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一般機(jī)床是能完成車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等機(jī)械加工的方法的設(shè)備,它能把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀,其中包括尺寸精度和幾何精度兩個方面。
數(shù)控機(jī)床則是從普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展過來的,它是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)則是采用了自動控制技術(shù),能用數(shù)控指令來控制機(jī)床的運(yùn)動(稱之為數(shù)控控制技術(shù))的自動控制系統(tǒng)。
二、機(jī)床的雛形、誕生及發(fā)展
機(jī)床是人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動的重要工具,也是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。
1、數(shù)控車床的雛形
機(jī)床最早的雛形是于公元前2000多年出現(xiàn)的樹木車床。當(dāng)時,工作時腳踏繩索下端的套圈,利用樹枝的彈性使工作由繩索帶動旋轉(zhuǎn),中世紀(jì)的彈性棒車床運(yùn)用的仍是這一原理。1500年左右,意大利人達(dá)芬奇曾繪制過車床、鏜床、螺紋加工機(jī)床的構(gòu)想革圖。中國明朝出版的《天工開物》中載有磨床的結(jié)構(gòu),用腳踏的方法使鐵盤旋轉(zhuǎn),加上沙子和水剖切玉石。18世紀(jì)的工業(yè)革命推動了機(jī)床的發(fā)展。
1774年,英國人威爾金發(fā)明較精密的炮筒鏜床,他用這臺炮鏜床鏜出的汽缸,滿足了瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)展。1770年威爾金森制造了一臺水輪驅(qū)動的鏜床。1797年英國人莫利茲創(chuàng)造的車床能實(shí)現(xiàn)機(jī)動進(jìn)給和車削螺紋,這是機(jī)床結(jié)構(gòu)的一大變革。19世紀(jì)以后,由于紡織、動力、交通運(yùn)輸機(jī)械和軍火生產(chǎn)的推動,各種基本類型的機(jī)床相繼出現(xiàn)。
2、機(jī)床的誕生及發(fā)展
普通機(jī)床經(jīng)經(jīng)歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及自動化,精密機(jī)械與測量等技術(shù)的發(fā)展與綜合應(yīng)用,生產(chǎn)了機(jī)電一體化的新型機(jī)床一一數(shù)控機(jī)床。
在20世紀(jì)40年代,飛機(jī)和導(dǎo)彈制造業(yè)發(fā)展迅速,原來的加工設(shè)備已無能力加工航工業(yè)需要的高精度的復(fù)雜型面零件。1948年,美國PARSONS公司在加工直升機(jī)葉片輪廓檢驗樣板的機(jī)床時,首先提出了數(shù)控機(jī)床的設(shè)想,在麻省理工學(xué)院(MIT)伺服機(jī)構(gòu)研究所的協(xié)助下,于1952年成功研制了世界上第一臺三坐標(biāo)銑床樣機(jī)。后又經(jīng)過三年時間的改造和自動程序編制的研究,數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了實(shí)用階段。于1958年,美國的KEANEY&TRECKER公司在世界上首先研制成功了帶有自動換刀裝置的加工中心。
可以說,數(shù)控機(jī)床的誕生為人類帶來了不同凡響的意義。于此同時,數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性也著重的體現(xiàn)出來了,在國際的競爭日益劇烈、產(chǎn)品品種變化頻繁的形勢下,各國也開始研究各種不同類型的數(shù)控機(jī)床,新品種的機(jī)床也隨之增長。在這樣的條件下,數(shù)控機(jī)床也經(jīng)歷了幾代變化:
1952-1959年采用的是電子管構(gòu)成的專用數(shù)控(NC)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,這是第一代。
1959年由于在計算機(jī)行業(yè)中研制出晶體管元件,因而便出現(xiàn)了采用晶體管電路NC系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,從而跨入了第二代。
1965年出現(xiàn)了開始采用小、中規(guī)模集成的NC系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的第三代。
1970年為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的第四代,此時采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床。
1974年開始采用微型電子計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(MNC)數(shù)控機(jī)床,此時為第五代。
在經(jīng)歷不同的年代的發(fā)展,機(jī)床的數(shù)控化率不斷提高,也使數(shù)控機(jī)床加工對象改型的適應(yīng)性加強(qiáng),加工精度提高,大大的提高了生產(chǎn)效率,為制造業(yè)提供了良好的經(jīng)濟(jì)效益,且數(shù)控機(jī)床由于自動化程度很高,很利用現(xiàn)在化的生產(chǎn)管理,使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。
三、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向
數(shù)控機(jī)床一經(jīng)使用就了其獨(dú)特的優(yōu)越性和強(qiáng)大生命力,使原來大量不能解決的問題,找到了科學(xué)解決的途徑。然而,隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進(jìn)步,數(shù)控機(jī)床必須不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要,以達(dá)更高更好的效果。
隨著數(shù)控機(jī)床的不斷發(fā)展,不斷提高,同時隨著當(dāng)今世界的快速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床也將會有不同的發(fā)展方向:
1、迎合制造業(yè)的個性需求。
2、不斷提高加工精度、加工效率,減少加工輔助時間,強(qiáng)調(diào)柔性化來滿足生產(chǎn)和組織及管理的需要。
3、強(qiáng)調(diào)功能復(fù)合化。
4、5軸(坐標(biāo))聯(lián)動控制技術(shù)及5軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床成為世界機(jī)床制造業(yè)中的一個技術(shù)制高點(diǎn)。CIMT2007上共展出了70多臺五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床,其中有40多臺是中國自主開發(fā)的。
5、注重環(huán)保,涉及避免油污污染,以及機(jī)床再生、回收等方面。
6、智能化發(fā)展,即數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)逐步具備自診斷、自適應(yīng)控制、邏輯分析判斷等功能。最近,日本的山崎馬扎克公司陸續(xù)開發(fā)了主動振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示;日本大隈公司開發(fā)了Thinc智能數(shù)字控制系統(tǒng)等等。
7、在并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床方面,哈爾濱量具刃具集團(tuán)數(shù)控設(shè)備公司在CIMT2007上展出的并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床LINKS-EXE700具有新的突破意義,不單結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化,而且加工范圍增大、動作快速、剛性和精度提高;五軸聯(lián)動數(shù)控編程與使用常規(guī)化,可以加工五面體,在工件特別裝夾的情況下,還可作六面加工,這是目前任何機(jī)床結(jié)構(gòu)都做不到的。
