XKA2830х80动梁式龙门镗铣床安装过程中导轨偏差原因浅析及解决方案

李杰 王波 杨雄伟 李敏杰

摘 要： 现代大型数控龙门镗铣床具有高精度的加工质量，这就对设备的地基提出了严苛的技术要求， 设备地基的承载稳定性决定机床的几何精度.在这里我们了分析了机床导轨的几何尺寸精度难以达到设计精度的原因.提出了具体的解决方案。

关键词： 数控;地基;沉降

0.引言

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。但是这些是必须建立的有一个高精度的机床几何尺寸的基础上的，稳定的机床几何尺寸就对设备的地基提出了要求。

1.设备情况简述

2011年6月，由于我公司技改升级需要，购进一台XKA2830х80动梁式龙门镗铣床，该设备设备集机械、电气、液压、计算机控制等先进技术于一体的重型机械加工设备，可实现不同金属材料的大型复杂基础件、箱体类零件、铸锻件、焊接件的粗精加工，可对金属平面、曲面和孔类切削加工，也可对斜面、斜孔、曲面、及零件型腔内部进行加工，具有铣削、镗削、钻削、攻丝、锪孔等功能，配备附件铣头以后具有工件一次装卡，五面加工的能力。

工作台面尺寸：

长×宽：8000×3000mm

T型槽： 36mm

最大承载重量：≥20t/ m2

加工工件的范围：

最大加工尺寸：长：≥8000mm，宽：≥3000mm，高：≥4000mm;

龙门框架的有关参数和要求：

龙门立柱通过工件最大尺寸：≥3900mm 。

龙门移动（X轴）：≥8500mm;龙门移动速度0～10000mm/min;床身自重300吨，机床轮廓尺寸为17.2m×10.45m×8.68m。

2.设备安装遇到问题

在地基完工后，我们对该设备进行安装，首先对龙门导轨进行安装，调校。基础预制孔二次浇灌完成后。在混凝土达到设计凝固周期后，对直线度和平行度进行测量，在一个测量周期内超出设备设计的允差范围。经多次调校无果。

在现场查看观测，发现预制孔内混凝土有裂纹，故怀疑混凝土标号太低，强度不够。然后采购高标号专用设备地基灌浆料进行浇灌，进行第二次设备基础浇灌。浇灌完成后，待凝固期至，测量后又出现了与第一次相同结果。

3.导致该情况的原因浅析

对安装过程中出现的问题，我们认真分析，排除了混凝土的强度因素。由于该机床外形尺寸较大，自重较大。为达到加工精度和工作台和立柱滑座导轨功能的正常，地基在横向和纵向的弯曲变形一定不能超出限制范围。对平面度、直线度、角度精度和平行度等的精度要求越高，允许的变形量就越少。 排出各种影响因素后，我们最终找到问题所在，设备地基的内应力没有释放完，导致整个基础不稳定。我们的设备基础没有预压。

4.解决方案

设备安装前对设备基础进行预压，在设计最大荷载作用下使其预先产生沉降直至变形稳定，待卸载后进行设备安装并投产后，使得设备基础不再发生沉降变形，达到保护生产设备目的，另一方面使得设备基础稳定后，还可有效提高设备生产效率。

：在设备基础预压过程中，通过对设备基础的沉降跟踪观测，可以获得设备基础准确可靠的沉降数据，了解设备基础在预压和生产运营期间的实际沉降状况，并且避免在预压过程中产生不均匀沉降（倾斜超过设计要求），分级加载时在满足设计荷载分布情况下，通过局部超加载使整体筏板沉降平衡稳定，可保护筏板基础整体稳定性。

在加工装配厂房北墙附近建立水准基准点BM1、BM2、BM3，基准点应埋设在能长期保存，地基稳定的地方。

点位标志采用混凝土水准点标石。根据场地周围环境条件，选取该设备基础北侧钢结构独立柱基混凝土顶面，需用红漆明显标注。

数据处理采用条件观测平差或间接观测平差方法，计算取位0.01mm。

垂直监测网初期每3个月复测一次，在以后当沉降趋向稳定复测时间可适当延长。根据本次观测周期短而集中的特点，垂直监测网复测一次。

按照设计图，在实际工作中根据规范及现场情况，动梁式龙门加工中心设备基础共布设沉降观测点6个。

a、标志选用Φ18mm以上，长15—25cm的钢筋，弯曲成“┛”形状。

b、标志埋设在建筑物框架结构的立柱上，距±0面的高度为0.3m—0.5m左右，具体位置现场确定。

c、标志位置应按设计图纸埋设，并且符合下列规定：位于建筑物四周，埋设在外墙每12m—20m处或每隔2—3根柱基上或沉降缝、伸缩缝的两侧。

d、标志埋设应稳固，并标识明显记号。

③沉降观测

a、沉降点与部分监测网点组成环形闭合路线。路线在整个作业中应基础固定。

b、按二等沉降观测的精度和观测方法进行施测。

c、数据处理采用条件观测平差或间接观测平差，计算取位0.01mm。

d、通过对6个沉降观测点进行跟踪观测，来控制堆载预压施工速度，确保每次加载后设备基础均均沉降。依据有关规范，某一次加载后，若出现观测点沉降量大于1mm，应延长堆载及观测时间，同时各观测点之间沉降量应相对平衡，当基础沉降倾斜值超过设计图纸要求时，对部分沉降量小的观测点位，可适量超加荷载，达到均匀沉降，保护设备基础筏板整体稳定。

动梁式龙门加工中心设备基础预压每次加荷載前后各观测一次;共分7次加荷载，共观测14次;预压荷载加满后延时30天，再观测1次，然后卸载后观测1次;合计沉降观测总次数为16次。观测中如发现那级荷载加载后，本级加荷沉降量大于1.00mm，依据有关规范应延长监测时间，待沉降相对稳定≤0.05mm/d，方可加下一级荷载，考虑加密监测，实际沉降观测总次数约为24次。

每次观测前，应对相关仪器及设备进行检查。

分8级进行预压堆载，每级加载200t，荷载按设备基础载荷分布图施加，延时不少于20h，第一次加载400t（一、二级同时加载），总加载为1600t;

每级加载前后对已埋设好的6个沉降观测点均进行一次系统沉降观测;

总加载完成后延时30天，再观测一次，卸载完后再观测一次。

5.结论

预压完成后，设备导轨进行安装调试，调校误差均在允差范围之内。目前该设备已经正常运转三年之久。

参考文献

[1]《工程测量规范》（GB50026—2007）.

[2]《建筑变形测量规范》（JGJ8—2007）.

[3]《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897—2006）.