機(jī)床車銑復(fù)合加工精度的影響因子探析

李可心

摘 要:機(jī)械加工領(lǐng)域中作為一種先進(jìn)制造技術(shù)的復(fù)合加工是現(xiàn)在最常用的加工工藝之一。而與一般加工設(shè)備不同點(diǎn)是銑復(fù)合加工是在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)多種不同的加工工藝,所以這個(gè)加工工藝實(shí)際上就是一條生產(chǎn)線。文中結(jié)合實(shí)際的銑復(fù)合加工在機(jī)床工作精度的影響因子進(jìn)行了研究和分析。

關(guān)鍵詞:車銑復(fù)合機(jī)床設(shè)計(jì)精度

中圖分類號(hào):TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0118-01

面車銑正交和周邊車銑平行軸是車銑復(fù)合加工的兩種方法。其中面車銑正交是最為常用的方法之一,它主要運(yùn)用的是端銑、面銑來進(jìn)行加工外側(cè)工件的。其特點(diǎn)是刀具的旋轉(zhuǎn)作為主運(yùn)動(dòng)其一般轉(zhuǎn)速很高,而工件的旋轉(zhuǎn)作為工件是沿圓周方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的銑刀其一般轉(zhuǎn)速也是很高。周邊車銑只要用于內(nèi)測(cè)加工的一般有側(cè)面面銑、長(zhǎng)刃銑刀等。而切削速度由刀具的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的,所以通過工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的線性這兩者之間相結(jié)合來進(jìn)行的。

1車銑復(fù)合加工精度分析

車銑加工時(shí),刀具進(jìn)行間斷性切削,對(duì)于任何材料形成的工件都能夠得到比較短的切削,易于自動(dòng)除屑。并且間斷切削能夠讓刀具有充分的時(shí)間冷卻,減少工件的熱變形,還能夠提高刀具的使用壽命。與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床相比,車銑加工的轉(zhuǎn)速較高,切削的產(chǎn)品質(zhì)量較好,并且降低了切削力,提高薄壁桿件和細(xì)長(zhǎng)桿件的精度,工件成型質(zhì)量高。由于切削的速度可以分解為工件的旋轉(zhuǎn)速度和刀具的回轉(zhuǎn)速度,根據(jù)力學(xué)特點(diǎn),可以在提高刀具的回轉(zhuǎn)速度,降低工件的旋轉(zhuǎn)速度也能達(dá)到同樣的加工效果,這個(gè)特點(diǎn)對(duì)于大型鍛件毛坯加工特別有效,因?yàn)殄懠魉俣冉档涂梢韵ぜ亩鸬恼饎?dòng)或徑向切削力的周期變化,從而保證工件的切削平穩(wěn),減少工件加工出現(xiàn)的誤差。車銑復(fù)合機(jī)床在對(duì)工件加工時(shí),工件的轉(zhuǎn)速低可以有效降低工件的離心力,避免工件出現(xiàn)變形,有利于提高零件的加工精度。車銑加工中使用較大的縱向給進(jìn)也可以得到精確的切割,表面粗糙度也可以得到有效保證車銑復(fù)合機(jī)床可以采用車、銑、鉆、鏜等不同方法實(shí)現(xiàn)工件的加工,工件也能夠一次裝夾而完成多面加工任務(wù),保證加工精度。

2偏心曲面螺桿對(duì)精度的影響

2.1 螺桿偏心曲面的形成

大螺桿偏心曲面螺桿是一類螺距比較大的細(xì)長(zhǎng)桿件,螺旋面在1個(gè)定螺距下,具有兩個(gè)中心:工件繞其軸心形成回轉(zhuǎn)中心;銑削工具的回轉(zhuǎn)中心。2個(gè)中心在1個(gè)恒定的偏心距離下都圍繞各自的圓心獨(dú)立運(yùn)動(dòng),同時(shí),可以把動(dòng)點(diǎn)又在設(shè)定螺距下面進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng),形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的最終曲面看作是偏心曲面,螺桿部分麻花狀偏心曲面的形成原理為對(duì)于螺桿整個(gè)長(zhǎng)度上,在每一個(gè)一定的螺距上,所有相鄰的直徑都相同,并且按照一定規(guī)律逐步偏移形成一系列圓的集合,過渡自然,形成的曲面光滑。

2.2 螺桿加工的影響因子

根據(jù)螺桿偏心曲面形成的原理可以認(rèn)為:大螺距偏心曲面螺桿不同于普通螺桿,因?yàn)槠胀輻U的螺紋為梯形、三角形、矩形等,與漸開式螺紋也有所區(qū)別;細(xì)長(zhǎng)桿件式的大螺距偏心曲面螺桿剛度較小,在加工中容易出現(xiàn)彎曲變形;螺桿螺距很大,加工過程中需要采用較低的主軸轉(zhuǎn)速和較高的刀具速度;可以解決螺桿偏心螺旋曲面的加工。大螺距偏心曲面螺桿的構(gòu)造和形成原理與普通螺紋不同,這類特殊的曲面在通用的機(jī)床上都難以加工,因此,螺桿偏心曲面的加工就成為螺桿泵生產(chǎn)的主要困難,需要根據(jù)螺桿形成原理及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)出能夠滿足加工要求的工藝設(shè)備。