8、從零件加工方法上來說,稱得上革命性發(fā)展是出現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)快速成型技術(shù)原理的機(jī)床新品種,它采用電熱、激光束、離子束、電子束作為能量源,以復(fù)合紙、高聚物、金屬粉末、高溫合金、復(fù)合陶瓷、鑄造型砂等作為加工材料,一改現(xiàn)有金屬切削機(jī)床和金屬成型機(jī)床“材料去除”加工方法,而采用“材料累加”的方法或稱“增材制造”方法進(jìn)行機(jī)械零件原型制造。
9、水切割已經(jīng)與激光切割并駕齊驅(qū)成為一門嶄新的技術(shù)和新的機(jī)床門類,中國目前有三、四個單位從事這方面開發(fā),產(chǎn)品已上市。
數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向是多元化的,也可以使其向信息化發(fā)展,產(chǎn)生其聯(lián)網(wǎng)效應(yīng),在數(shù)控機(jī)床工作時,工人和技術(shù)師之間有著短距離的聯(lián)系,以確保加工過程的順利,在任何一個環(huán)節(jié)中如若出現(xiàn)問題,可以不須遠(yuǎn)距離就可以解決。
四、中國的數(shù)控
我國的數(shù)控機(jī)床從20世紀(jì)80年代開始起步,2003年我國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國,也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國。在“十五”期間,我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺,2002年24803臺,2003年36813臺,2004年51861臺,是2001年的3.7倍,平均年增長39%;2005年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量59639萬臺,接近6萬臺大關(guān),是“九五”末期的424倍。中國機(jī)床行業(yè)在“十五”期間發(fā)展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長速度加快所致。
經(jīng)過不斷的發(fā)展,市場上的需求,近幾年我國機(jī)床工業(yè)正處在黃金發(fā)展時期:機(jī)床工具行業(yè)連續(xù)8年快速增長,連續(xù)6年成為世界第一機(jī)床消費(fèi)國、進(jìn)口國。雖然我國的機(jī)床發(fā)展水平和國際還有一定的差距,但是部分產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際水平。
在2008年4月21~25日的中國第五屆中國國際數(shù)控展覽會就體現(xiàn)了我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,是我國國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床自主創(chuàng)新20年的成果的全面展示。此次國展會就展示出我國的高檔數(shù)控機(jī)床可謂是遍地開花,其中多家企業(yè)也展出了大規(guī)模系列產(chǎn)品,柔性制造系統(tǒng)成套的靚麗登場,而數(shù)控機(jī)床的整體水平也進(jìn)行了全面的提升,以往的加工中心也從立式脫穎成臥式,這次展會也展示出了許多前所聲譽(yù)鵲起有的大型、重型數(shù)控機(jī)床等。
這次展會也體現(xiàn)我國數(shù)控機(jī)床的技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、性能優(yōu)越;體現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床在我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和國家政策的大力支持下,機(jī)床工業(yè)連續(xù)六年取得快速增長;體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在我國的市場的廣闊,我國的能力之強(qiáng)大。
五、數(shù)控機(jī)床的接觸
在學(xué)校實(shí)習(xí)時,我也曾經(jīng)接觸過機(jī)床與數(shù)控機(jī)床,感覺好對機(jī)床的調(diào)整,例如:對一段圓柱進(jìn)行車圓錐面的時候,根據(jù)要求進(jìn)行計算,將小滑板法轉(zhuǎn)到計算出的角度;而數(shù)控機(jī)床只要根據(jù)技術(shù)員所編程序進(jìn)行車削,自動調(diào)整,無須人力。從而看出數(shù)控機(jī)床比一般機(jī)床的高技術(shù)性、高效率等,體現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性、高性能。
數(shù)控機(jī)床根據(jù)所實(shí)現(xiàn)加工的情況不同,也有不同的型號。我們剛開始接觸數(shù)控機(jī)床,使用的是模擬型,在廠里所接觸的就屬于實(shí)用型,在這兩者之間,也有不同的區(qū)別:程序所須代碼的意思不同、系統(tǒng)不同、機(jī)床按鍵不同等。同時,根據(jù)實(shí)際情況所需,數(shù)控機(jī)床上的功能也隨之變動:有的適用于加工普通零件,有的適用于加工高精度的零件。模型弄數(shù)控機(jī)床,是根據(jù)你所編的程度進(jìn)行操作,沒有任何的變動,相當(dāng)于執(zhí)行你的指令,不會自我完善;實(shí)用型數(shù)控機(jī)床則相反,它會根據(jù)所出現(xiàn)的情況,辨別進(jìn)行完善,例如:機(jī)床用麻花鉆進(jìn)行鉆孔,如果你沒有設(shè)置退刀程序,模擬機(jī)床會根據(jù)你的程序,一直到鉆孔結(jié)束;而廠里的機(jī)床,可以根據(jù)你設(shè)置的程序,進(jìn)行完善,在鉆孔時,會自動退一點(diǎn)點(diǎn),讓孔內(nèi)的鐵屑隨著退刀出來,再繼續(xù)鉆孔。
在這樣的對比之下,可以看出數(shù)控機(jī)床在向著人類所期待完美狀態(tài)前進(jìn),它的“成長”標(biāo)志著社會生產(chǎn)水平的發(fā)展,是我們?nèi)祟惖闹匾獦?biāo)志之一。
本文作者研究的主要是數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng),這類主傳動系統(tǒng)的設(shè)計可用于對普通車床的改造,以適應(yīng)當(dāng)前我國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
本文作者完成的設(shè)計主要包括根據(jù)一些原始數(shù)據(jù)(其中包括機(jī)床的類型、規(guī)格等)結(jié)合實(shí)際條件和情況對車床一些參數(shù)進(jìn)行擬定,再根據(jù)擬定的參數(shù),進(jìn)行傳動方案的比較,確定傳動方案。然后計算各傳動副的傳動比及齒輪齒數(shù),再估算齒輪的模數(shù)和各軸的軸徑,并對齒輪和軸的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核。除此之外,還要對箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,一些零件的選型,如電磁離合器的選擇等,從而完成對整個主傳動系統(tǒng)的設(shè)計。
關(guān)鍵詞:數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計
Abstract
Whatauthorofthistextstudynumericalcontrolmaintransmissionoflathemainly,themaindesignoftransmissioncanusefortoordinarytransformationoflathe,Inordertoadapttothecurrentsituationofthepresentindustrialdevelopmentoflatheofourcountry,havecertaineconomicbenefitsandsocialbenefit.
