機床車銑復合加工精度的影響因子探析

李可心

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

關(guān)鍵詞:車銑復合機床設(shè)計精度

中圖分類號:TG659 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0118-01

面車銑正交和周邊車銑平行軸是車銑復合加工的兩種方法。其中面車銑正交是最為常用的方法之一,它主要運用的是端銑、面銑來進行加工外側(cè)工件的。其特點是刀具的旋轉(zhuǎn)作為主運動其一般轉(zhuǎn)速很高,而工件的旋轉(zhuǎn)作為工件是沿圓周方向進行運動的銑刀其一般轉(zhuǎn)速也是很高。周邊車銑只要用于內(nèi)測加工的一般有側(cè)面面銑、長刃銑刀等。而切削速度由刀具的旋轉(zhuǎn)來實現(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)合來進行的。

1車銑復合加工精度分析

車銑加工時,刀具進行間斷性切削,對于任何材料形成的工件都能夠得到比較短的切削,易于自動除屑。并且間斷切削能夠讓刀具有充分的時間冷卻,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,提高薄壁桿件和細長桿件的精度,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)力學特點,可以在提高刀具的回轉(zhuǎn)速度,降低工件的旋轉(zhuǎn)速度也能達到同樣的加工效果,這個特點對于大型鍛件毛坯加工特別有效,因為鍛件毛坯速度降低可以消除工件偏心而引起的震動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。車銑復合機床在對工件加工時,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合機床可以采用車、銑、鉆、鏜等不同方法實現(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長桿件,螺旋面在1個定螺距下,具有兩個中心:工件繞其軸心形成回轉(zhuǎn)中心;銑削工具的回轉(zhuǎn)中心。2個中心在1個恒定的偏心距離下都圍繞各自的圓心獨立運動,同時,可以把動點又在設(shè)定螺距下面進行復合運動,形成結(jié)構(gòu)復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于螺桿整個長度上,在每一個一定的螺距上,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為:大螺距偏心曲面螺桿不同于普通螺桿,因為普通螺桿的螺紋為梯形、三角形、矩形等,與漸開式螺紋也有所區(qū)別;細長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)螺桿形成原理及機床的結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計出能夠滿足加工要求的工藝設(shè)備。

3提高精度的設(shè)計方案

本文對CW6163D機床進行4大改進,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長桿件,具有生產(chǎn)技術(shù)成熟,性能優(yōu)良等優(yōu)點,得到了廣大用戶的認可。銑削加工是機械生產(chǎn)中常用的加工方法,其具有生產(chǎn)效率高、運動機構(gòu)簡單、技術(shù)成熟等優(yōu)點,由于普通機床不能實現(xiàn)銑削加工,就需要對普通機床進行改造,實現(xiàn)功能互補,運動合成,巧妙的設(shè)計,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 改進機床結(jié)構(gòu)功能分析

改進后車銑復合機床的主軸箱可以通過三角皮帶運轉(zhuǎn),帶動一系列齒輪,然后通過液壓控制摩擦離合器實現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)動,而采用機械手柄可以控制滑移齒輪進行變速控制,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行運轉(zhuǎn),然后經(jīng)過齒輪組合調(diào)整,采用惡化時的轉(zhuǎn)動比傳遞給給進箱,通過進給箱上的控制手柄,保證光、絲杠的接通和轉(zhuǎn)換,同時還可以利用手柄選擇螺距及給盡量,分別采用光、絲杠帶動溜板運動,實現(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。為了保證機床能夠加工出來各種絲杠,可以在設(shè)計中加入一種旋風銑刀頭,這種銑刀頭就是利用車床的主軸帶動工件進行旋轉(zhuǎn),而尾座頂尖進行輔助支承,獨立設(shè)計銑刀頭變速箱帶動銑刀旋轉(zhuǎn),保證溜板箱帶動銑刀頭變速箱縱向運動實現(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CW6163D機床進行改進時,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,采用旋風銑刀頭的旋轉(zhuǎn)切削運動與工件的慢速旋轉(zhuǎn)運動合成,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,保證切削加工滿足設(shè)計要求。機床中床頭箱是重要的機電部件,在改造時,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相連。當機電的鉆速下降到16r/min后,應(yīng)該保證這個轉(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)的六根傳動軸降低速度,保證主軸獲得9級不同的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)動范圍控制在0.13～1.26r/min。

加工螺距的設(shè)計主軸箱的運動經(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動傳至進給箱的輸入軸,經(jīng)進給箱變速后,由輸出軸再把運動傳至絲杠或光杠,進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給量。總共可實現(xiàn)32種螺距的調(diào)配,每種螺距都有其相應(yīng)的掛輪組合標牌標出。

車銑就是利用銑刀的旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)合成運動實現(xiàn)對工件的切削加工,保證工件的形狀、精度都滿足使用要求,屬于一種先進的切削加工方法。通過本次設(shè)計改進,實現(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)實踐證明采用該機床加工的特殊螺桿滿足技術(shù)標準,具有良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。

參考文獻

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