机床配重

机床配重的几种形式

机床添加配重的用途，主要是为了减小电机和丝杆的负载，抑制电机和丝杆的发热，从而保证加工精度，延长电机和丝杆的寿命。今天以立式加工中心为例小谈下一下机床配重的几种形式:

1. 重锤

这种形式结构简单，故障率低。用配重体的重量来抵消主轴单元的重量，从而提高机床的快移速度，降低丝杠上的载荷和减小电机负载。但速度和加速度较大时配重体的部分重量失重，平衡主轴单元的重量的效果降低，应答特性差，不适合高速切削

2. 气缸

气压压力传递到钢丝绳上进而传送到主轴单元，给主轴单元向上的力，从而达到减小主轴单元重量效果的目的，从而可以适当提高机床的快移速度，降低丝杠上的载荷和减小电机负载。需要大直径气缸（易打滑），需要大容量储气罐，需要配管等

3. 油缸

油缸时，需要油压单元和配管，也必须处理油压回路的油温上升。应答特性也差。而且必须配液压站，立加为了节省成本一般是不配液压站的，故油缸配重不用在立加上，多用于龙门铣。需要说明的一点是，在有的油缸配重里也会有

4. 氮气平衡缸

氮气平横缸是利用蓄能器的原理，控制平衡缸配合主轴头之伺服电机上下升降，平横主轴头之重量，以实现高速度、高精度加工。无需外动力设备，节省能源。多见于立式加工中心、龙门铣等

5. 盘型弹簧平衡.

这种配重我没有具体的应用过，暂不做讨论。

总的平说，较重的部件用重锤（比如说落地镗的主轴箱），一般的部件用油缸和氮气平衡缸（比如说龙门铣的滑枕），较轻的部件用氮气平衡缸和气缸（比如立加1060左右的机器）。

常见的用气缸、弹簧、配重块、液压这三种方式，听说还有一种利用永磁体进行配重的方式，在真空环境以及大负载的操作上用的比较频繁，不过没见过这个方面的资料。

大床子都是液压缸的。液压缸的阻尼好些，并且可以锁定，配重块会增加惯性，并且有绳或链疲劳断裂的可能。气缸只适合小而轻的场合。

一般小型的高速设备德国佬现在都不配重了 都是加粗丝杆和加大Z伺服电机以及抱闸的

有考虑过恒力弹簧，但是那个不是很经用，好一点的恒力弹簧，上下2~3万次就会出现金属疲劳和断裂。配重块的方案考虑过，但是可靠性也不是很理想，因为实际加工中要求Z轴的运动速度还是很快。线缆的张力重复绷紧放松容易出现问题。
    因为之前有听别人提到磁力配重的方式，是一种永磁体，主要是在类似主轴这种近乎恒定负载下的条件使用会比较方便。

弹簧+钢丝，成本低且不占地方。我自己的jj是设计气缸的，材料已经准备好，50*120气缸一个滑轮两个，减压阀一个，调节阀两个，空压机...
为什么又空压机、减压阀、调节阀的？如果用气缸，只要一个够行程的汽缸和一个容量大点的储气罐就行了，按机头的重量，根据汽缸的活塞面积定气压，调到作用在活塞上的压力和机头重量平衡，封住汽缸，保持压力就行了，如果不跑气，就根本不要再用动力了，完全靠空气弹力保持平衡。

这个是一些高速升降高精度控制里面的自动化设备必须要考虑的问题，一个最简单最合理的办法，装一个合适行程和缸径的气缸拉住重物，气缸前面装一个调压阀。调节气缸压力，确保重物任意位置能自动平衡。气缸的配管采用单向一直供气，接头采用互锁接头（断气后气缸锁定在原有位置不会动作，也可采用锁紧气缸，自己去FESTO样本和SMC样本上面找，多得是，几十块一个）。
这就是气液连锁，能确保任何时候断电断气设备不会往下掉，一般这个成本大概在500-3000元。
好处有如下：需要驱动滚珠丝杠的电机功率在空载情况下，理论上10W就可以驱动，实际需要考虑的是升级速度和工作载荷的而外重力（压力），来计算伺服电机的功率。

   小机床、铣头体+主轴电机较轻时不用考虑平衡可以只用带刹车的电机，如果比较重的铣头体刹不住，恐怕轴扭断了都无济于事。多见于带线轨、高速的雕铣机，使用场合范围小；

 氮气平衡器配种结构：应答特性较好，适用于高速切削，占用空间小，平衡力稳定。同时使主轴箱重量直接传给立柱底座上，减立柱变形。

其优点如下：

1. 无需外动力设备，节省能源。
   2.可适应高转速时快速平稳提升下降，无噪音，改善配重系统的缺点
   3、加工过程中可使精度和光洁度大幅提升，无微振动，延长丝杠和电机的使用寿命。
   4、使用得当可免维修。
   5、安装简单，使用方便。
   通常用于大型的、没有立柱（通过滑鞍和滑枕套）的场合，多见于立式加工中心、龙门铣等
   日本pascal的氮气平衡气缸做的最好，在森精机的车铣复合上有应用，一般平衡重量的105%，加速度可以达到1G，液压的一般平衡70-80%，加速度不行。

   

   曲柄压力机平衡缸的作用：

   1.就是在滑块向上回程时，使传动系统工作平稳,减少飞轮能量消耗；2.加速飞轮转速的恢复,促使飞轮动能更有效的发挥作用；

   3.防止压机工作时连杆轴瓦与曲柄轴发生有害冲击;

   4.防止滑块在上死点时制动器失效,或者滑块向上回程时离合器失效以及当连杆折断时,滑块由于自重下落,可能引起的人身事故。

   5.由于平衡缸始终给滑块一个向上托起的力，能够消除机构间的总间隙

    

   压力机开车过程中，需要靠平衡缸抵消滑块的自重。但是滑块从上死点运行到下死点，平衡缸气压压力值是逐渐增大的。如果说，滑块在上死点时，平衡缸气压所提供的拉力刚好抵消滑块自重，那么容易影响滑块运行到工作范围内时的冲压力，也容易使零部件造成损坏；反之，如果让滑块在下死点时，平衡缸气压所提供的拉力刚好抵消滑块自重，同样又增加了主传动齿轮的负担，易加重齿轮的磨损。所以，需要在气路通道中，添加一个自动调节气压的装置，可是设计采用的电换向阀的所达到的效果并不佳。请问各位前辈，还有可以更好的实现快速排气、快速补气的方法吗？

   压力机平衡缸压力机的调节一般都是上了模具调好气压以后整个运动过程是不需要再调节的，不过由于蓄能器的性质，造成在整个行程会有一定的压力波动，在压力机设计时这个波动范围是有标准可以参考的。
   一般调节平衡缸压力是在行程的中点以滑块稍微上浮作为依据，很少在上或下死点调节。
   如果你用的是机械压力机的话由于滑块速度快而且在整个行程运动的非线性，造成整个行程自动调节比较困难，一般的压力机厂家都不会提供自动调节的功能。

   平衡缸气压在一个行程内变化的标准是（15%-20%）*调节压力，举例来说，如果平衡15T的滑块，需要0.5MPa的压力，在整个行程的压力波动小于0.1MPa,也就是说压力波动在0.4-0.6MPa之间，如果波动大了，说明气包的容积选择小了，压力波动大小和平衡缸的大小没有关系。