Thedesignthattheauthorofthistextfinishedincludesaccordingtosomeinitialdatamainly(type,specificationofincludingthelathe,etc.)Combineactualconditionandsituationdrafttosomeparametersoflathe,andthenaccordingtotheparameterdrafted,Carryonthecomparisonofthetransmissionscheme,confirmthetransmissionscheme.Itthencan''''tcalculateeverytransmissiontransmissionofthepacksthanandgearwheeltoothcount,estimatemodulusandtheeveryaxlefoot-pathsofaxleofgearwheelmore,Andchecktheintensity,rigidityofgearwheelandaxle.Inaddition,willdesignthemainstructureinthebodyofthecase,theselectingtypesofsomeparts,Electromagneticchoiceofclutch,etc.,finishtowholemaindesignoftransmissionforinstance.
Keywords:NCmachinetool;maindrivingsystem;design
這次畢業(yè)設(shè)計中,我所從事設(shè)計的課題是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計。此類數(shù)控車床屬于經(jīng)濟(jì)型中檔精度機(jī)床,這類機(jī)床的傳動要求采用手動與電控雙操縱方式,在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速??傮w的設(shè)計方案就是對傳動方案進(jìn)行比較,繪出轉(zhuǎn)速圖,對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,包括軸和齒輪的設(shè)計、校核等。
為什么要設(shè)計此類數(shù)控車床呢?因為隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營企業(yè),這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大,沒有太多的資本。一些全功能數(shù)控系統(tǒng),其功能雖然豐富,但成本高,對于這些中小型企業(yè)來說購置困難,但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn),希望對原有機(jī)床進(jìn)行改造,進(jìn)行數(shù)控化、自動化,以提高生產(chǎn)效率。我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機(jī)床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小,突出的任務(wù)就是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌,使之盡可能提高自動化程度,保證加工質(zhì)量,減輕勞動強(qiáng)度,提高經(jīng)濟(jì)效益。我國是擁有300多萬臺機(jī)床的國家,而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床,自動化程度低,要想在近幾年內(nèi)用自動和精密設(shè)備更新現(xiàn)有機(jī)床,不論是資金還是我國機(jī)床廠的能力都是辦不到的。因此,普通機(jī)床的數(shù)控改造,大有可為。它適合我國的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平,已成為我國設(shè)備技術(shù)改造主要方法之一。目前,我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速,研制了幾十種簡易數(shù)控系統(tǒng),有力地促進(jìn)了我國數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際,我國的國情,在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下,盡可能地降低價格。
經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有許多優(yōu)點(diǎn)。1)其降格便宜,且性能價格比適中,與進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床相比,前者只需一萬元左右,后者則需十萬甚至幾十萬元。因此,它特別適合于改造在設(shè)備中占有較大比重的普通車床,適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。從提高資本效率出發(fā),改造閑置設(shè)備,能發(fā)揮機(jī)床的原有功能和改造后的新增功能,提高機(jī)床的使用價值。2)適用于多品種、中小批量產(chǎn)品的適應(yīng)性強(qiáng)。在普通車床上加工的產(chǎn)品,大都可在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上進(jìn)行。加工不同零件,只要改變加工程序,很快適應(yīng)和達(dá)到批量生產(chǎn)的要求。3)相對于普通車床,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床能提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低廢品損失。數(shù)控有較高的加工精度,加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好,合格率高。4)采用數(shù)控車床,能解決復(fù)雜的加工精度,還能節(jié)約大量工裝費(fèi)用,降低生產(chǎn)成本。5)采用此類車床,還能減輕工人勞動強(qiáng)度將工人從緊張、繁重的體力勞動中解脫出來。6)可以提高工人素質(zhì),促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)擴(kuò)大了工人的視野,帶動了學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮,為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件,促進(jìn)了工廠的技術(shù)進(jìn)步。7)增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)變能力,為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備對設(shè)備進(jìn)行改造后,提高了加工精度和批量生產(chǎn)的能力,同時又保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性,提高設(shè)備自身對產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的應(yīng)變能力,增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力。
