徐留明

（鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

摘　要：車床改造過程中，機(jī)械結(jié)構(gòu)屬于不可缺少的內(nèi)容，其設(shè)計的科學(xué)性密切關(guān)聯(lián)于車床的總體質(zhì)量以及運(yùn)行水平。本文分析普通車床在數(shù)控化改造中機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計情況，帶給實踐工作有價值的借鑒。

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，面對此發(fā)展形勢，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)。 

一、普通車床機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的總體方案分析

1.做好工藝分析

對于普通車床來說，其主要產(chǎn)生的作用就是，進(jìn)行加工螺紋零件以及回轉(zhuǎn)類零件等，而且零件的種類繁雜，不同的零件，需要各具差異性的形狀以及技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)，加工的方式要具備針對性、個體化，而且也在車床改造后的要求上出現(xiàn)一定的差異。所以，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造之前，應(yīng)該科學(xué)分析整體的工藝，準(zhǔn)確計算出切削力、切削功率，了解到進(jìn)給系統(tǒng)、主軸需要的相應(yīng)參數(shù)指標(biāo)。

2.掌握原始車床數(shù)據(jù)

進(jìn)行車床改造期間，可能會拆掉一些零件，同時也往往需要相應(yīng)增添新的零件，所以應(yīng)該掌握住有關(guān)聯(lián)零件的尺寸、連接的方式。正式改造車床以前，要全面了解相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)，考慮到目前車床的缺陷問題，就可以在以后的改造操作中，及時的解決問題。另外，其他需要明確的指標(biāo)還包括車床實際載荷、部件剛度、整機(jī)剛度等，確保車床改造以后有效的增強(qiáng)性能、精確度。

3.制定總體改造設(shè)計方案

全面分析掌握住車床現(xiàn)狀，以及技術(shù)工藝以后，需要按照車床已有的規(guī)格，對改造期間需要應(yīng)用到的零件型號、數(shù)量進(jìn)行確定。進(jìn)行改造機(jī)械結(jié)構(gòu)期間，主要會運(yùn)用到刀架、軸承、絲母、絲杠等。電氣改造期間，需要應(yīng)用到強(qiáng)電元器件、變頻器以及驅(qū)動電機(jī)等。例如，數(shù)控改造普通車床時，要分析關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)，對步進(jìn)電動機(jī)以及滾珠絲杠副等科學(xué)的選擇，提出實用性較高的改造方案。

二、普通車床數(shù)控改造中的機(jī)械結(jié)構(gòu)

設(shè)計方案

1.改造目標(biāo)

案例以CQ6123車床數(shù)控改造為例，機(jī)械傳動部件設(shè)計質(zhì)量水平，密切的關(guān)聯(lián)于工件的表面平整度、車床加工精度等。普通車床數(shù)控改造期間，需要全面的分析各方面的因素，諸如資金投入以及改造技術(shù)等，充分確保被改造以后的車床系統(tǒng)能夠具備以下幾方面標(biāo)準(zhǔn)。

（1）維持主傳動系統(tǒng)處于不變的狀態(tài)中，將螺紋加工系統(tǒng)進(jìn)行拆除，并且經(jīng)過改造之后的車床，不再在螺紋加工中應(yīng)用。

（2）進(jìn)給系統(tǒng)為開環(huán)控制，為了達(dá)到縱向進(jìn)給的模式，主要是落實滾珠絲杠傳動舉措實現(xiàn)，為了實現(xiàn)橫向進(jìn)給，通常以普通螺紋傳動模式實現(xiàn)。

（3）為達(dá)到自動轉(zhuǎn)位的效果，主要是采取微機(jī)控制刀架。

2.改造方案設(shè)計

（1）設(shè)計縱向進(jìn)給系統(tǒng)。改裝CQ6123車床中進(jìn)給系統(tǒng)期間，需要進(jìn)行拆除掉原本系統(tǒng)中的溜板箱，以及拆除進(jìn)給箱中傳動件、操作件等，將箱體進(jìn)行保留即可。

