立式數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)
立式數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)
摘 要：在轉(zhuǎn)向節(jié)的加工中使用簡(jiǎn)易臥式車(chē)床以及普通臥式車(chē)床都無(wú)法完善轉(zhuǎn)向節(jié)法蘭端面以及桿部工藝上的不足，因此文章便對(duì)立式數(shù)控車(chē)床進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的轉(zhuǎn)向節(jié)加工方案。
同時(shí)對(duì)車(chē)床的工作循環(huán)以及結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了介紹;通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的闡釋?zhuān)瑢?duì)立式數(shù)控車(chē)床進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的介紹。
通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，表面在轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)用中，該機(jī)床能夠?qū)⑥D(zhuǎn)向節(jié)兩頂尖孔處同大斷面的精度保證在最精確的范圍中，并且有效提高了工作效率降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：加工系統(tǒng);設(shè)計(jì);立式數(shù)控車(chē)床
轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)上應(yīng)用最重要的零件之一，其形狀復(fù)雜并且受到的集中應(yīng)力也是最大的，因此其部件結(jié)構(gòu)要求具有較好的機(jī)械能。
轉(zhuǎn)向節(jié)加工質(zhì)量會(huì)對(duì)車(chē)輛的安全性以及操作性造成呢個(gè)直接影響。
汽車(chē)的數(shù)量在隨著人們的需求量而不斷的增加，因而轉(zhuǎn)向節(jié)的生產(chǎn)要求也不斷的攀升，其生產(chǎn)效率的提高是目前轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)的核心問(wèn)題。
由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)向節(jié)的加工有一定的難度，尤其在法蘭端面以及桿部，尺寸以及位置精度難以把控。
傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式都是采用臥式普通車(chē)床或者簡(jiǎn)易車(chē)床對(duì)法蘭端面以及轉(zhuǎn)向接待桿部進(jìn)行加工，對(duì)簡(jiǎn)易車(chē)具進(jìn)行設(shè)計(jì)，在尾座頂尖同車(chē)具之間通過(guò)尾座頂尖對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行固定，通過(guò)車(chē)具對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行撥動(dòng)以此保證旋轉(zhuǎn)。
但是該種方式存在嚴(yán)重的缺陷，首先，工件不易加裝;其次，由于配重較小導(dǎo)致車(chē)具無(wú)法有效提高鉆速;設(shè)備在加工生產(chǎn)中效率地下也是無(wú)法避免的缺陷。
由于受到傳統(tǒng)工藝的限制，以及諸多因素的影響，不得不開(kāi)發(fā)出一種新型的設(shè)備用以解決轉(zhuǎn)向桿以及法蘭端面的不足，立式數(shù)控車(chē)床應(yīng)時(shí)而生。
該設(shè)備在原有機(jī)床性能上，能夠完美的進(jìn)行轉(zhuǎn)向節(jié)的加工。
無(wú)需高強(qiáng)度的夾裝勞動(dòng)，可謂一舉多得。
1 方案分析
1.1 整體式轉(zhuǎn)向節(jié)特性分析
整體式轉(zhuǎn)向節(jié)在形狀上像羊角，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu);以鍛件作為工件的毛坯，具有較大的加工余量，尤其在法蘭盤(pán)根部的圓弧處;最后由于工件的特性決定了其質(zhì)量較重，因此具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，定位加緊較為困難。
1.2 方案
在轉(zhuǎn)向節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)加緊要求以及工藝特性，其生產(chǎn)所用的專(zhuān)用立式機(jī)床在機(jī)構(gòu)上采用了主軸偏置的結(jié)構(gòu)，以傳統(tǒng)的立式數(shù)控車(chē)床作為基礎(chǔ)，加裝了尾座頂尖結(jié)構(gòu)，并根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)出專(zhuān)用的加工車(chē)具，形成新型機(jī)床用于轉(zhuǎn)向節(jié)的高效加工，同時(shí)在功能上仍然同通用數(shù)控車(chē)床相同。
1.3 工作的循環(huán)
主要的工作步驟和順序?yàn)椋喊惭b工件，定位夾緊，數(shù)控滑臺(tái)快移，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，同時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)，完成外圓加工，數(shù)控滑臺(tái)快退至原位，伺服刀架換刀，數(shù)控滑臺(tái)快移，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件外圓各槽的加工，數(shù)控滑臺(tái)快退至原位，伺服刀架換刀，數(shù)控滑臺(tái)快移，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件各螺紋的加工，數(shù)控滑臺(tái)退至原位，松卡，卸下工件，進(jìn)入下一循環(huán)。
2 轉(zhuǎn)向節(jié)專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)床部件設(shè)計(jì)
2.1 主軸箱設(shè)計(jì)
2.1.1 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本機(jī)床為立式結(jié)構(gòu)，主軸箱就是傳統(tǒng)意義上的床身，其作用一是安裝主軸及其傳動(dòng)系統(tǒng)，二是支撐立柱即在其上安裝的縱橫滑板和電動(dòng)刀架。