本設(shè)計中的數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)就是主電機(jī)采用雙速電機(jī),這樣可以簡化箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。操縱方式并非是完全數(shù)控,而是采用采用手動與電控雙操縱方式,在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速。本設(shè)計就是對在我國應(yīng)用非常廣泛的C6型數(shù)控車床進(jìn)行的改造,具有廣泛的適應(yīng)性。C6型車床是一種加工效率高,操作性能好,社會擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明,把這種車床改造為數(shù)控車床,已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
總體的設(shè)計方案就是對傳動方案進(jìn)行比較,繪出轉(zhuǎn)速圖,對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,包括軸和齒輪的設(shè)計、校核等。設(shè)計時一要注意設(shè)計的科學(xué)性和條理性,另一點(diǎn)就是要注意和實(shí)際的結(jié)合。設(shè)計的依據(jù)主要是以經(jīng)驗或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)(經(jīng)驗)設(shè)計方法。作為一名尚未畢業(yè)的大學(xué)生,經(jīng)驗自然是我們所欠缺的,所以除了老師的指導(dǎo),最主要的就是借鑒書上的設(shè)計方法。書上雖然不會有完全相同的示例,但一些其他類型的主軸箱設(shè)計方法在這個課題上同樣適用,適用也只是大體上的適用,具體到一些細(xì)節(jié)的設(shè)計就需我們自己查設(shè)計手冊了。比如說其中涉及到電磁離合器的設(shè)計就需自己解決。雖然我們很缺乏設(shè)計的經(jīng)驗,但還應(yīng)處處從實(shí)際出發(fā)。從大處講,聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析、參數(shù)擬定和方案確定中,既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢,更應(yīng)了解我國實(shí)際生產(chǎn)水平,使設(shè)計的機(jī)床、機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效益。從小處講,指對設(shè)計的機(jī)床零部件的制造、裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的、切實(shí)的考慮和分析,對推薦的設(shè)計數(shù)據(jù)和資料要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行取舍。通過設(shè)計實(shí)踐,了解和掌握結(jié)合實(shí)際、綜合思考的設(shè)計方法。
總體設(shè)計方案擬定
1.1擬定主運(yùn)動參數(shù)
機(jī)床設(shè)計的初始,首先需要確定有關(guān)參數(shù),它們是傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù),影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點(diǎn),了解典型工藝的切削用量,了解極限轉(zhuǎn)速、和級數(shù)Z、主傳動電機(jī)功率N。
1.2運(yùn)動設(shè)計
根據(jù)擬定的參數(shù),通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析,確定傳動結(jié)構(gòu)方案和傳動系統(tǒng)圖。傳動方案有多種,傳動型式更是式樣眾多,比如:傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱。分離傳動的主軸箱與變速箱;擴(kuò)大變速范圍可以用增加傳動組數(shù),也可用背輪機(jī)構(gòu)、分支傳動等型式;變速型式上既可用多速電機(jī),也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。然后計算各傳動比及齒輪的齒數(shù)。
1.3動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計
估算齒輪模數(shù)m和軸頸d,選擇和計算離合器。
將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計。
1.4軸和齒輪的驗算
在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上,對一根傳動軸和齒輪的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核。
1.5主軸變速箱裝配設(shè)計
主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”,進(jìn)行設(shè)計和繪制的。圖上各零部件要表達(dá)清楚,并標(biāo)明尺寸和配合。
目錄
0引言1
1總體設(shè)計方案擬定3
1.1擬定主運(yùn)動參數(shù)(、、Z)3
1.2運(yùn)動設(shè)計3
1.3動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計3
1.4軸和齒輪的驗算3
1.5主軸變速箱裝配設(shè)計3
2參數(shù)擬定4
2.1車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)4
2.2各級轉(zhuǎn)速的確定4
3.運(yùn)動設(shè)計5
3.1主擬定傳動方案5
3.2傳動方案的比較5
3.2.1采用單速電機(jī)5
3.2.2采用雙速電機(jī)6
3.3各級傳動比的計算7
3.4各軸轉(zhuǎn)速的確定方法9
3.4.1Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速9
3.4.2中間傳動軸的轉(zhuǎn)速9
3.5轉(zhuǎn)速圖擬定10
4動力計算11
4.1齒輪的計算11
4.1.1確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)(查表法)11
4.1.2確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)(計算法)并校核12
4.1.3齒輪的精度設(shè)計;15
4.2電磁離合器的選擇和使用19
5軸的設(shè)計和驗算21
5.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計21
5.2軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例)21
5.2.1選擇軸的材料22
5.2.2初估軸徑22
5.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計22
5.2.4軸的受力分析23
5.3軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)25
6主軸變速箱的裝配設(shè)計28
6.1箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)28