3提高精度的設(shè)計(jì)方案

本文對(duì)CW6163D機(jī)床進(jìn)行4大改進(jìn),形成了結(jié)構(gòu)合理,功能齊全,能夠加工圓柱面、圓錐面、普通螺紋、端面、車槽、鉆孔等多種產(chǎn)品。這種車床主要加工細(xì)長(zhǎng)桿件,具有生產(chǎn)技術(shù)成熟,性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),得到了廣大用戶的認(rèn)可。銑削加工是機(jī)械生產(chǎn)中常用的加工方法,其具有生產(chǎn)效率高、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn),由于普通機(jī)床不能實(shí)現(xiàn)銑削加工,就需要對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ),運(yùn)動(dòng)合成,巧妙的設(shè)計(jì),就能夠解決偏心曲面螺桿加工的難題,還能夠充分利用原有功能,最大限度的縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本。

3.1 改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)功能分析

改進(jìn)后車銑復(fù)合機(jī)床的主軸箱可以通過三角皮帶運(yùn)轉(zhuǎn),帶動(dòng)一系列齒輪,然后通過液壓控制摩擦離合器實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)動(dòng),而采用機(jī)械手柄可以控制滑移齒輪進(jìn)行變速控制,保證工件切割的性能。主軸箱變速后,只需要控制一根輸出軸進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),然后經(jīng)過齒輪組合調(diào)整,采用惡化時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)比傳遞給給進(jìn)箱,通過進(jìn)給箱上的控制手柄,保證光、絲杠的接通和轉(zhuǎn)換,同時(shí)還可以利用手柄選擇螺距及給盡量,分別采用光、絲杠帶動(dòng)溜板運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)螺紋及特殊曲面的加工。通過橫向手柄控制切端面、切槽,再與小刀架手柄配合可加工錐面和成型面,配上錐度尺等附件可精確加工錐度。為了保證機(jī)床能夠加工出來各種絲杠,可以在設(shè)計(jì)中加入一種旋風(fēng)銑刀頭,這種銑刀頭就是利用車床的主軸帶動(dòng)工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn),而尾座頂尖進(jìn)行輔助支承,獨(dú)立設(shè)計(jì)銑刀頭變速箱帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn),保證溜板箱帶動(dòng)銑刀頭變速箱縱向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)螺紋及曲面的加工。

3.2 總體方案的確定

根據(jù)以上分析,在對(duì)CW6163D機(jī)床進(jìn)行改進(jìn)時(shí),首先要根據(jù)螺桿大螺距的要求,將主軸的轉(zhuǎn)速降到一定范圍內(nèi);然后根據(jù)偏心曲面的加工要求,采用旋風(fēng)銑刀頭的旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)與工件的慢速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合成,并可以保證車銑刀具主軸中心與變速箱主軸中心線的偏心距;最后通過齒輪的組合設(shè)計(jì),保證切削加工滿足設(shè)計(jì)要求。機(jī)床中床頭箱是重要的機(jī)電部件,在改造時(shí),需要將減速器安裝在床頭箱后下部,并且將減速器與主電機(jī)相連。當(dāng)機(jī)電的鉆速下降到16r/min后,應(yīng)該保證這個(gè)轉(zhuǎn)速能夠按照1:1的同步率由輸出軸傳遞到主軸I軸;然后經(jīng)過主軸箱內(nèi)的六根傳動(dòng)軸降低速度,保證主軸獲得9級(jí)不同的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)動(dòng)范圍控制在0.13～1.26r/min。

加工螺距的設(shè)計(jì)主軸箱的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過輸出軸傳至箱外的掛輪箱,通過不同掛輪組的搭配將運(yùn)動(dòng)傳至進(jìn)給箱的輸入軸,經(jīng)進(jìn)給箱變速后,由輸出軸再把運(yùn)動(dòng)傳至絲杠或光杠,進(jìn)給箱上的手柄可按指示牌控制絲、光杠的轉(zhuǎn)換,并按需要選擇螺距或進(jìn)給量。總共可實(shí)現(xiàn)32種螺距的調(diào)配,每種螺距都有其相應(yīng)的掛輪組合標(biāo)牌標(biāo)出。

車銑就是利用銑刀的旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)合成運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削加工,保證工件的形狀、精度都滿足使用要求,屬于一種先進(jìn)的切削加工方法。通過本次設(shè)計(jì)改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了車削和銑削的完美結(jié)合,很好的滿足了特殊加工的需要,生產(chǎn)實(shí)踐證明采用該機(jī)床加工的特殊螺桿滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

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