因此要求主軸箱具有據(jù)夠的剛性，結(jié)構(gòu)必須合理，長(zhǎng)期使用不變形。
2.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)
確定傳動(dòng)比。
首先需要保證數(shù)控立車(chē)的傳動(dòng)比在1：10且轉(zhuǎn)速達(dá)到63r/min至1000r/min，那么其在轉(zhuǎn)向節(jié)的加工過(guò)程中才能保證高效的同時(shí)仍然具有通用車(chē)床的功能。
確定傳動(dòng)路線。
在車(chē)床的使用中主要的傳動(dòng)路線如下：由伺服電機(jī)經(jīng)減速箱至皮帶輪，由皮帶輪對(duì)主軸單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以此達(dá)到驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)目的。
對(duì)主軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其結(jié)構(gòu)采用了較為靈活的單元結(jié)構(gòu)，在制造、維修以及安裝上都極大的方便了用戶。
在單元結(jié)構(gòu)的選擇上主軸需要充分考慮到轉(zhuǎn)向節(jié)加工的特殊性，以此保證主軸結(jié)構(gòu)能夠同該特殊件加工相適應(yīng)。
首先，在剛性要求上要予以滿足，保證旋轉(zhuǎn)精度的穩(wěn)定、長(zhǎng)久;其次，具有分油裝置以及夾緊油缸。
最后，能夠?qū)崿F(xiàn)快速切換專(zhuān)用車(chē)具、動(dòng)力卡盤(pán)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控立車(chē)通用和專(zhuān)用之間的切換。
根據(jù)以上分析，主軸單元選用規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為50的車(chē)主軸，能夠滿足高精度、高剛度的要求。
2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)概述
2.2.1 縱向設(shè)計(jì)
進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中的縱向系統(tǒng)主要包括滑板以及滾珠絲杠傳動(dòng)裝置。
在其滾動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有縱向的滑板，其能夠沿著導(dǎo)軌進(jìn)行縱向運(yùn)行。
該導(dǎo)軌的配置主要采用了滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，且為重型導(dǎo)軌，承載力較大，具有很強(qiáng)的剛性。
伺服電機(jī)能夠直接經(jīng)過(guò)聯(lián)軸對(duì)滾珠絲杠的螺母副進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而使得滑板能夠沿著導(dǎo)軌進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)。
2.2.2 橫向設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)中同滾珠絲杠之間發(fā)生作用主要依賴(lài)于橫向滑板，橫向滑板該系統(tǒng)主要通過(guò)橫向滑板同滾珠絲杠的傳動(dòng)副發(fā)揮作用，橫向滑板主要設(shè)置的位置為橫向?qū)к�，其能夠沿著縱向?qū)к壪驒M向?qū)к壸鰴M向運(yùn)動(dòng)。
橫向?qū)к壷饕捎昧藵L珠滾動(dòng)型導(dǎo)軌，且導(dǎo)軌為重載型導(dǎo)軌，具有較大的承載力和剛性。
同縱向?qū)к壪嗤錆L珠絲杠的螺母副可以直接受到伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，從而使得滑板做橫向運(yùn)行。
2.3 工裝夾具的設(shè)計(jì)
2.3.1 頂尖的設(shè)計(jì)
頂尖至機(jī)床用于回轉(zhuǎn)、定位以及夾緊的重要部位，能夠在加工過(guò)程中，對(duì)工件進(jìn)行固定，頂尖的部件主要出于設(shè)備上部，如果工件位置正確，那么在油缸的作用下，頂尖會(huì)隨著設(shè)備向下移動(dòng)，令定檢能夠?qū)⒐ぜ喜康捻敿饪醉斁o，用以對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊。
頂尖會(huì)隨著主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，這就是機(jī)床主運(yùn)動(dòng)。
在該部件的設(shè)計(jì)中首先應(yīng)當(dāng)對(duì)夾緊力進(jìn)行確定，將卻東油缸規(guī)格予以確定，保證夾緊可靠;由于轉(zhuǎn)向節(jié)的不平衡性特征，就要求頂尖具有足夠剛性，保證長(zhǎng)久穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)精度。
2.3.2 車(chē)具設(shè)計(jì)
由于工件的形狀較為特殊，因此異型性是轉(zhuǎn)向節(jié)的重要的特性，由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題，因而其工件具有不平衡的問(wèn)題，這就為工件的加工帶來(lái)了不小的困難，首先需要應(yīng)用剛性差的定位頂尖孔，利用上頂尖孔和下頂尖孔將工件定位夾緊。
上頂尖孔具有可移動(dòng)性是由單獨(dú)的移動(dòng)部件構(gòu)成，下頂尖孔則是固定于主軸之上。
其次，由于轉(zhuǎn)向節(jié)不具有規(guī)則加緊面，而頂尖的形狀也各不相同，想要保證車(chē)具的通用性，必須使之具有相當(dāng)?shù)娜嵝浴?/p>
不平衡的工件使得車(chē)具必須設(shè)置成為能夠調(diào)整的。
最后，通過(guò)使用液壓夾緊裝置，并將編碼器設(shè)置在主軸上，用以適應(yīng)車(chē)床的螺紋功能，并子啊車(chē)具上加設(shè)夾緊油缸。
3 結(jié)束語(yǔ)
該機(jī)床在使用后，通過(guò)實(shí)踐結(jié)果表情性能完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且在進(jìn)行完善后開(kāi)始小批量的予以生產(chǎn)，得到了使用者的一致好評(píng)。
參考文獻(xiàn)
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