一級齒輪減速后，步進(jìn)電機(jī)會驅(qū)動絲杠，在溜板箱中嚴(yán)密的固定螺母，促進(jìn)移動刀架、小拖板以帶動縱拖板的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)縱向進(jìn)給運(yùn)動。為節(jié)約成本支出，把原始車床內(nèi)進(jìn)給箱進(jìn)行轉(zhuǎn)化，發(fā)展為一級齒輪減速箱，保障不改變滾珠絲杠部位，并且在絲杠的右方建立手輪設(shè)施，便捷手動與對刀的靈活操作。運(yùn)用時，將其安裝，結(jié)束以后及時的拆卸。

固定原始車床中的拖板，保持部位不改變，將螺母座架架設(shè)其中，連接起螺母。在絲杠的左端進(jìn)給箱部位，給步進(jìn)電機(jī)安置絲杠，固定于電機(jī)止口的部位，并且通過定位稍、螺釘，緊密的連接起床體。絲杠的兩側(cè)建立起支架、軸承支架，以向心球在一端做好嚴(yán)格的固定，避免移動，軸承支撐另一端。

（2）設(shè)計橫向進(jìn)給系統(tǒng)。改造縱向系統(tǒng)以后，步進(jìn)電機(jī)能夠基于減速齒輪作用下，對于絲杠螺母產(chǎn)生驅(qū)動的效果，這時可以讓刀架拖板出現(xiàn)相應(yīng)的橫向運(yùn)動。針對小型臺式車床而言，絲杠本身具備較小的直徑，成品絲杠定價過高就不利于購買，可以運(yùn)用普通的螺紋螺母取代。盡管具有不同的傳動效果，但是可以良好的?應(yīng)于縱向滾珠絲杠傳動，得到橫向傳動性能、縱向傳動性能信息，展開比較，同時良好的符合改造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造實際上比較相近于縱向系統(tǒng)，改造期間，也要保障不改變進(jìn)給系統(tǒng)手動機(jī)構(gòu)，方便進(jìn)行手動與對刀。在絲杠后段部位，安裝相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，并且定位于電機(jī)中止口，通過蓋板嚴(yán)密的固定于床體。基于減速齒輪產(chǎn)生的作用，電機(jī)推動絲杠運(yùn)動，同時聯(lián)合小拖板，使得刀架運(yùn)動，面向橫向的方向，方便進(jìn)行安裝步進(jìn)電機(jī)。定制橫向絲杠中，為加強(qiáng)支撐效果，主要是采取支架延伸拖板實現(xiàn)。

（3）刀架設(shè)計。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、自動傳位。

改造環(huán)節(jié)，換下原始車床中刀架，用LD4-1型自動刀架對其取代，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，而且有助于試驗環(huán)節(jié)及時的觀察了解齒輪嚙合狀態(tài)。按照以下的公式進(jìn)行計算齒輪傳動比i=360 p/θb·L0公式中，i、θb、δp、L0分別代表的是齒輪傳動比、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。

三、普通車床數(shù)控化改造中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

1.主傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)控化改造期間，應(yīng)該科學(xué)合理的設(shè)計好主傳動結(jié)構(gòu)，保障車床改造后，可以進(jìn)行速度的自動化改變，同時具備較寬泛的速度變化區(qū)間。以多速電機(jī)改造傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)。為維護(hù)正常的運(yùn)行電動機(jī)，設(shè)置電機(jī)變速系統(tǒng)，把原主軸傳動鏈等結(jié)構(gòu)拆除掉，換掉主電機(jī)，即以變頻調(diào)速裝置替換。電機(jī)主軸上展開確認(rèn)主軸部位，應(yīng)用脈沖編碼器明確，向控制中心及時的傳輸反饋的信息數(shù)據(jù)，考慮到機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)行加工控制零件。

