普通車床數(shù)控化改造與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

龔雪

摘要：隨著時(shí)代變遷和經(jīng)濟(jì)水平的大幅提高，我國(guó)的各層面也進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的春天。傳統(tǒng)普通機(jī)床的加工技術(shù)已很難適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的需求，數(shù)控機(jī)床化改造是機(jī)械加工向高質(zhì)量、高精度和高效率發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造能夠在滿足生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，提高精度保證產(chǎn)品一致性、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、高效率、方便管理和減少操作人員，顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：普通車床;數(shù)控化;改造;機(jī)械結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

隨著現(xiàn)代化社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平以及科學(xué)技術(shù)水平有了很大的提高，車床屬于機(jī)械加工中的關(guān)鍵工具，可以加工多種多樣的工件。當(dāng)前在不斷提升機(jī)械加工技術(shù)的情況下，數(shù)控車床已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)車床。所以，面對(duì)此發(fā)展形勢(shì)，很多的加工企業(yè)開始著手于革新機(jī)械加工工藝。為了充分地運(yùn)用好普通機(jī)床，就要做到科學(xué)的數(shù)控化機(jī)床改造。但是為了提升改造機(jī)床的數(shù)控加工效果，必須要合理的設(shè)計(jì)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)，達(dá)到普及運(yùn)用數(shù)控機(jī)床的目標(biāo)。

1普通車床改造的必要性分析

當(dāng)前，落后的普通機(jī)床顯然不能再滿足當(dāng)前的發(fā)展需求，大量的普通車床面臨淘汰，取而代之的將是更加先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床。但同時(shí)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，普通車床和數(shù)控機(jī)床在總結(jié)結(jié)構(gòu)上有一定的相似之處，因此對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造是許多中小企業(yè)和職業(yè)院校的最佳選擇。普通機(jī)床的數(shù)控控化改造不僅可以最大化地利用資源，還可以減少固定資產(chǎn)投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。從技術(shù)上看，對(duì)普通機(jī)床的數(shù)控化改造已經(jīng)形成了一套日益成熟的技術(shù)流程，并有著明顯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)。綜上所述，對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造是十分必要的，同時(shí)也具有很強(qiáng)的可行性。

2普通車床數(shù)控化改造

2.1車床數(shù)控改造方案選擇

在將改造數(shù)控的車床相關(guān)參數(shù)與信息初步確定后，就可以依據(jù)所需的前面所述的進(jìn)給速度、快速移動(dòng)與脈沖當(dāng)量等參數(shù)的改造方案進(jìn)行施工。特別是在當(dāng)前機(jī)床數(shù)控化已經(jīng)達(dá)到區(qū)域化很完善且成功率極高的情況下，完全可以將其專業(yè)化的改造達(dá)到所需的加工工件的特別要求和精度范圍，這些都可以很有效的增加改造的方案與類型，最終供所需方進(jìn)行選擇與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)車床數(shù)控化達(dá)到工業(yè)環(huán)境的目標(biāo)。由于改造之后的車床必須實(shí)現(xiàn)之前的所有功能，還能增加新的功能。因此，整合數(shù)據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)，可得出步進(jìn)電機(jī)步距角、減速齒輪比、絲杠導(dǎo)程的關(guān)系式：

（θ/360）×（ac/bd）×T=δ

在上式中，T是所驅(qū)動(dòng)絲杠導(dǎo)程（mm）;θ為步進(jìn)電機(jī)步聚角（度）;a，b，c，d是齒輪的齒數(shù);δ是脈沖當(dāng)量值（mm）。根據(jù)式中我們清晰的得知，當(dāng)單級(jí)減數(shù)時(shí)，令c、d=1，δ是與其他參數(shù)有直接比例關(guān)系的，因此車床改造時(shí)的注意事項(xiàng)與可修改參數(shù)與范圍，特別是改成之后，需要進(jìn)行接線的調(diào)試與檢修，然后配合有關(guān)技術(shù)人員完成驗(yàn)收與審核，使其運(yùn)行在安全、良好的環(huán)境下，達(dá)到任務(wù)要求。

2.2刀架設(shè)計(jì)

