新型雙柱立式車床設計與實驗研究

余傳佩　楊靜云

摘 要：該文分析了傳統的雙柱立式車床的缺陷，并設計了一種新型的雙柱式立式車床，新型雙柱立式車床主要采用圓柱立柱和方形立柱相結合的方式，使得加工工件的精細度得到了更大的提升。另外，該文用實驗介紹了該新型車床的加工應用情況，并與傳統車床c6235進行了比較。將加工工件的直線程度、平面度、園跳動和工件的表面粗糙程度作為評價標準。使用新型雙柱立式車床和傳統的C6235雙柱立式車床對測量的零件進行粗加工和半精加工，對完成加工工作以后的零件進行分析和比較。

關鍵詞：新型 雙柱立式車床 設計 實驗

中圖分類號：TG515 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0007-02

1 傳統雙柱立式車床的缺陷

雙柱立式車床屬于大型機械設備，主要用于加工徑向尺寸較大、軸向尺寸較小的工業工件，還能對形狀較為復雜的大型和重型工件起到加工修飾的作用。雙柱立式車床和臥式車床相比，后者的主軸軸線由于是水平的，在加工工件的過程中，由于工件自身就帶有一定的重量，在加工裝夾之后容易出現卡盤的現象或者工件變形的現象，這種事故在較長的工件當中出現的更為頻繁和嚴重。不但工件不能符合生產的要求，也會對機床后續的使用和精度加工造成一定的影響。而且傳統的雙柱立式車床結構復雜，且立柱和橫梁重量較大，給加工和運輸都帶來了許多困擾。針對這些問題，設計出了性能相同的新型雙柱立式車床，在現階段的工件加工事業當中展現出了良好的應用前景。

2 新型雙柱立式車床的設計

2.1 整體外形結構設計

現代新型的雙柱立式車床采用圓柱立柱和方形立柱兩種立柱的組合方式，其整體外觀如下圖1所示。主要的結構包括底盤原基礎和底盤方基礎、圓立柱和圓柱橫梁、行走架、頂梁、平衡重滑輪、刀架、方形立柱和回轉工作臺。

其中，在刀架滑座上安裝刀架并且將其架設在橫梁之上，實施切削交工；新型雙柱立式車床的衡量則是由T型橫梁和圓柱橫梁組接而成，通過設置在兩邊的立柱滑座，在圓立柱上進行安置，分別承受由切削加工而產生的對刀架的切削力和扭矩；在立柱滑座的前段，設置了行走架，主要方便工作人員在工作當中行走在上面；在新型雙柱立式車床的左右兩邊龍門式，分別安裝了圓立柱，位于頂梁和底座之間，作為軌道保證橫梁的上下移動，增加圓立柱的強度和穩定性能，使用一個空心方立柱來完成輔助支撐的工作；同步傳動機構主要負責橫梁的上下移動，新型的雙柱立式車床為減少同步傳動的傳動功率，特別在橫梁上設置了平衡重塊，放置在方形立柱的中空內腔當中；新型雙柱立式車床的工作臺設置在底座之上、刀架之下，完成工件的裝夾和旋轉工作。以上各個機構通過高強度的螺絲來進行連接，這種新型的結構模式有利于日常的運輸和加工。

2.2 龍門架的設計

在新型雙柱立式車床設計的龍門架當中，主要包含底座圓基礎、底座方基礎、圓立柱、方筒、定量和立方柱等組成部門。在其中，底座原基礎主要用于回轉工作臺的支撐工作；而底座方基礎則為方筒和連接底座原基礎提供支持；方筒則為圓立柱和方立柱提供支持力；頂梁也是依靠圓立柱和方立柱作為主要的支撐力，并且在其中，Z向導軌是由圓立柱來完成，在方立柱當中安放配置快；最終在頂梁當中安放平衡重滑輪組合同步傳動機構裝置，首尾連接，形成龍門，保證機床的正常工作需求。

2.3 刀架滑座和刀架的設計

刀架滑座和刀架的設計與傳統的雙柱立式車床有所不同，新型雙柱立式車床為了實現加工的效率和自由性，在橫梁上設置了兩個可以隨著橫梁滑座在橫梁上自由移動的刀架部件。刀架的部件主要由刀架、刀架滑座、刀架柱塞、刀架外殼和電機等組成，如圖2所示。

