數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置設(shè)計

宋 杰，楊曉君

(天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，甘肅 天水 741024)

0 引 言

目前隨著國內(nèi)外石油裝備、海洋鉆井、核電、高鐵的飛速發(fā)展，各種大型及重型的特殊零件，不僅需要加工零件的外圓、端面及內(nèi)孔外，還要在零件外圓表面及端面上加工鍵槽、圓孔、螺紋孔，銑槽等加工要求。這樣對機(jī)床(數(shù)控重型臥式車床)的加工能力的不斷提高，需要在一臺機(jī)床上完成車削功能的情況下，還需要對工件的端面、外圓表面的鉆削和銑削加工[1]。在傳統(tǒng)加工工藝的條件情況下，工件的外圓表面、端面的螺孔，圓孔和鍵槽都是在落地鏜床、龍門銑床及搖臂鉆床上加工完成的，一個零件的加工工序需要在幾臺機(jī)床上完成，而對較長及噸位較大的工件來說需要很大規(guī)格的落地鏜床、龍門銑床及搖臂鉆床，再者，對于工件端面及外圓上分度精度較高的圓孔或螺紋孔，還需要制作能使工件分度定位的裝置，以及相應(yīng)的增加支承工裝卡具、增加電機(jī)及控制裝置。這就造成零件制造周期長、加工制造成本高，工序繁瑣，加工基準(zhǔn)難于同一，制造精度不高等，并且選配機(jī)床的范圍受到一定的限制。

因此，在需要特殊零件進(jìn)行車、銑、鉆復(fù)合加工時，開發(fā)出一種新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、操縱輕便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，從而保證了工件的加工精度。

1 數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置概述

新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置[2-3]，主要根據(jù)我公司數(shù)控重型臥式車床十幾年的生產(chǎn)實踐，對數(shù)控重型臥式車床車、銑、鉆復(fù)合加工進(jìn)行分析，提供一種在數(shù)控重型臥式車床在床鞍滑板上安裝三套可以互換的車削刀架、帶Y軸立柱進(jìn)給裝置的銑削動力頭或鉆削動力頭。運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)控制X、Y、Z、C四個伺服軸運(yùn)動，實現(xiàn)四軸四聯(lián)動控制。以滿足零件的車削、銑削、鉆削的加工要求。

為實現(xiàn)上述目的，分析了數(shù)控重型臥式車床對零件進(jìn)行車、銑、鉆復(fù)合加工時的方法，主要是解決、提高機(jī)床設(shè)備的加工能力；減少設(shè)備的使用工序；優(yōu)化制造工藝；滿足用戶運(yùn)用一臺機(jī)床完成車、銑、鉆多臺工序的加工需求。從而實現(xiàn)操作方便，可靠，實用等特點(diǎn)。提高使用效率，減低生產(chǎn)、制造成本。

2 設(shè)計原理

2.1 裝置的結(jié)構(gòu)原理

如圖1所示，新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置中。

圖1 新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置示意圖1.蝸輪減速機(jī) 2.Y軸立柱箱體 3.液壓鋼管 4.液壓鋼管 5.液壓鋼管 6.螺栓 7.油箱支架 8.螺栓 9.螺栓 10.滑板11.床鞍 12.床鞍壓板 13.伺服電機(jī) 14.床身 15.液壓油箱16.鎖緊壓板 17.鎖緊螺桿 18.螺母 19.鉆削動力頭或銑削動力頭 20.斜鐵 21.壓板 22.螺栓 23.滑體 24.螺母 25.螺 26.鎖緊油缸 27.伸縮油缸 28.絲杠 29.深溝球軸承30.墊 31.推力球軸承 32.支座 33.絲母座 34.螺釘 35.圓螺母 36.聯(lián)軸器 37.減速機(jī) 38.滾珠絲桿 39.絲母座40.床鞍壓板 41.圓螺母 42.套 43.橫向防護(hù)罩 44.推力球軸承 45.支座 46.墊塊 47.工件

首先將支座32安裝在Y軸立柱箱體2的一端，用螺釘及銷子把緊定位，絲杠28安裝在支座32的內(nèi)孔里，通過深溝球軸承29、墊30、推力球軸承31和法蘭盤進(jìn)行軸向和徑向定位。絲母座33安裝在絲杠28上，再將支座45安裝在Y軸立柱箱體2的另一端，絲杠28穿入孔中，用深溝球軸承29、圓螺母41、套42、推力球軸承44將其軸向和徑向定位及拉伸預(yù)緊，調(diào)整完成后絲母座33通過螺釘及銷子把緊定位。墊塊46安裝在Y軸立柱箱體2上端面，蝸輪減速機(jī)1通過內(nèi)孔與絲杠28連接定位，并將蝸輪減速機(jī)1安裝把合在墊塊46上，保證蝸輪減速機(jī)1的旋轉(zhuǎn)帶動絲杠28旋轉(zhuǎn)。其次將滑體23安裝在軸立柱箱體2的導(dǎo)軌上，用壓板16、鎖緊螺桿17、螺母18、壓板21、螺栓22固定鎖緊在導(dǎo)軌上，通過導(dǎo)軌立面和斜鐵20導(dǎo)向，保證各導(dǎo)軌面貼合及滑動平穩(wěn)，絲母座33通過螺釘34安裝在滑體23上，使滑體23可通過絲杠28的旋轉(zhuǎn)做直線往復(fù)運(yùn)動。伸縮油缸27一端與滑體23連接固定，另一端與墊塊46連接固定。油箱支架7安裝在Y軸立柱箱體2背面，用螺栓8把合固定，液壓油箱15通過螺栓6安裝把合在油箱支架7上，將液壓鋼管3、4、5的一段與液壓油箱15相連接，另一端與鎖緊油缸26、伸縮油缸27的接口相連，保證管路中的油液暢通。待整個Y軸進(jìn)給裝置安裝完成后，將其整體安裝在機(jī)床床鞍11滑板10上，通過螺栓9連接固定。床鞍11安裝在床身14的導(dǎo)軌上，由床鞍壓板12和40固定，床鞍11在床身14導(dǎo)軌上做縱向進(jìn)給往復(fù)運(yùn)功，實現(xiàn)加工零件的目的。

