裝載機(jī)側(cè)卸斗鏜孔專用機(jī)床設(shè)計(jì)

蔣玲麗 張 能

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

裝載機(jī)側(cè)卸斗是大型焊接件，外形尺寸大，加工易變形，一般的鏜床不易加工。由于加工的兩組孔跨度大，且每組孔加工所需的鏜桿較長，使得安裝困難，工人操作不方便，效率較低，為此設(shè)計(jì)了側(cè)卸斗鏜孔專機(jī)，以提高生產(chǎn)效率，滿足生產(chǎn)任務(wù)需求。

1 設(shè)計(jì)的總體要求

對側(cè)卸斗鏜孔專機(jī)的設(shè)計(jì)，應(yīng)能保證鏜孔的加工質(zhì)量，滿足批量生產(chǎn)的需求，并且改善工人的工作環(huán)境。

（1）數(shù)控動力頭的主要要求：主軸行程為450mm，并且能夠通過數(shù)控系統(tǒng)，精細(xì)控制主軸的進(jìn)給。使主軸能對側(cè)卸斗兩組孔同時進(jìn)行加工；

（2）專用的鏜孔工裝的要求：嚴(yán)格控制定位精度，兩鏜桿的平行度、同軸度及距離精度，并且有足夠的操作空間。

（3）數(shù)控系統(tǒng)：操作方便，穩(wěn)定可靠，精度高。

2 工藝分析

側(cè)卸斗要求鏜孔的內(nèi)容：兩組3-φ63（+0.174^+0.100）轉(zhuǎn)軸孔，要求粗糙度為 3.2，每組孔的同軸度為0.15，兩組孔的距離要求為1700±1且平行度為0.3，并且要刮粗糙度為6.3的端面以保證各長度尺寸，其尺寸要求（如圖一）所示。由于側(cè)卸斗為大型焊接件，存在較大的焊接變形，各孔的加工余量為10mm，因此，各組孔均用一鏜削單元加工，加工按照校檢相存，狀態(tài)加工的原則，同時要求工裝對側(cè)卸斗安裝定位準(zhǔn)確可靠，易調(diào)整，少變形，夾緊牢固。工藝方案鏜孔順序定為對刀--粗鏜--對刀--精鏜。其中對刀包含調(diào)刀--試鏜--檢驗(yàn)三工步。

3 數(shù)控動力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該數(shù)控動力頭的主要特點(diǎn)：動力頭有低、中、高三個檔位，通過數(shù)控系統(tǒng)控制變頻電機(jī)，變速箱三個檔位能使主軸轉(zhuǎn)速范圍為30-500r/min無極變速。通過數(shù)控系統(tǒng)對伺服電機(jī)和絲桿的控制，使主軸準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)工進(jìn)、工退、快進(jìn)、快退、單步移動等操作，精度可達(dá)0.02mm。

參照以往鏜孔的加工經(jīng)驗(yàn)及《切削手冊》，確定切削參數(shù)。通過計(jì)算校核確定變頻電機(jī)、伺服電機(jī)、軸承、絲桿及線性導(dǎo)軌。為了得到加工所需要的轉(zhuǎn)速和扭矩，必定要

（圖一）側(cè)卸斗鏜孔示意圖

對變速箱中的齒輪組進(jìn)行速度比分配，而齒輪做為變速箱總核心部分，必定要認(rèn)真的計(jì)算校核，得到適合的齒輪參數(shù)，以便提高齒輪的使用性能。數(shù)控動力頭如（圖二）所示。空心軸4通過前后圓錐滾子軸2、7安裝在變速箱體1上，主軸3則套在空心軸4中，與其滑配?？招妮S4帶動傳動鍵5，使主軸旋轉(zhuǎn)。滾珠絲桿11通過螺母座12和角接觸軸14安裝在進(jìn)給箱體9上。通過螺母座12使線性導(dǎo)軌10、滾珠絲桿11及主軸3連接在一起。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出工作信號，變頻電機(jī)和伺服電機(jī)啟動，通過齒輪傳動。主軸就能夠按照數(shù)控系統(tǒng)所設(shè)置的參數(shù)同時地進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)，完成鏜孔加工要求。

4 側(cè)卸斗鏜孔工裝

側(cè)卸斗鏜孔工裝如圖三，為了鏜側(cè)卸斗兩組孔（見圖三），左右對稱各一個鏜孔工裝。千斤頂2和后定位座4將側(cè)卸斗定位。鏜桿3安裝在前定位座1和后定位座4上，間隙配合，能夠旋轉(zhuǎn)自如。萬向節(jié)5主要的作用是：連接鏜桿3和動力頭7的主軸和消除鏜桿3和動力頭主軸同軸度偏差影響。側(cè)卸斗鏜孔工裝操作工序?yàn)椋撼槌鲧M桿--安裝側(cè)卸斗--萬向節(jié)連接鏜桿和動力頭主軸--對刀--鏜孔。在一轉(zhuǎn)軸孔加工的同時可以對另一個轉(zhuǎn)軸孔進(jìn)行對刀及加工，通過數(shù)控系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)了兩軸同步加工，降低了生產(chǎn)時間。

（圖二）數(shù)控動力頭結(jié)構(gòu)簡圖

1-變速箱體，2-雙列圓錐滾子軸承，3-主軸，4-空心軸，5-傳動鍵，6-齒輪，7-圓錐滾子軸承，8-變頻電機(jī)，9-進(jìn)給箱體，10-線性導(dǎo)軌，11-滾珠絲桿，12-螺母座，13-編碼器，14-角接觸軸承，15-伺服電機(jī)

（圖三）側(cè)卸斗鏜孔工裝結(jié)構(gòu)簡圖

1-前定位座，2-千斤頂，3-鏜桿，4-后定位座，5-萬向節(jié)，6-數(shù)控系統(tǒng)面板，7-數(shù)控動力頭

5 數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)采用的是北京凱恩帝有限責(zé)任公司生產(chǎn)的(KND)K1SB數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制電路采用了高速微處理器，超大規(guī)模定制式集成電路芯片，多層印刷電路板，顯示器采用了高分辯率的液晶屏，整個工藝采用表貼元器件，從而使整套系統(tǒng)更為緊湊，體積極大地縮小，同時也使系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步地提高，可整機(jī)聯(lián)動控制，又能實(shí)現(xiàn)單個鏜削單元的半自動控制。整機(jī)聯(lián)動為快進(jìn)、工進(jìn)、停止，設(shè)限位保護(hù)，各機(jī)按程序啟動。通過程序控制能實(shí)現(xiàn)各單機(jī)工作循環(huán)的控制。

結(jié)語

該專機(jī)在設(shè)計(jì)中充分考慮了側(cè)卸斗的結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)。通過KND數(shù)控系統(tǒng)自動控制，可同時對側(cè)卸斗兩邊軸孔進(jìn)行加工，經(jīng)試制及批量生產(chǎn)，側(cè)卸斗的鏜孔效果很好，生產(chǎn)效率提高了35%以上；由于使用兩平臺定位夾緊側(cè)卸斗，工人的操作空間很大，站著就可以完成所有操作，安全系數(shù)得到極大的提高，減輕了勞動強(qiáng)度，創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，對側(cè)斗的鏜孔加工及相似零件的鏜孔加工具有很大推廣價值。

參考文摘

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