在圖2中可以看到，刀架、刀架蝸輪蝸桿總成的渦輪和刀架外殼3部分被安置在橫梁滑座的環形槽當中，刀架蝸輪蝸桿總成的渦輪和橫梁滑座上安置好的蝸桿剛好吻合。在工件加工的過程中，旋轉蝸桿，就能夠改變刀架柱塞和橫梁之間的夾角大小，滿足不同工件的加工需求。電機驅使刀架，通過轉動絲杠螺母的讓刀架柱塞做直線運動，方便工件的加工。

2.4 回轉工作臺的設計

圖3展示了新型雙柱立式車床回轉工作臺的設計。將主軸總成、回轉工作臺、支撐座、推力球軸承以及大小齒輪輪軸共同組成了回轉工作臺。新型雙柱立式車床將具有更高精度和更高強度的大型推力球軸承作為工作臺的滾道，不但自動定心好，還能節省近40%以上的能源

3 新型雙柱立式車床的改進和優勢

新型的雙柱立式車床的組合方式不同于傳統的雙柱立式車床，是將圓柱立柱和方形立柱兩種立柱進行組合而構建的全新結構，使得整體加工的精度變得更高、剛性變得更強；雙柱立式車床的主軸軸線為垂直水平，加工工件在加裝和找正中較為方便，較少了對主軸和軸承的荷載，使得雙柱立式車床能夠在更長的時間當中保持加工的精準程度；橫梁滑座和立柱滑座當中用密封圈和防塵圈保證了橫梁和立柱的密封性，讓新型雙柱立式車床一次加油，使用時間更長，并且確保新型雙柱立式車床的自動潤滑功能和防塵減震功能的有效性；在橫梁滑座和立柱滑座當中，將三軸瓦可調滑動軸承運用在其中，使得本身的精度提高了四倍；新型雙柱立式車床還將大型推力球軸承設計成為自己的工作臺滾道，不但自動定心好，還能節省近40%以上的能源。新型雙柱立式車床在未來有著更加廣闊的應用前景，在今后也必將發揮更大的作用。

4 新型雙柱立式車床實驗研究分析

4.1 實驗材料和方法

比較對象是C6235傳統雙柱立式車床。加工工件是外徑2 000 mm，內徑1 800 mm的連接套管。材料牌號為45，材質為鋼，設置20 r/min為粗加工主軸轉速，進給速度設置為0.68 mm/r，80 r/min為半精加工主軸轉速，進給速度設置為0.056 mm/r。軸向長度為200 mm。加工零件的外圓、內孔、端面。

4.2 實驗結果

終上所述，當零件僅僅是粗加工時，零件最終表現出的直線度、表面粗糙度Ra值和端面平面度這些數據，都是新型雙柱立式車床的加工效果比傳統雙柱立式車床更好。其中，最大的差值是端面平面度，其主要原因是新型雙柱立式車床當中的推力球軸承比滑動軸承所能承受的軸向載荷更大，因此也能承受更多的，在切削過程當中產生的沖擊載荷，在粗加工中自然也能更好的保證斷面的平面度。經過新型雙柱立式車床加工的零件，無論是直線度、端面平面度和表面粗糙度Ra值均在零件的要求標準線內，由此可以看出，新型雙柱立式車床更能使用粗加工的要求。

5 結語

綜上所述，基于傳統雙柱立式車床結構復雜、橫梁立柱重量較重的缺陷，還有后續對車床進行維護工作較為困難等的問題，新型雙柱立式車床英語二生，用新型雙柱立式車床來完成工件的加工任務，能夠大幅度提高精準度，該文介紹的新型雙雙柱立式車床就是采用圓柱立柱和方形立柱兩種立柱的組合方式，能夠有效的減少后續維修車床的困難。上文主要從設計方面分析了新型雙柱立式車床，探討了該車床在未來的廣闊應用前景，也必將在今后發揮更大的作用。

參考文獻

[1] 楊振宇，王勇，黃紹偉，等.新型雙柱立式車床設計與實驗[J].機床與液壓，2013，41（16）：7-10，67.

[2] 張林鵬.基于現場總線的立式車床電氣系統的設計與研究[D].西安：西安理工大學，2009.

[3] 馬超.機床結構設計方法研究及在立柱設計中的應用[D].大連：大連理工大學，2010.