2.2 裝置的使用方式

工件需要進(jìn)行車削、銑削、鉆削時，先根據(jù)工件的加工工藝要求對其進(jìn)行分序完成，在車削時在床鞍11滑板10上安裝車削刀架來對工件進(jìn)行車削加工。車削加工完成后，需要進(jìn)行銑削或鉆削時，將車削刀架拆下，把Y軸進(jìn)給裝置安裝在床鞍11滑板10上，用螺栓9連接固定，再將鉆削動力頭或銑削動力頭19安裝在滑體23上，由螺栓25和螺母24進(jìn)行固定。其次、根據(jù)工件上需要銑削及鉆削的尺寸大小，來選擇不同的加工刀具，安裝在鉆削動力頭或銑削動力頭19的主軸上。

比如需要在工件端面加工360°圓周上分布的圓孔時，首先，控制主軸箱帶動工件旋轉(zhuǎn)，使每個孔的加工位置都在9點(diǎn)鐘方向，通過主軸箱內(nèi)剎車鎖緊裝置將其固定。其次，由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機(jī)13通過減速機(jī)37、聯(lián)軸器36驅(qū)動滾珠絲杠38旋轉(zhuǎn)，由絲母座39帶動滑板10、Y軸立柱箱體2及其上安裝的鉆削動力頭19一起移動到所要加工的工件圓周直徑處停止。再由系統(tǒng)控制Y軸進(jìn)給裝置上液壓油箱15給鎖緊油缸26供油，鎖緊油缸26內(nèi)部活塞推動鎖緊螺桿運(yùn)動，使鎖緊壓板松開，在控制蝸輪減速機(jī)1驅(qū)動絲杠28旋轉(zhuǎn)，使滑體24上安裝的鉆削動力頭19做Y軸上下進(jìn)給運(yùn)動，并將其固定鎖緊在9點(diǎn)鐘反向。然后控制鉆削動力頭19主軸上的刀具旋轉(zhuǎn)，讓床鞍11做縱向移動，從而達(dá)到工件表面加工圓孔的目的。在加工圓周上其它孔的時候，只要旋轉(zhuǎn)主軸既可。對于進(jìn)行銑削加工時，可通過更換銑削動力頭19，運(yùn)用上述同樣的操作來完成加工工件的目的。

如圖2所示為新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置液壓原理圖，如圖所示即可控制Y軸進(jìn)給裝置中滑體23的鎖緊和伸縮油缸27提升工件的作用。

圖2 新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置液壓原理圖

該機(jī)構(gòu)由數(shù)控系統(tǒng)控制X、Y、Z、C四個伺服軸運(yùn)動，實現(xiàn)四軸四聯(lián)動控制[4]。以滿足零件的車削、銑削、鉆削的加工要求。

2.3 裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1) 分析了數(shù)控重型臥式車床實現(xiàn)車、銑、鉆復(fù)合加工的方法，主要是解決和提高了機(jī)床設(shè)備加工特殊零件的能力。

(2) 實現(xiàn)了機(jī)床一次裝卡完成多項加工工序，減少了多臺設(shè)備的使用；避免造成零件制造周期長、加工制造成本高，工序繁瑣，加工基準(zhǔn)難于同一，制造精度不高等。

(3) 數(shù)控系統(tǒng)控制X、Y、Z、C四個伺服軸運(yùn)動，實現(xiàn)四軸四聯(lián)動控制。以滿足零件的車削、銑削、鉆削的加工要求。大大降低了機(jī)床的制造成本，縮短了制造周期，減少加工工序，優(yōu)化了制造工藝。該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、操縱輕便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，從而保證了工件的加工精度。

3 結(jié) 語

這種新型數(shù)控重型臥式車床鉆銑削加工裝置，采用在數(shù)控重型臥式車床的床鞍滑板上安裝三套車削刀架或帶Y軸立柱進(jìn)給裝置的銑削動力頭或鉆削動力頭(這三種刀架可根據(jù)零件的加工要求進(jìn)行互換)，運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)控制X、Y、Z、C四個伺服軸運(yùn)動，實現(xiàn)四軸四聯(lián)動控制。以滿足零件的車削、銑削、鉆削的加工要求[5]。大大降低了機(jī)床的制造成本，縮短了制造周期，減少加工工序，優(yōu)化了制造工藝。該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、操縱輕便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，從而保證了工件的加工精度。