立式數控車(chē)床設計
立式數控車(chē)床設計
摘 要：在轉向節的加工中使用簡(jiǎn)易臥式車(chē)床以及普通臥式車(chē)床都無(wú)法完善轉向節法蘭端面以及桿部工藝上的不足，因此文章便對立式數控車(chē)床進(jìn)行了分析，提出了相應的轉向節加工方案。
同時(shí)對車(chē)床的工作循環(huán)以及結構和技術(shù)參數進(jìn)行了介紹;通過(guò)對轉向節進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的闡釋?zhuān)瑢α⑹綌悼剀?chē)床進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的介紹。
通過(guò)實(shí)踐應用，表面在轉向節的應用中，該機床能夠將轉向節兩頂尖孔處同大斷面的精度保證在最精確的范圍中，并且有效提高了工作效率降低了勞動(dòng)強度。
關(guān)鍵詞：加工系統;設計;立式數控車(chē)床
轉向節是汽車(chē)上應用最重要的零件之一，其形狀復雜并且受到的集中應力也是最大的，因此其部件結構要求具有較好的機械能。
轉向節加工質(zhì)量會(huì )對車(chē)輛的安全性以及操作性造成呢個(gè)直接影響。
汽車(chē)的數量在隨著(zhù)人們的需求量而不斷的增加，因而轉向節的生產(chǎn)要求也不斷的攀升，其生產(chǎn)效率的提高是目前轉向節生產(chǎn)的核心問(wèn)題。
由于結構復雜，轉向節的加工有一定的難度，尤其在法蘭端面以及桿部，尺寸以及位置精度難以把控。
傳統的生產(chǎn)方式都是采用臥式普通車(chē)床或者簡(jiǎn)易車(chē)床對法蘭端面以及轉向接待桿部進(jìn)行加工，對簡(jiǎn)易車(chē)具進(jìn)行設計，在尾座頂尖同車(chē)具之間通過(guò)尾座頂尖對轉向節進(jìn)行固定，通過(guò)車(chē)具對轉向節進(jìn)行撥動(dòng)以此保證旋轉。
但是該種方式存在嚴重的缺陷，首先，工件不易加裝;其次，由于配重較小導致車(chē)具無(wú)法有效提高鉆速;設備在加工生產(chǎn)中效率地下也是無(wú)法避免的缺陷。
由于受到傳統工藝的限制，以及諸多因素的影響，不得不開(kāi)發(fā)出一種新型的設備用以解決轉向桿以及法蘭端面的不足，立式數控車(chē)床應時(shí)而生。
該設備在原有機床性能上，能夠完美的進(jìn)行轉向節的加工。
無(wú)需高強度的夾裝勞動(dòng)，可謂一舉多得。
1 方案分析
1.1 整體式轉向節特性分析
整體式轉向節在形狀上像羊角，具有復雜的結構;以鍛件作為工件的毛坯，具有較大的加工余量，尤其在法蘭盤(pán)根部的圓弧處;最后由于工件的特性決定了其質(zhì)量較重，因此具有較大的轉動(dòng)慣量，定位加緊較為困難。
1.2 方案
在轉向節的生產(chǎn)過(guò)程中，根據加緊要求以及工藝特性，其生產(chǎn)所用的專(zhuān)用立式機床在機構上采用了主軸偏置的結構，以傳統的立式數控車(chē)床作為基礎，加裝了尾座頂尖結構，并根據轉向節的結構特征設計出專(zhuān)用的加工車(chē)具，形成新型機床用于轉向節的高效加工，同時(shí)在功能上仍然同通用數控車(chē)床相同。
1.3 工作的循環(huán)
主要的工作步驟和順序為：安裝工件，定位夾緊，數控滑臺快移，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，同時(shí)主軸旋轉，完成外圓加工，數控滑臺快退至原位，伺服刀架換刀，數控滑臺快移，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件外圓各槽的加工，數控滑臺快退至原位，伺服刀架換刀，數控滑臺快移，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件各螺紋的加工，數控滑臺退至原位，松卡，卸下工件，進(jìn)入下一循環(huán)。
2 轉向節專(zhuān)用立式數控車(chē)床部件設計
2.1 主軸箱設計
2.1.1 主軸箱結構設計
本機床為立式結構，主軸箱就是傳統意義上的床身，其作用一是安裝主軸及其傳動(dòng)系統，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夠的剛性，結構必須合理，長(cháng)期使用不變形。
