,立柱、旋转工作台、主轴箱、工件等重量较大部件移动时,其实际变形角度不能超过以下值:
Ф=0.02mm/m=0.0002rad
5、机床基础承重部分支撑梁、支撑住必须用钢筋混泥土浇铸而成,基础周边、底部采用混泥土浇铸即可;
6、机床基础完成后必须进行检验,核实是否符合机床基础图和相关的设计参数,对大型、精密机床必须对机床基础作静载荷、移动动载荷试验,检验机床基础的承重、抗变形能力;
大型、精密机床基础应按照上述原则、国家相关的标准以及生产厂家提供的基础图和技术要求制作,是能够防止因机床基础因素影响机床的几何精度和加工精度,避免重大投资造成损失并得到良好的回报。
结束语:通过本文对大型精密机床的基础对机床几何精度和加工精度产生过程和原因分析,告诫其他企业在投资大型精密机床中,不仅要注重机床本身的所能达到的加工精度及高科技性,同时也要高度重视安装机床的基础可靠性和稳定性;避免产生同样的问题,使重大投资得到预期的回报。
参考文献:
[1] 机床设计手册Ⅱ(上、下册)/《机床设计手册》编写组 编
北京:机械工业出版社 1978年12月出版
[2] 金属切削机床修理第3卷(上、下册)/《机修手册》第3版编委会
北京:机械工业出版社 1993年8月出版
[3] HCW -180NC精密数控镗床使用说明书 捷克:斯柯达公司
[4] HCW -180NC精密数控镗床相关技术文件