應(yīng)用于普通車床數(shù)控化改造的數(shù)控滑臺(tái)設(shè)計(jì)

何敏佳，王繼武，劉高潔

(廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東廣州510000)

隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)床行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代。機(jī)床數(shù)控化程度也是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要體現(xiàn)，發(fā)達(dá)國家大都已經(jīng)完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，而中國仍處于機(jī)床數(shù)控化的發(fā)展階段。

提高機(jī)床數(shù)控化最直接的途徑就是購置新的數(shù)控機(jī)床，而另一個(gè)重要的途徑就是對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造。機(jī)床數(shù)控化改造一方面可以降低企業(yè)的設(shè)備采購成本，同時(shí)也使舊的機(jī)床繼續(xù)發(fā)揮其使用價(jià)值。隨著數(shù)控機(jī)床需求的不斷擴(kuò)大及越來越多數(shù)控化改造機(jī)床在生產(chǎn)中的應(yīng)用，機(jī)床數(shù)控化改造逐步形成產(chǎn)業(yè)，這其中大部分是對(duì)普通車床的數(shù)控化改造。

能夠更加便捷地實(shí)現(xiàn)車床的數(shù)控化改造，并擁有良好的加工精度是研究方向。CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)是在多年的機(jī)床數(shù)控化改造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的一種模塊化的應(yīng)用于車床數(shù)控化改造的機(jī)構(gòu)，文中主要介紹這種數(shù)控滑臺(tái)相對(duì)以往車床改造方式的優(yōu)勢(shì)和它的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

1 CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)在車床改造應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

普通的數(shù)控車床改造，機(jī)械結(jié)構(gòu)上需將原機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)更換為滾珠絲杠，并設(shè)計(jì)伺服電機(jī)與滾珠絲杠的連接和傳動(dòng)，如果導(dǎo)軌有磨損，還需重新磨削導(dǎo)軌來恢復(fù)機(jī)床的精度，電氣安裝方面也需重新設(shè)計(jì)，需要改造和增加的零件比較多，準(zhǔn)備完成后整個(gè)改造過程也需要4 ～5 天。

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)，將整個(gè)進(jìn)給單元和控制部分模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。數(shù)控滑臺(tái)和控制柜作為標(biāo)準(zhǔn)部件可提前準(zhǔn)備好，只需準(zhǔn)備好普通車床的床身便可快速安裝(見圖1) ，整個(gè)安裝過程只需要2 天，可節(jié)約數(shù)控化改造的成本，也可對(duì)市場(chǎng)需求做出快速反應(yīng)。

圖1 CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)應(yīng)用于普通車床改造示意圖

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)采用斜床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改造出的機(jī)床也具有斜床身機(jī)床所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì): 斜床身機(jī)床在加工零件時(shí)刀具是從斜上方向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削，切削力的方向與工件的重力方向基本一致，這樣可以減小切削振動(dòng)，使主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。而平床身數(shù)控車床在加工零件時(shí)，切削力的方向與工件的重力方向成90°，這樣會(huì)加大切削時(shí)的振動(dòng)。

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)的斜床身布局，使X 軸方向滾珠絲桿部件的重力直接作用于絲桿的軸向，傳動(dòng)時(shí)的反向間隙變得很小。而平床身數(shù)控車床的X 方向絲桿不受軸向重力影響，間隙無法直接消除。

同時(shí)CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)在加工過程中不易產(chǎn)生纏繞刀具的現(xiàn)象，也利于鐵屑的排出。

2 CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)主要特點(diǎn)

由人工鏟刮的X 向鑲條面與導(dǎo)軌面充分接觸，且間隙較小，保證了精度，增大了摩擦力，即使加工過程中突然斷電，傾斜60°的上滑臺(tái)也不會(huì)下滑。

采用雙矩形導(dǎo)軌，導(dǎo)軌接觸面的部分貼上塑料導(dǎo)軌軟帶，減小摩擦因數(shù)，增加導(dǎo)軌的耐磨性和抗震性。整體支撐結(jié)構(gòu)采用鑄件支架，剛性好，變形小。