2.1.2 傳動(dòng)系統
確定傳動(dòng)比。
首先需要保證數控立車(chē)的傳動(dòng)比在1：10且轉速達到63r/min至1000r/min，那么其在轉向節的加工過(guò)程中才能保證高效的同時(shí)仍然具有通用車(chē)床的功能。
確定傳動(dòng)路線(xiàn)。
在車(chē)床的使用中主要的傳動(dòng)路線(xiàn)如下：由伺服電機經(jīng)減速箱至皮帶輪，由皮帶輪對主軸單元進(jìn)行驅動(dòng)，以此達到驅動(dòng)主軸旋轉目的。
對主軸的結構進(jìn)行分析，其結構采用了較為靈活的單元結構，在制造、維修以及安裝上都極大的方便了用戶(hù)。
在單元結構的選擇上主軸需要充分考慮到轉向節加工的特殊性，以此保證主軸結構能夠同該特殊件加工相適應。
首先，在剛性要求上要予以滿(mǎn)足，保證旋轉精度的穩定、長(cháng)久;其次，具有分油裝置以及夾緊油缸。
最后，能夠實(shí)現快速切換專(zhuān)用車(chē)具、動(dòng)力卡盤(pán)，實(shí)現數控立車(chē)通用和專(zhuān)用之間的切換。
根據以上分析，主軸單元選用規格標準為50的車(chē)主軸，能夠滿(mǎn)足高精度、高剛度的要求。
2.2 進(jìn)給系統的主要設計概述
2.2.1 縱向設計
進(jìn)給傳動(dòng)系統中的縱向系統主要包括滑板以及滾珠絲杠傳動(dòng)裝置。
在其滾動(dòng)導軌上設置有縱向的滑板，其能夠沿著(zhù)導軌進(jìn)行縱向運行。
該導軌的配置主要采用了滾珠滾動(dòng)導軌，且為重型導軌，承載力較大，具有很強的剛性。
伺服電機能夠直接經(jīng)過(guò)聯(lián)軸對滾珠絲杠的螺母副進(jìn)行驅動(dòng)，從而使得滑板能夠沿著(zhù)導軌進(jìn)行縱向運動(dòng)。
2.2.2 橫向設計
在系統中同滾珠絲杠之間發(fā)生作用主要依賴(lài)于橫向滑板，橫向滑板該系統主要通過(guò)橫向滑板同滾珠絲杠的傳動(dòng)副發(fā)揮作用，橫向滑板主要設置的位置為橫向導軌，其能夠沿著(zhù)縱向導軌向橫向導軌做橫向運動(dòng)。
橫向導軌主要采用了滾珠滾動(dòng)型導軌，且導軌為重載型導軌，具有較大的承載力和剛性。
同縱向導軌相同，其滾珠絲杠的螺母副可以直接受到伺服電機的驅動(dòng)，從而使得滑板做橫向運行。
2.3 工裝夾具的設計
2.3.1 頂尖的設計
頂尖至機床用于回轉、定位以及夾緊的重要部位，能夠在加工過(guò)程中，對工件進(jìn)行固定，頂尖的部件主要出于設備上部，如果工件位置正確，那么在油缸的作用下，頂尖會(huì )隨著(zhù)設備向下移動(dòng)，令定檢能夠將工件上部的頂尖孔頂緊，用以對工件進(jìn)行定位和夾緊。
頂尖會(huì )隨著(zhù)主軸的旋轉而旋轉，這就是機床主運動(dòng)。
在該部件的設計中首先應當對夾緊力進(jìn)行確定，將卻東油缸規格予以確定，保證夾緊可靠;由于轉向節的不平衡性特征，就要求頂尖具有足夠剛性，保證長(cháng)久穩定的回轉精度。
2.3.2 車(chē)具設計
由于工件的形狀較為特殊，因此異型性是轉向節的重要的特性，由于結構問(wèn)題，因而其工件具有不平衡的問(wèn)題，這就為工件的加工帶來(lái)了不小的困難，首先需要應用剛性差的定位頂尖孔，利用上頂尖孔和下頂尖孔將工件定位夾緊。
上頂尖孔具有可移動(dòng)性是由單獨的移動(dòng)部件構成，下頂尖孔則是固定于主軸之上。
其次，由于轉向節不具有規則加緊面，而頂尖的形狀也各不相同，想要保證車(chē)具的通用性，必須使之具有相當的柔性。
不平衡的工件使得車(chē)具必須設置成為能夠調整的。
最后，通過(guò)使用液壓夾緊裝置，并將編碼器設置在主軸上，用以適應車(chē)床的螺紋功能，并子啊車(chē)具上加設夾緊油缸。
3 結束語(yǔ)
該機床在使用后，通過(guò)實(shí)踐結果表情性能完全可以達到設計要求，并且在進(jìn)行完善后開(kāi)始小批量的予以生產(chǎn)，得到了使用者的一致好評。
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