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摘 要： 文章主要分析了普通臥式車(chē)床和簡(jiǎn)易臥式數(shù)控車(chē)床加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面工藝方法不足，提出了采用專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部和大端面的工藝方案。給出了轉(zhuǎn)向節(jié)專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)床總體結(jié)構(gòu)、機(jī)床的工作循環(huán)及機(jī)床主要技術(shù)參數(shù);并對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)床關(guān)
摘要：文章主要分析了普通臥式車(chē)床和簡(jiǎn)易臥式數(shù)控車(chē)床加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面工藝方法不足，提出了采用專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部和大端面的工藝方案。給出了轉(zhuǎn)向節(jié)專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)床總體結(jié)構(gòu)、機(jī)床的工作循環(huán)及機(jī)床主要技術(shù)參數(shù);并對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)床關(guān)鍵部件主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向節(jié)工裝夾具等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該機(jī)床使用結(jié)果表明，有效保證了轉(zhuǎn)向節(jié)桿部和大端面與兩頂尖孔的位置精度，同時(shí)有效降低裝卸工件的勞動(dòng)強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床,設(shè)計(jì),進(jìn)給系統(tǒng),機(jī)電一體化論文
隨著汽車(chē)數(shù)量的迅猛增加，轉(zhuǎn)向節(jié)的需求也隨之上升，因此提高生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。但由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給機(jī)械加工帶來(lái)一定難度，特別是轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面的加工，尺寸精度和位置精度很難保證。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面的加工采用普通臥式車(chē)床或簡(jiǎn)易臥式數(shù)控車(chē)床，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易車(chē)具，利用尾座頂尖將轉(zhuǎn)向節(jié)夾持在車(chē)具和尾座頂尖之間，車(chē)具撥動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工。機(jī)電一體化論文《機(jī)械工程師》雜志創(chuàng)刊于1969年，系國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的大型綜合性科技期刊，它是一份深具新聞價(jià)值、工具價(jià)值、決策參考價(jià)值、投資指南價(jià)值、管理借鑒價(jià)值、潮流引導(dǎo)價(jià)值的中國(guó)制造業(yè)主流期刊。曾用刊名：黑龍江機(jī)械。
1 轉(zhuǎn)向節(jié)專(zhuān)用立式數(shù)控車(chē)床工藝方案分析
1.1 整體式轉(zhuǎn)向節(jié)工藝特性
形狀如羊角，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;毛坯為鍛件，加工余量大，特別是法蘭盤(pán)根部圓弧部分;工件偏重，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大;定位夾緊困難。
1.2 機(jī)床方案
根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)工藝特性和定位夾緊要求，該機(jī)床采用主軸偏置的立式數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)立式數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上，增設(shè)尾座頂尖部件，并設(shè)計(jì)專(zhuān)用車(chē)具，形成高效加工轉(zhuǎn)向節(jié)的新型機(jī)床，同時(shí)仍具備通用數(shù)控立車(chē)的功能。電氣控制系統(tǒng)為日本FANUC-0i-Mate數(shù)控系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)為符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的疊加閥結(jié)構(gòu)。
1.3 機(jī)床的工作循環(huán)
安裝工件—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 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)
傳動(dòng)比確定：機(jī)床主要加工轉(zhuǎn)向節(jié)，兼顧通用數(shù)控立車(chē)功能，傳動(dòng)比為1:10，最低轉(zhuǎn)速為63轉(zhuǎn)“分鐘，最高轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)“分鐘;轉(zhuǎn)動(dòng)路線確定：傳動(dòng)路線采用伺服電機(jī)通過(guò)行星減速箱、皮帶輪驅(qū)動(dòng)主軸單元使主軸旋轉(zhuǎn);主軸單元結(jié)構(gòu)：采用主軸單元結(jié)構(gòu)目的是方便制造、安裝、維修。選用主軸單元結(jié)構(gòu)要適合加工轉(zhuǎn)向節(jié)特殊件的需要。選用主軸單元結(jié)構(gòu)要適應(yīng)加工轉(zhuǎn)向節(jié)特殊件的需要，第一滿足剛性要求，旋轉(zhuǎn)精度的長(zhǎng)久穩(wěn)定性;第二要有夾緊油缸及分油裝置;第三動(dòng)力卡盤(pán)和專(zhuān)用車(chē)具可快速切換，實(shí)現(xiàn)通用立式數(shù)控車(chē)床功能和專(zhuān)用轉(zhuǎn)向節(jié)數(shù)控加工的切換。據(jù)此，選用的主軸單元為標(biāo)準(zhǔn)50規(guī)格的車(chē)主軸支撐形式，具有高剛性、高精度的特點(diǎn)。
2.2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.2.1 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要有縱向滑板和縱向滾珠絲杠傳動(dòng)副組成。其縱向滑板安裝在立柱的縱向滾動(dòng)導(dǎo)軌上，它可以沿立柱導(dǎo)軌做縱向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌采用重載型滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌承載能力大，剛性強(qiáng)。縱向伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)縱向滑板沿立柱導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。
2.2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要由橫向滑板和橫向滾珠絲杠傳動(dòng)副組成。其橫向滑板安裝在縱向護(hù)板的橫向滾動(dòng)導(dǎo)軌上，它可沿著縱向滑板向滑板橫向?qū)к壸鰴M向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌采用重載型滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌承載能力大，剛性強(qiáng)。橫向伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)橫向滑板沿縱向滑板橫向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)。
2.3 轉(zhuǎn)向節(jié)工裝夾具設(shè)計(jì)
2.3.1 頂尖部件設(shè)計(jì)
頂尖是機(jī)床的重要定位機(jī)構(gòu)，其功用：定位功能、回轉(zhuǎn)功能、夾緊功能，其動(dòng)作：安裝工件時(shí)，頂尖部件處于上部，當(dāng)工件在專(zhuān)用車(chē)具的正確位置上時(shí)，頂尖在油缸的作用下向下移動(dòng)，使上頂尖頂緊工件桿部上頂尖孔，完成工件的定位夾緊。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)頂尖也隨著旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)此部件首先確定夾緊力，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)油缸的規(guī)格，確保夾緊可靠;轉(zhuǎn)向節(jié)是不平衡件，頂尖主軸及頂尖要有足夠的剛性，以保證回轉(zhuǎn)精度的長(zhǎng)久穩(wěn)定性。
2.3.2轉(zhuǎn)向節(jié)車(chē)具設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)向節(jié)是異形件，非常的不平衡，其車(chē)具設(shè)計(jì)有一定難度，第一是定位采用頂尖孔，其剛性不好，需要上下頂尖定位夾緊，下頂尖固定在主軸上，上頂尖單獨(dú)設(shè)計(jì)移動(dòng)部件;第二是夾緊，沒(méi)有規(guī)則的夾緊面，同時(shí)不同的頂尖形狀各異，要使車(chē)具具有通用性，車(chē)具必須具有適應(yīng)不同工件的柔性;第三是工件的不平衡性，在設(shè)計(jì)車(chē)具時(shí)必須有可調(diào)整的配置設(shè)置;第四是在旋轉(zhuǎn)的主軸上采用液壓自動(dòng)夾緊，主軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器，以適應(yīng)車(chē)螺紋功能，車(chē)具設(shè)置夾緊油缸。
3 結(jié)束語(yǔ)
本機(jī)床已交付用戶使用，其性能已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖紙經(jīng)完善后開(kāi)始投入小批量生產(chǎn)，并參加了2010年在北京舉辦的第十屆國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)，得到廣泛好評(píng)。