6.2設(shè)計的方法(以軸的布置為例)28
7結(jié)論31
致謝32
參考文獻(xiàn)33
附件清單34
附件清單
1數(shù)控車床總裝圖CK-000A3一張
2主傳動系統(tǒng)裝配圖CK-001A0一張
3內(nèi)隔套零件圖CK-101A4一張
4齒輪零件圖CK-102A3一張
5齒輪零件圖CK-103A3一張
6齒輪零件圖CK-108A3一張
7擋油環(huán)零件圖CK-114A4一張
8擋油環(huán)零件圖CK-115A3一張
9主軸零件圖CK-116A1一張
10軸承透蓋零件圖CK-117A3一張
11齒輪零件圖CK-118A3一張
12齒輪零件圖CK-120A3一張
13Ⅰ軸零件圖CK-121A3一張
14內(nèi)隔套零件圖CK-122A4一張
15內(nèi)隔套零件圖CK-123A4一張
16帶輪零件圖CK-124A3一張
17軸承透蓋零件圖CK-125A4一張
18外隔套零件圖CK-126A4一張
19齒輪零件圖CK-127A4一張
20內(nèi)隔套零件圖CK-129A4一張
21齒輪零件圖CK-131A3一張
22內(nèi)隔套零件圖CK-132A4一張
23齒輪零件圖CK-133A3一張
24外隔套零件圖CK-134A4一張
25內(nèi)隔套零件圖CK-135A4一張
26床頭箱零件圖CK-139A0一張
27端蓋零件圖CK-140A4一張
28外隔套零件圖CK-143A4一張
29軸承透蓋零件圖CK-146A3一張
30傳動鍵零件圖CK-147A4一張
31卡口墊零件圖CK-148A3一張
油管在石油工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。它是用于油井內(nèi)輸送石油和天然氣的鋼管,安裝于套管內(nèi),油氣從油管內(nèi)流升至井口。油管一般都用接箍連接,接箍兩端有螺紋,因此油管螺紋是油管間連接的重要環(huán)節(jié)。
油管螺紋牙型尺寸有兩種,一種為每英寸8牙的圓頂圓底的V形錐管螺紋,一種為每英寸10牙的圓頂圓底的V形錐管螺紋。
油管扣與普通螺紋相比具有許多特點(diǎn),它可拆性好,連接強(qiáng)度高,它的牙型分布在1:16的圓錐體上,技術(shù)要求高。油管螺紋加工完后應(yīng)試壓,試壓要求用規(guī)定的螺紋脂(絲扣油)并經(jīng)過機(jī)緊后在規(guī)定的最小靜水壓試驗壓力下不出現(xiàn)滲漏(并保持規(guī)定的時間)。一般為25MPa~45MPa,保壓5分鐘左右。
下面介紹的是在數(shù)控車床上用梳刀加工油管螺紋的實(shí)例,圖1是泄油體零件圖,加工設(shè)備是濟(jì)南機(jī)床一廠生產(chǎn)的JICNC-IV數(shù)控車床,數(shù)控系統(tǒng)是航空航天部七六所生產(chǎn)的MNC826。
2成形梳刀車削油管螺紋的加工原理
我們知道,數(shù)控車床加工的基本原理就是插補(bǔ)原理。無論機(jī)床是作直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)還是螺紋插補(bǔ),刀具實(shí)際的軌跡都是折線。即機(jī)床X軸走1步,Z軸走1步,刀具始終是圍繞著理論軌跡作階梯運(yùn)行。利用插補(bǔ)原理,我們用梳刀對油管螺紋進(jìn)行成形加工。所不同的是,機(jī)床的插補(bǔ)功能是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的,只要給其坐標(biāo)值后,系統(tǒng)既能自動進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算,使刀具走出理想軌跡。而梳刀的插補(bǔ)運(yùn)行是靠程序編制完成的,通過程序的計算和運(yùn)行,不斷改變刀具的起刀位置,從而能做到直接用梳刀加工出油管螺紋。這種加工方法尤其能達(dá)到油管螺紋的技術(shù)要求,保證精度,密封性好。
3對油管扣加工進(jìn)行分析、計算
我們從零件圖1中可知,這是一個兩頭對稱的27/8TBG油管螺紋,固其加工工藝分為在普通車床上加工外圓、內(nèi)孔至尺寸,1:16外錐留適量余量;然后在數(shù)控車床上用油管螺紋梳刀分六次車削油管螺紋。圖2為用2齒梳刀車削27/8TBG螺紋的切削圖形。計算尺寸如圖3。
4編制加工程序
27/8TBG油管螺紋分六刀車削完畢,其中每一刀的程序編制除尺寸有所變化外,其它基本一樣,也可編成一個車螺紋的子程序。其循環(huán)過程為:
每次切削余量有所變化,呈逐漸減少趨勢,最后一刀為精車油管螺紋,余量最小。
關(guān)鍵詞:改造;數(shù)控車床;質(zhì)量控制
如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進(jìn)行改造,僅購買新的數(shù)控車床,則會增加許多生產(chǎn)廠家設(shè)備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時間使用的車床進(jìn)行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。
由于進(jìn)行數(shù)控化改造對于改造廠家來說,較雜又亂,但如何對改造的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題,在此談一下如何進(jìn)行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。
普通車床數(shù)控改造分為新機(jī)改造和舊機(jī)改造,新機(jī)改造是用戶購買普通車床或普通光機(jī)(指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻脑鞆S家根據(jù)其要求進(jìn)行數(shù)控化改造。舊機(jī)改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進(jìn)行翻新并進(jìn)行數(shù)控化改造。其中舊機(jī)改造包括大修車床改造和用戶舊機(jī)部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機(jī)械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點(diǎn)和檢驗過程。
1新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造
(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機(jī)。
(2)增加電動刀架和主軸編碼器。
(3)增加軸向電機(jī)的驅(qū)動裝置,限制運(yùn)行超程的行程開關(guān),加裝變頻器(客戶需要)以及為了加工和安全所需的電氣部分。
(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮。
(5)據(jù)需要增加防護(hù)設(shè)施,如各向絲桿的防護(hù)罩,安全防護(hù)門,行程開關(guān)的防護(hù)裝置。
2新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造的不同點(diǎn)
(1)新機(jī)改造的主軸和尾座部分未進(jìn)行改動,主軸部分和尾座部分無須進(jìn)行再改造。
(2)舊機(jī)大修車床由于經(jīng)過長時間使用,導(dǎo)軌已磨損,為了保證大修后,能繼續(xù)長時間使用而不變形,必須經(jīng)過淬火工序,然后磨導(dǎo)軌,且磨導(dǎo)軌后必須保證導(dǎo)軌硬度≥HRC47。
(3)舊機(jī)大修車床應(yīng)根據(jù)客戶需要對主軸部分和尾座部分進(jìn)行改造和調(diào)整。