選取電機(jī)的過程中，應(yīng)該展開合理的分析各種各樣工況下的電機(jī)等效力矩，這樣可以保障所選電機(jī)滿足系統(tǒng)加工精度等。按照負(fù)載力矩對于電機(jī)啟動頻率合理的明確，讓電機(jī)可以對負(fù)載進(jìn)行直接的帶動?；谀軌蛘{(diào)速的區(qū)間之內(nèi)，需要保障主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，避免數(shù)控加工時產(chǎn)生不均勻的速度問題。持續(xù)負(fù)載狀態(tài)中，主軸電機(jī)應(yīng)該保障轉(zhuǎn)速是平穩(wěn)的，讓電機(jī)具備盡可能較小的轉(zhuǎn)速波動范圍。所用電機(jī)需要散熱性能優(yōu)越，防范長期的工作振動過大，或者是形成高分貝噪聲。

2.傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計進(jìn)給傳動結(jié)構(gòu)過程中，拆除掉傳動裝置、操縱結(jié)構(gòu)，同時將電機(jī)進(jìn)行安裝至不同的轉(zhuǎn)動方向，達(dá)到自動化的控制電機(jī)的目標(biāo)，促進(jìn)將車床的生產(chǎn)效率有效的提升。機(jī)床操縱方面，Z軸縱向上，把齒輪箱體安裝到原本絲杠安裝的部位，之后嚴(yán)密的固定好滾珠絲杠。X軸方向上，先展開相應(yīng)的改造拖板的操作，對于結(jié)構(gòu)精度嚴(yán)格的管控。

在拖板、重點(diǎn)的傳動齒輪方面，應(yīng)該做好雙方之間的間隙控制工作，一般的需要對間隙進(jìn)行有效的縮小，可以采取的方法就是柔性調(diào)整、剛度調(diào)整，將齒輪傳動靈敏性提升，并且增強(qiáng)其精度。對于原有導(dǎo)軌，為了將摩擦阻力降低，采取刮研以及修磨等方式實現(xiàn)，也可以明顯的降低磨損齒輪的幾率。

3.其他結(jié)構(gòu)設(shè)計

刀架的改造方面，需要刀架提供給復(fù)雜元件加工關(guān)鍵的支撐，以安裝豐富類型的刀具。將手動刀架進(jìn)行拆除掉以后，也要聯(lián)系實際的數(shù)控車床生產(chǎn)需要，安裝相應(yīng)的自動回轉(zhuǎn)數(shù)控刀架，充分的保障刀架定位自動化，而且可以多次的定位，切實的增強(qiáng)零件加工精準(zhǔn)度。

溜板箱結(jié)構(gòu)方面，原本結(jié)構(gòu)拆除以后，方可將新的結(jié)構(gòu)在滾珠絲杠安裝。加工作業(yè)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的功效就是將主軸轉(zhuǎn)動進(jìn)行暫停，維護(hù)順利的交換刀具。改造結(jié)構(gòu)的操作結(jié)束以后，展開檢測整體機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)該嚴(yán)格的檢測掌握住車床傳動性能、主軸進(jìn)給性能情況，同時掌握住運(yùn)行噪聲狀態(tài)等，讓車床運(yùn)行性能滿足數(shù)控加工提出的標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)束語

本文主要進(jìn)行探究普通車數(shù)控改造工作的設(shè)計方案，在步進(jìn)電動機(jī)、滾珠絲杠副選擇和應(yīng)用方面展開相應(yīng)的探究，同時闡述了縱向進(jìn)給系統(tǒng)以及橫向進(jìn)給系統(tǒng)、刀架改造設(shè)計的方法，保障關(guān)鍵的部件能夠有效的運(yùn)行于設(shè)備之中，實現(xiàn)運(yùn)動性能充分的發(fā)揮，并且保障設(shè)備具備可靠的精度，推動數(shù)控行業(yè)穩(wěn)定向前發(fā)展。

文章來源：《世界制造技術(shù)與裝備市場》2020,(06)