Z 向軸和X 向軸均采用精密滾珠絲杠，用百分表調(diào)校絲杠的上母線和側(cè)母線，誤差在0.01 mm 內(nèi)。絲杠兩端選用精密角接觸球軸承和預(yù)緊螺母將其固定在軸承座內(nèi)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的反向間隙可以通過調(diào)節(jié)絲杠兩端螺母松緊來實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)油泵或自動(dòng)油泵保證各運(yùn)動(dòng)副和滾珠絲杠的潤滑，減小導(dǎo)軌的磨損，延長使用壽命。

中置絲桿和導(dǎo)軌全防護(hù)鈑金，可以避免切屑在絲桿和導(dǎo)軌上堆積，對(duì)滾珠絲杠和各運(yùn)動(dòng)副起到了很好的保護(hù)作用 (CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖見圖2) 。

圖2 CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

3 CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)的應(yīng)用及性能參數(shù)

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)在C6132、C0632、C6136、C6140 等普通臥式車床的數(shù)控化改造中的應(yīng)用比較廣泛，特別適合加工法蘭盤、短軸類的零件。完成改造后的機(jī)床可用于進(jìn)行內(nèi)外圓柱面、圓弧面、圓錐面、球面、錐螺紋、螺紋、端面等比較復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件的半精加工及精加工，批量生產(chǎn)的效率可以大幅度提高。

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)有多種配置可供客戶選擇，數(shù)控系統(tǒng)有GSK928 或GSK980 等可供選擇; 驅(qū)動(dòng)單元有GS 系列或DA98 系列交流伺服單元以及DY3 系列三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可供選擇; 電機(jī)有交流伺服電機(jī)或三相混合式步進(jìn)電機(jī)可供選擇; 刀架有四、六、八工位立式、臥式電動(dòng)刀架或排刀架可供選擇; 潤滑系統(tǒng)有手動(dòng)油泵或自動(dòng)油泵可供選擇。性能參數(shù)見表1。

表1 CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)性能參數(shù)

4 綠色再制造工程

綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)再利用，已經(jīng)成為全球共同關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)自然資源的過度開發(fā)使用已經(jīng)造成了嚴(yán)重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染。這其中機(jī)電產(chǎn)品制造業(yè)使用了大量的資源，也是環(huán)境污染的一個(gè)重要源頭。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì): 造成全球環(huán)境污染70%以上的排放物來自于制造業(yè)，每年產(chǎn)生約55 億噸無害工業(yè)垃圾和7 億噸有害工業(yè)垃圾。在這種大環(huán)境下，綠色再制造成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分和發(fā)展方向，也是符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項(xiàng)綠色系統(tǒng)工程。

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)在普通車床的數(shù)控化改造中的應(yīng)用正是秉承綠色再制造的理念，利用市場(chǎng)上逐漸被淘汰的普通機(jī)床和報(bào)廢機(jī)床(機(jī)床的床頭箱和床身等主要零部件可再次利用) ，快速完成對(duì)它的改造，使它具有一臺(tái)全新數(shù)控車床同樣的性能，充分發(fā)揮它的剩余價(jià)值，最大程度上減少資源的浪費(fèi)、減少對(duì)環(huán)境的污染。

5 經(jīng)濟(jì)效益

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)不僅減少了資源的浪費(fèi)，也創(chuàng)造了豐厚的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近幾年銷售總量近300 臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值1 050 萬元。同時(shí)CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)也讓更多的客戶體驗(yàn)到數(shù)控機(jī)床的高精、高效。

6 結(jié)束語

CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)采用斜床身結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)剛性好，零件的加工精度高，特別是模塊化的可快速安裝結(jié)構(gòu)在中小型普通車床的數(shù)控化改造市場(chǎng)中得到客戶的認(rèn)可。CT-L 系列數(shù)控滑臺(tái)充分利用廢棄資源，再制造出豐厚的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

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