3新機(jī)改造和大修機(jī)床改造的精度檢驗是檢驗的重要項目
精度檢驗執(zhí)行JB/T8324.1-1996《簡式數(shù)控臥式車床精度》。
4新車床改造的精度質(zhì)量控制如下
(1)鏟刮檢驗。新車床改造經(jīng)過對X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進(jìn)行配刮、對滾珠絲桿副托架與床鞍進(jìn)行配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動。檢驗方法如下:用配合面進(jìn)行涂色,相互配合面進(jìn)行結(jié)合,并相對摩擦,然后對鏟刮面進(jìn)行鏟刮點(diǎn)數(shù)檢驗,并對結(jié)合處用塞尺進(jìn)行結(jié)合程度檢驗,其中刮研點(diǎn)不得低于6點(diǎn)/25*25mm,0.03mm的塞尺塞結(jié)合處,不入。
(2)絲桿與導(dǎo)軌平行度檢驗:裝配絲桿時,絲桿與導(dǎo)軌的平行度必須≤0.02mm。
(3)精度檢驗的G1項中導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(只許凸)應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為重點(diǎn)檢驗項目。
(4)精度檢驗中的主軸部分精度G4、G5、G6項也應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為重點(diǎn)檢驗項目。
(5)G11項床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為改造廠家質(zhì)量控制的重點(diǎn)項目。
5用戶大修車床改造的精度檢驗
由于進(jìn)行了磨導(dǎo)軌,基準(zhǔn)面已變動,所以精度檢驗中的所有項目必須進(jìn)行檢驗,且應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制,以保證改造后的使用性能。
6大修車床改造和新機(jī)改造的其它質(zhì)量重要控制點(diǎn)
(1)銹蝕檢查:各橫、縱向?qū)к壝?,主軸、主軸法蘭盤,尾座空心套和各
(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施,如清洗干凈后,用脂等進(jìn)行防銹檢查:鏟刮面、絲桿和軸承在進(jìn)行裝配前必須清洗干凈,不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質(zhì);電箱內(nèi)側(cè)、防護(hù)罩內(nèi)側(cè)無灰塵、臟物。
(3)滲漏檢查:大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持,大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有,必須有冷卻裝置,且以上和冷卻中接頭處,油、水箱等處都不得有滲漏現(xiàn)象。
(4)機(jī)床噪聲、溫升、轉(zhuǎn)速、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗:
①主軸在各種轉(zhuǎn)速下連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)4min,其中最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時間不小于2小時。整機(jī)空運(yùn)行時間≥16h,對圓弧、螺紋、外圓、端面等循環(huán)車削進(jìn)行模擬空運(yùn)行試驗。
②主軸軸承溫度穩(wěn)定后,測軸承溫度及溫升滾動軸承:溫度≤70℃,溫升≤40℃;滑動軸承:溫度≤60℃,溫升≤30℃。
③機(jī)床噪聲聲壓級空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下≤83dB(A),且機(jī)床有無不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)行應(yīng)平穩(wěn),無明顯振動、顫動和爬行現(xiàn)象。
④機(jī)床連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗在規(guī)定連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)時間內(nèi),無故障,運(yùn)行可靠,穩(wěn)定。
(5)用戶更換部件(包括機(jī)床部分的維修)的改造:由于車床更換部件的改造項目較多,主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機(jī)、軸向軸承和系統(tǒng)。
①更換主軸軸承:由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度,必須在更換軸承后,先行檢驗主軸的噪聲在無異常的情況下,整機(jī)噪聲聲壓級不得超過83dB(A),然后進(jìn)行加工精度檢驗,并檢驗加工工件的表面粗糙度。
②更換軸向絲桿檢驗:檢驗各向位置精度,確保在規(guī)定范圍內(nèi),跑機(jī)運(yùn)行達(dá)到軸向運(yùn)行無不正常的沖擊聲和雜音。更換軸向電機(jī):由于其它項目未進(jìn)行改造,則檢驗僅對跑機(jī)運(yùn)行的噪聲進(jìn)行檢驗,軸向運(yùn)行無不正常的沖擊聲和雜音。檢驗其軸向反向間隙,以防在裝配中由于裝配引起反向差值不符合要求。
關(guān)鍵詞:改造;數(shù)控車床;質(zhì)量控制
如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進(jìn)行改造,僅購買新的數(shù)控車床,則會增加許多生產(chǎn)廠家設(shè)備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時間使用的車床進(jìn)行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。
由于進(jìn)行數(shù)控化改造對于改造廠家來說,較雜又亂,但如何對改造的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題,在此談一下如何進(jìn)行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。
普通車床數(shù)控改造分為新機(jī)改造和舊機(jī)改造,新機(jī)改造是用戶購買普通車床或普通光機(jī)(指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?,改造廠家根據(jù)其要求進(jìn)行數(shù)控化改造。舊機(jī)改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進(jìn)行翻新并進(jìn)行數(shù)控化改造。其中舊機(jī)改造包括大修車床改造和用戶舊機(jī)部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機(jī)械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點(diǎn)和檢驗過程。
1新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造
(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機(jī)。
(2)增加電動刀架和主軸編碼器。
