单主轴双向切削数控车床的开发设计

当今数控车床加工轴类零件两端的外圆和内孔时, 往往要先车削零件的一头然后调头车削另一头, 这样做法是经过了两次装夹, 同轴度精度得不到很好的控制, 特别是加工内孔时同轴度明显偏差。传统的加工工艺是:用车床先车一端外圆 (或内孔) , 然后调头车另一端外圆 (或内孔) , 车好后同轴度偏差很大, 为了得到很好的同轴度, 还要上磨床磨削零件两头的外圆 (或内孔) 才能得到更高的同轴度和外圆跳动, 这样的加工方式费时费力, 工作效率低下。

我公司研发中心针对上述情况, 自主研发了一种新型的数控车床, 专门针对需要进行双头加工的轴类零件, 通过一次装夹加工就能得到设计要求的同轴度, 节省时间, 提高生产效率。本数控车床加工时, 由中间的主轴夹座夹持工件, 由两端的刀具同时进行加工, 零件两端即可一次加工完成, 生产效率明显改善, 相对传统工艺, 工件两端的同轴精度更是得到大幅提升。

1 技术方案

1.1 机床总计构思

单主轴双向切削数控车床包括左右滑台座、左右大拖板、左右纵向滚珠丝杠副、左右纵向伺服电机和数控装置。在左右滑台座之间设有与其固定连接的主轴座, 该主轴座内设有空心主轴、传动箱和伺服主轴电机, 在左右大拖板上设有横向的左右中拖板, 该左右中拖板上设有配套的左右横向滚珠丝杠副和左右横向伺服电机。

如图1所示。

1.2 主要解决的技术问题

(1) 工件中间夹紧结构与空心主轴的组合与连接, 以及夹紧工件后, 两端外圆跳动的一致性问题。

(2) 机床双向、横向和径向进刀的同步性问题。

1.3 具体解决方案

(1) 关于跳动一致性问题的解决方案是:利用弹性涨紧套原理, 用液压作为夹紧动力, 涨紧套又分开内套和外套。液压缸输出来的力作用在涨紧内套上, 控制工件的夹紧与松开。在涨紧外套上装有定心轴承、角接触轴承等等, 这样便使工件在夹紧状态下和涨紧套一起转动。由于涨紧套在夹紧时会出现自动定心, 因此工件在夹紧后的跳动就变得很小了, 从而有效地解决了工件在夹紧状态下跳动大的问题。

(2) 关于同步性问题的解决方案是:采用反馈信号控制, 当读到信号时, 数控系统发给伺服驱动器运行脉冲命令, 实现精准定位要求, 系统便可以有效地控制它的同步性问题。我公司采用的是双数控系统控制, 目前均采用广数980TDb型车床数控系统, 该数控系统拥有32个通用输入输出点, 完全能够满足两个系统间的协调通讯功能, 通过该系统的自定义PLC功能进行程序开发扩展, 实现了所需要的系统控制逻辑。

2 特色和创新之处

(1) 本新型数控车床, 专门针对轴类双头加工的零件, 可以同时加工零件两端的内孔、外径以及工件端面, 一次装夹加工就能得到很好的同轴度。能有效地提高工件的同轴度及加工效率, 减少人员操作, 大大提高企业的生产效率。

(2) 本数控车床中间主轴夹座夹持工件, 由两侧同时进行加工, 工件两端即可一次完成加工, 生产效率提升明显, 工件的两侧同轴度也得到极大的提升。

(3) 本专用数控车机床生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化, 可根据需要灵活配置, 能缩短设计和制造周期。因此专用机床兼有低成本和高效率的优点, 在大批、大量生产中得到广泛应用, 并可用以组成自动生产线。

(4) 本数控机床的开发设计是建立在绿色制造技术的基础上的, 综合考虑了环境影响和资源效率的现代制造模式, 机床上安装的吸雾器装置和铁屑收集装置, 能有效减少对环境的危害, 保护加工人员的健康, 提高资源利用率。

3 市场前景

随着日趋严格的环境与资源约束, 环保和资源问题越来越重要。专门化数控机床的出现有效地节约了能源。本来要几台机床才能做的事情, 现在只要一台“专机”便可以实现完全加工, 节省了不少能源和资源, 降低了企业成本。

现今大多数复合式专门化数控机床都依赖进口, 价格非常昂贵。而我公司研发的单主轴双向切削数控车床, 就是为了迎合市场和客户的需求而专门研发的, 它能有效的控制机床的设计制造成本, 用以替代进口, 维护和保障国家经济建设安全。因此, 单主轴双向切削数控车应用前景广阔。

摘要：对单主轴双向切削数控车床的设计方案进行了技术分析, 并对该数控车床的机械和电气部分设计要点进行了阐述。

关键词：双向切削,数控车床,广数980TDb

参考文献

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