立式数控车床设计 - 范文无忧网

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立式数控车床设计

摘要：在转向节的加工中使用简易卧式车床以及普通卧式车床都无法完善转向节法兰端面以及杆部工艺上的不足，因此文章便对立式数控车床进行了分析，提出了相应的转向节加工方案。

同时对车床的工作循环以及结构和技术参数进行了介绍;通过对转向节进行专门的阐释，对立式数控车床进行了专业的介绍。

通过实践应用，表面在转向节的应用中，该机床能够将转向节两顶尖孔处同大断面的精度保证在最精确的范围中，并且有效提高了工作效率降低了劳动强度。

关键词：加工系统;设计;立式数控车床

转向节是汽车上应用最重要的零件之一，其形状复杂并且受到的集中应力也是最大的，因此其部件结构要求具有较好的机械能。

转向节加工质量会对车辆的安全性以及操作性造成呢个直接影响。

汽车的数量在随着人们的需求量而不断的增加，因而转向节的生产要求也不断的攀升，其生产效率的提高是目前转向节生产的核心问题。

由于结构复杂，转向节的加工有一定的难度，尤其在法兰端面以及杆部，尺寸以及位置精度难以把控。

传统的生产方式都是采用卧式普通车床或者简易车床对法兰端面以及转向接待杆部进行加工，对简易车具进行设计，在尾座顶尖同车具之间通过尾座顶尖对转向节进行固定，通过车具对转向节进行拨动以此保证旋转。

但是该种方式存在严重的缺陷，首先，工件不易加装;其次，由于配重较小导致车具无法有效提高钻速;设备在加工生产中效率地下也是无法避免的缺陷。

由于受到传统工艺的限制，以及诸多因素的影响，不得不开发出一种新型的设备用以解决转向杆以及法兰端面的不足，立式数控车床应时而生。

该设备在原有机床性能上，能够完美的进行转向节的加工。

无需高强度的夹装劳动，可谓一举多得。

1 方案分析

1.1 整体式转向节特性分析

整体式转向节在形状上像羊角，具有复杂的结构;以锻件作为工件的毛坯，具有较大的加工余量，尤其在法兰盘根部的圆弧处;最后由于工件的特性决定了其质量较重，因此具有较大的转动惯量，定位加紧较为困难。

1.2 方案

在转向节的生产过程中，根据加紧要求以及工艺特性，其生产所用的专用立式机床在机构上采用了主轴偏置的结构，以传统的立式数控车床作为基础，加装了尾座顶尖结构，并根据转向节的结构特征设计出专用的加工车具，形成新型机床用于转向节的高效加工，同时在功能上仍然同通用数控车床相同。

1.3 工作的循环

主要的工作步骤和顺序为：安装工件，定位夹紧，数控滑台快移，X、Z轴联动，同时主轴旋转，完成外圆加工，数控滑台快退至原位，伺服刀架换刀，数控滑台快移，X、Z轴联动，完成工件外圆各槽的加工，数控滑台快退至原位，伺服刀架换刀，数控滑台快移，X、Z轴联动，完成工件各螺纹的加工，数控滑台退至原位，松卡，卸下工件，进入下一循环。

2 转向节专用立式数控车床部件设计

2.1 主轴箱设计

2.1.1 主轴箱结构设计

本机床为立式结构，主轴箱就是传统意义上的床身，其作用一是安装主轴及其传动系统，二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。

因此要求主轴箱具有据够的刚性，结构必须合理，长期使用不变形。

2.1.2 传动系统

确定传动比。

首先需要保证数控立车的传动比在1：10且转速达到63r/min至1000r/min，那么其在转向节的加工过程中才能保证高效的同时仍然具有通用车床的功能。

确定传动路线。

在车床的使用中主要的传动路线如下：由伺服电机经减速箱至皮带轮，由皮带轮对主轴单元进行驱动，以此达到驱动主轴旋转目的。

对主轴的结构进行分析，其结构采用了较为灵活的单元结构，在制造、维修以及安装上都极大的方便了用户。

在单元结构的选择上主轴需要充分考虑到转向节加工的特殊性，以此保证主轴结构能够同该特殊件加工相适应。

首先，在刚性要求上要予以满足，保证旋转精度的稳定、长久;其次，具有分油装置以及夹紧油缸。

最后，能够实现快速切换专用车具、动力卡盘，实现数控立车通用和专用之间的切换。

根据以上分析，主轴单元选用规格标准为50的车主轴，能够满足高精度、高刚度的要求。

2.2 进给系统的主要设计概述

2.2.1 纵向设计

进给传动系统中的纵向系统主要包括滑板以及滚珠丝杠传动装置。

在其滚动导轨上设置有纵向的滑板，其能够沿着导轨进行纵向运行。

该导轨的配置主要采用了滚珠滚动导轨，且为重型导轨，承载力较大，具有很强的刚性。

伺服电机能够直接经过联轴对滚珠丝杠的螺母副进行驱动，从而使得滑板能够沿着导轨进行纵向运动。

2.2.2 横向设计

在系统中同滚珠丝杠之间发生作用主要依赖于横向滑板，横向滑板该系统主要通过横向滑板同滚珠丝杠的传动副发挥作用，横向滑板主要设置的位置为横向导轨，其能够沿着纵向导轨向横向导轨做横向运动。

横向导轨主要采用了滚珠滚动型导轨，且导轨为重载型导轨，具有较大的承载力和刚性。

同纵向导轨相同，其滚珠丝杠的螺母副可以直接受到伺服电机的驱动，从而使得滑板做横向运行。

2.3 工装夹具的设计

2.3.1 顶尖的设计

顶尖至机床用于回转、定位以及夹紧的重要部位，能够在加工过程中，对工件进行固定，顶尖的部件主要出于设备上部，如果工件位置正确，那么在油缸的作用下，顶尖会随着设备向下移动，令定检能够将工件上部的顶尖孔顶紧，用以对工件进行定位和夹紧。

顶尖会随着主轴的旋转而旋转，这就是机床主运动。

在该部件的设计中首先应当对夹紧力进行确定，将却东油缸规格予以确定，保证夹紧可靠;由于转向节的不平衡性特征，就要求顶尖具有足够刚性，保证长久稳定的回转精度。

2.3.2 车具设计

由于工件的形状较为特殊，因此异型性是转向节的重要的特性，由于结构问题，因而其工件具有不平衡的问题，这就为工件的加工带来了不小的困难，首先需要应用刚性差的定位顶尖孔，利用上顶尖孔和下顶尖孔将工件定位夹紧。

上顶尖孔具有可移动性是由单独的移动部件构成，下顶尖孔则是固定于主轴之上。

其次，由于转向节不具有规则加紧面，而顶尖的形状也各不相同，想要保证车具的通用性，必须使之具有相当的柔性。

不平衡的工件使得车具必须设置成为能够调整的。

最后，通过使用液压夹紧装置，并将编码器设置在主轴上，用以适应车床的螺纹功能，并子啊车具上加设夹紧油缸。

3 结束语

该机床在使用后，通过实践结果表情性能完全可以达到设计要求，并且在进行完善后开始小批量的予以生产，得到了使用者的一致好评。

参考文献

[1]董彦，郑子军，胡如夫.数控车床部件建模与动力学优化设计[J].煤矿机械，2007.

[2]陈桂芳.转向节专用数控车床的设计[J].组合机床与自动化加工技术，2010.

[3]陈翔，孔国利.数控车床应用程序的分析与优化设计[J].水利电力机械，2005.