(3)增加軸向電機(jī)的驅(qū)動裝置,限制運(yùn)行超程的行程開關(guān),加裝變頻器(客戶需要)以及為了加工和安全所需的電氣部分。
(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮。
(5)據(jù)需要增加防護(hù)設(shè)施,如各向絲桿的防護(hù)罩,安全防護(hù)門,行程開關(guān)的防護(hù)裝置。
2新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造的不同點(diǎn)
(1)新機(jī)改造的主軸和尾座部分未進(jìn)行改動,主軸部分和尾座部分無須進(jìn)行再改造。
(2)舊機(jī)大修車床由于經(jīng)過長時間使用,導(dǎo)軌已磨損,為了保證大修后,能繼續(xù)長時間使用而不變形,必須經(jīng)過淬火工序,然后磨導(dǎo)軌,且磨導(dǎo)軌后必須保證導(dǎo)軌硬度≥HRC47。
(3)舊機(jī)大修車床應(yīng)根據(jù)客戶需要對主軸部分和尾座部分進(jìn)行改造和調(diào)整。
3新機(jī)改造和大修機(jī)床改造的精度檢驗是檢驗的重要項目
精度檢驗執(zhí)行JB/T8324.1-1996《簡式數(shù)控臥式車床精度》。
4新車床改造的精度質(zhì)量控制如下
(1)鏟刮檢驗。新車床改造經(jīng)過對X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進(jìn)行配刮、對滾珠絲桿副托架與床鞍進(jìn)行配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動。檢驗方法如下:用配合面進(jìn)行涂色,相互配合面進(jìn)行結(jié)合,并相對摩擦,然后對鏟刮面進(jìn)行鏟刮點(diǎn)數(shù)檢驗,并對結(jié)合處用塞尺進(jìn)行結(jié)合程度檢驗,其中刮研點(diǎn)不得低于6點(diǎn)/25*25mm,0.03mm的塞尺塞結(jié)合處,不入。
(2)絲桿與導(dǎo)軌平行度檢驗:裝配絲桿時,絲桿與導(dǎo)軌的平行度必須≤0.02mm。
(3)精度檢驗的G1項中導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(只許凸)應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為重點(diǎn)檢驗項目。
(4)精度檢驗中的主軸部分精度G4、G5、G6項也應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為重點(diǎn)檢驗項目。
(5)G11項床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為改造廠家質(zhì)量控制的重點(diǎn)項目。5用戶大修車床改造的精度檢驗
由于進(jìn)行了磨導(dǎo)軌,基準(zhǔn)面已變動,所以精度檢驗中的所有項目必須進(jìn)行檢驗,且應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制,以保證改造后的使用性能。
6大修車床改造和新機(jī)改造的其它質(zhì)量重要控制點(diǎn)
(1)銹蝕檢查:各橫、縱向?qū)к壝?,主軸、主軸法蘭盤,尾座空心套和各
(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施,如清洗干凈后,用脂等進(jìn)行防銹檢查:鏟刮面、絲桿和軸承在進(jìn)行裝配前必須清洗干凈,不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質(zhì);電箱內(nèi)側(cè)、防護(hù)罩內(nèi)側(cè)無灰塵、臟物。
(3)滲漏檢查:大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持,大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有,必須有冷卻裝置,且以上和冷卻中接頭處,油、水箱等處都不得有滲漏現(xiàn)象。
(4)機(jī)床噪聲、溫升、轉(zhuǎn)速、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗:
①主軸在各種轉(zhuǎn)速下連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)4min,其中最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時間不小于2小時。整機(jī)空運(yùn)行時間≥16h,對圓弧、螺紋、外圓、端面等循環(huán)車削進(jìn)行模擬空運(yùn)行試驗。
②主軸軸承溫度穩(wěn)定后,測軸承溫度及溫升滾動軸承:溫度≤70℃,溫升≤40℃;滑動軸承:溫度≤60℃,溫升≤30℃。
③機(jī)床噪聲聲壓級空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下≤83dB(A),且機(jī)床有無不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)行應(yīng)平穩(wěn),無明顯振動、顫動和爬行現(xiàn)象。
④機(jī)床連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗在規(guī)定連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)時間內(nèi),無故障,運(yùn)行可靠,穩(wěn)定。
(5)用戶更換部件(包括機(jī)床部分的維修)的改造:由于車床更換部件的改造項目較多,主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機(jī)、軸向軸承和系統(tǒng)。
①更換主軸軸承:由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度,必須在更換軸承后,先行檢驗主軸的噪聲在無異常的情況下,整機(jī)噪聲聲壓級不得超過83dB(A),然后進(jìn)行加工精度檢驗,并檢驗加工工件的表面粗糙度。
②更換軸向絲桿檢驗:檢驗各向位置精度,確保在規(guī)定范圍內(nèi),跑機(jī)運(yùn)行達(dá)到軸向運(yùn)行無不正常的沖擊聲和雜音。更換軸向電機(jī):由于其它項目未進(jìn)行改造,則檢驗僅對跑機(jī)運(yùn)行的噪聲進(jìn)行檢驗,軸向運(yùn)行無不正常的沖擊聲和雜音。檢驗其軸向反向間隙,以防在裝配中由于裝配引起反向差值不符合要求。
關(guān)鍵詞:改造;數(shù)控車床;質(zhì)量控制
如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進(jìn)行改造,僅購買新的數(shù)控車床,則會增加許多生產(chǎn)廠家設(shè)備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時間使用的車床進(jìn)行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。
由于進(jìn)行數(shù)控化改造對于改造廠家來說,較雜又亂,但如何對改造的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題,在此談一下如何進(jìn)行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。