在車床中，不可缺少的部件就是刀架。通過科學(xué)的改造刀架，能夠達(dá)到的目標(biāo)就是多刀挾持、自動(dòng)傳位。改造環(huán)節(jié)，換下原始車床中刀架，用LD4-1型自動(dòng)刀架對(duì)其取代，此產(chǎn)品具備的主要特點(diǎn)就是剛性較強(qiáng)，擁有較優(yōu)的工藝性能，而且可以精準(zhǔn)的定位，增加應(yīng)用的年限等。改造橫向與縱向系統(tǒng)減速機(jī)構(gòu)過程中，應(yīng)用有機(jī)玻璃罩殼，可以達(dá)到更好地清除灰塵的效果，而且有助于試驗(yàn)環(huán)節(jié)及時(shí)的觀察了解齒輪嚙合狀態(tài)。按照以下的公式進(jìn)行計(jì)算齒輪傳動(dòng)比

I=360p/θb·L0

公式中，i、θb、δp、L0分別代表的是齒輪傳動(dòng)比、步距角、脈沖當(dāng)量、滾珠絲杠導(dǎo)程。改造以后，可以將齒輪減速箱的輸出軸轉(zhuǎn)速明顯的減小，增加輸出軸的扭矩，發(fā)揮出良好的減速增扭效果。

2.3進(jìn)給部分的改造

1）電氣部分XS30和XS31與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置連接，采用開環(huán)控制方式。通過步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，系統(tǒng)發(fā)出的指令脈沖信號(hào)呈環(huán)形分布。為了分別實(shí)現(xiàn)X軸和Z軸的自動(dòng)進(jìn)給，在功率放大后，對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出明確的指令。2）機(jī)床進(jìn)行電氣改造的同時(shí)需進(jìn)行機(jī)械改造。為了滿足機(jī)床高功率、高靜動(dòng)態(tài)剛度、操作維修方便、運(yùn)動(dòng)副摩擦系數(shù)小、無間隙等要求，機(jī)床原有機(jī)械結(jié)構(gòu)有進(jìn)給箱、滑動(dòng)螺桿、掛輪機(jī)械等，拆除機(jī)床原有的進(jìn)給箱，滑動(dòng)絲杠，掛輪機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，縱方向全部用P4級(jí)滾珠絲杠副來代替磨損快、傳動(dòng)效率低而且摩擦阻力大的T型滑動(dòng)絲杠。副滾珠絲杠螺母副預(yù)緊后，可以提高傳動(dòng)剛度，完全消除間隙，不易發(fā)生低速爬行現(xiàn)象從而保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。車床身后部裝有齒輪箱和混合式步進(jìn)電機(jī)，與縱向滾珠絲杠連接。在橫向安裝滾珠絲杠螺母對(duì)后，在滑板后面安裝步進(jìn)電機(jī)、縱橫齒輪箱和齒輪箱的絲杠，并加裝保護(hù)罩，防止灰塵使機(jī)床整體美觀。

3普通車床數(shù)控化改造中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

首先，需要對(duì)車床加工對(duì)象進(jìn)行分析，確定車床采用的加工工藝。通常情況下，普通車床用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)類零件，也用于實(shí)現(xiàn)螺紋零件的加工，不同零件形狀存在一定差異，需要采用不同加工方法，達(dá)到不同加工技術(shù)要求。在結(jié)構(gòu)改造時(shí)，需要結(jié)合工藝生產(chǎn)要求進(jìn)行切削功率和切削力的計(jì)算，以便實(shí)現(xiàn)車床主軸和進(jìn)給系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。車床數(shù)控化改造需要對(duì)部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆換，所以需要加強(qiáng)原始數(shù)據(jù)把握，明確各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接方式和尺寸參數(shù)。針對(duì)車床存在的缺陷，如端面車削平面度超差等問題，需要在數(shù)控化改造中進(jìn)行解決。為保證改造后的車床達(dá)到較高性能要求，需要對(duì)車床實(shí)際載荷進(jìn)行分析，通過合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證車床整體及各部分結(jié)構(gòu)的剛度。明確車床規(guī)格參數(shù)，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要的硬件型號(hào)和數(shù)量，可以進(jìn)行元器件采購，然后將舊機(jī)床拆除，分別完成新機(jī)構(gòu)的安裝。針對(duì)改造得到的新機(jī)床，需要完成整機(jī)調(diào)試，然后進(jìn)行工件試切，確保車床的機(jī)械加工水平能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)的深度結(jié)合，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也表現(xiàn)出了許多新的趨勢(shì)，不難發(fā)現(xiàn)，目前的數(shù)控機(jī)床正朝著智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化等方向發(fā)展，普通車床被逐步取代是一種必然的結(jié)果。不難預(yù)測(cè)，數(shù)控機(jī)床將在未來的機(jī)械加工領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]吳承康，高剛毅.普通車床數(shù)控化改造中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2019，（8）：57-58.

[2]趙一平.車床數(shù)控化機(jī)械部分的改造設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020，（8）： 96-97.

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