普通車床數(shù)控改造分為新機(jī)改造和舊機(jī)改造,新機(jī)改造是用戶購買普通車床或普通光機(jī)(指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?,改造廠家根據(jù)其要求進(jìn)行數(shù)控化改造。舊機(jī)改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進(jìn)行翻新并進(jìn)行數(shù)控化改造。其中舊機(jī)改造包括大修車床改造和用戶舊機(jī)部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機(jī)械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點(diǎn)和檢驗過程。
1新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造
(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機(jī)。
(2)增加電動刀架和主軸編碼器。
(3)增加軸向電機(jī)的驅(qū)動裝置,限制運(yùn)行超程的行程開關(guān),加裝變頻器(客戶需要)以及為了加工和安全所需的電氣部分。
(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮。
(5)據(jù)需要增加防護(hù)設(shè)施,如各向絲桿的防護(hù)罩,安全防護(hù)門,行程開關(guān)的防護(hù)裝置。
2新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造的不同點(diǎn)
(1)新機(jī)改造的主軸和尾座部分未進(jìn)行改動,主軸部分和尾座部分無須進(jìn)行再改造。
(2)舊機(jī)大修車床由于經(jīng)過長時間使用,導(dǎo)軌已磨損,為了保證大修后,能繼續(xù)長時間使用而不變形,必須經(jīng)過淬火工序,然后磨導(dǎo)軌,且磨導(dǎo)軌后必須保證導(dǎo)軌硬度≥HRC47。
(3)舊機(jī)大修車床應(yīng)根據(jù)客戶需要對主軸部分和尾座部分進(jìn)行改造和調(diào)整。
3新機(jī)改造和大修機(jī)床改造的精度檢驗是檢驗的重要項目
精度檢驗執(zhí)行JB/T8324.1-1996《簡式數(shù)控臥式車床精度》。
4新車床改造的精度質(zhì)量控制如下
(1)鏟刮檢驗。新車床改造經(jīng)過對X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進(jìn)行配刮、對滾珠絲桿副托架與床鞍進(jìn)行配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動。檢驗方法如下:用配合面進(jìn)行涂色,相互配合面進(jìn)行結(jié)合,并相對摩擦,然后對鏟刮面進(jìn)行鏟刮點(diǎn)數(shù)檢驗,并對結(jié)合處用塞尺進(jìn)行結(jié)合程度檢驗,其中刮研點(diǎn)不得低于6點(diǎn)/25*25mm,0.03mm的塞尺塞結(jié)合處,不入。
(2)絲桿與導(dǎo)軌平行度檢驗:裝配絲桿時,絲桿與導(dǎo)軌的平行度必須≤0.02mm。
(3)精度檢驗的G1項中導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(只許凸)應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為重點(diǎn)檢驗項目。
(4)精度檢驗中的主軸部分精度G4、G5、G6項也應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為重點(diǎn)檢驗項目。
(5)G11項床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進(jìn)行保證,不作為改造廠家質(zhì)量控制的重點(diǎn)項目。5用戶大修車床改造的精度檢驗
由于進(jìn)行了磨導(dǎo)軌,基準(zhǔn)面已變動,所以精度檢驗中的所有項目必須進(jìn)行檢驗,且應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制,以保證改造后的使用性能。
6大修車床改造和新機(jī)改造的其它質(zhì)量重要控制點(diǎn)
(1)銹蝕檢查:各橫、縱向?qū)к壝?,主軸、主軸法蘭盤,尾座空心套和各
(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施,如清洗干凈后,用脂等進(jìn)行防銹檢查:鏟刮面、絲桿和軸承在進(jìn)行裝配前必須清洗干凈,不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質(zhì);電箱內(nèi)側(cè)、防護(hù)罩內(nèi)側(cè)無灰塵、臟物。
(3)滲漏檢查:大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持,大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有,必須有冷卻裝置,且以上和冷卻中接頭處,油、水箱等處都不得有滲漏現(xiàn)象。
(4)機(jī)床噪聲、溫升、轉(zhuǎn)速、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗:
①主軸在各種轉(zhuǎn)速下連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)4min,其中最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時間不小于2小時。整機(jī)空運(yùn)行時間≥16h,對圓弧、螺紋、外圓、端面等循環(huán)車削進(jìn)行模擬空運(yùn)行試驗。
②主軸軸承溫度穩(wěn)定后,測軸承溫度及溫升滾動軸承:溫度≤70℃,溫升≤40℃;滑動軸承:溫度≤60℃,溫升≤30℃。
③機(jī)床噪聲聲壓級空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下≤83dB(A),且機(jī)床有無不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)行應(yīng)平穩(wěn),無明顯振動、顫動和爬行現(xiàn)象。
④機(jī)床連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗在規(guī)定連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)時間內(nèi),無故障,運(yùn)行可靠,穩(wěn)定。
(5)用戶更換部件(包括機(jī)床部分的維修)的改造:由于車床更換部件的改造項目較多,主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機(jī)、軸向軸承和系統(tǒng)。
①更換主軸軸承:由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度,必須在更換軸承后,先行檢驗主軸的噪聲在無異常的情況下,整機(jī)噪聲聲壓級不得超過83dB(A),然后進(jìn)行加工精度檢驗,并檢驗加工工件的表面粗糙度。
②更換軸向絲桿檢驗:檢驗各向位置精度,確保在規(guī)定范圍內(nèi),跑機(jī)運(yùn)行達(dá)到軸向運(yùn)行無不正常的沖擊聲和雜音。更換軸向電機(jī):由于其它項目未進(jìn)行改造,則檢驗僅對跑機(jī)運(yùn)行的噪聲進(jìn)行檢驗,軸向運(yùn)行無不正常的沖擊聲和雜音。檢驗其軸向反向間隙,以防在裝配中由于裝配引起反向差值不符合要求。