普通車床的數(shù)控化改造方案

劉婷

摘要：為了提高我國(guó)機(jī)床的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，滿足生產(chǎn)和教學(xué)需要，將普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大勢(shì)所趨，在對(duì)普通車床進(jìn)行改造的同時(shí)，設(shè)計(jì)出便于工人使用的機(jī)床附屬元件也是很有意義的，所以本次設(shè)計(jì)改造主要包括對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造、“車、銑、鉆復(fù)合”車床改造及安全扳手的設(shè)計(jì)改造。

關(guān)鍵詞：車床;改造;數(shù)控化;多功能性;安全性

1.引言

我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，但其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，數(shù)控化率不到3%，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于較低水平。所以，投入較少的資金，將普通車床改造升級(jí)為數(shù)控車床，可以為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，可以使學(xué)校適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和教學(xué)的要求，同時(shí)也可提高我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率。并且，在普通車床改造升級(jí)為數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，還要更大程度的提高該數(shù)控車床的多功能性、安全性、加工精度和生產(chǎn)效率，因此提出了以下改造方案。

2.改造方案

2.1數(shù)控化改造方案

對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，可以提高加工效率、加工精度和自動(dòng)化程度，數(shù)控改造分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

硬件設(shè)計(jì)主要包括液壓卡盤(pán)、液壓尾座的總體布局設(shè)計(jì)，及其主要零件形狀、尺寸、材料的設(shè)計(jì)，在制造前還要對(duì)其進(jìn)行有限元分析，從而優(yōu)化設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)主要包括PLC和CNC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括CNC系統(tǒng)的選擇及電氣控制線的連接、PLC系統(tǒng)的選擇及與CNC機(jī)床聯(lián)接方式的確定，并設(shè)計(jì)與其配套的附屬元件。

2.2“車、銑、鉆復(fù)合”車床改造方案

車銑復(fù)合是實(shí)現(xiàn)工件完整加工的有效方法，減少了零件在加工中重復(fù)拆卸、安裝、找正所耗費(fèi)的時(shí)間。動(dòng)力刀塔的設(shè)計(jì)是車銑復(fù)合車床的重要部分，它的性能將直接影響零件的加工精度、表面質(zhì)量和機(jī)床生產(chǎn)率。

基于以上考慮，將動(dòng)力刀塔設(shè)計(jì)如下：

動(dòng)力刀塔由步進(jìn)電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、橫溜板、燕尾槽動(dòng)導(dǎo)軌、立柱、動(dòng)力頭、刀具等組成，其中動(dòng)力頭是主要組成部分。動(dòng)力頭部分可以安裝十二把刀具，分別為車刀、銑刀、鉆頭、螺紋刀等;動(dòng)力頭安裝在立柱上，可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，方便了更換刀具;立柱可以沿著燕尾槽動(dòng)導(dǎo)軌上下滑動(dòng)，同時(shí)與主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相配合，可以實(shí)現(xiàn)刀具與工件之間X向、Y向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。燕尾槽動(dòng)導(dǎo)軌安裝在橫溜板上，橫溜板帶動(dòng)整個(gè)動(dòng)力單元實(shí)現(xiàn)了Z向運(yùn)動(dòng)。

2.3扳手設(shè)計(jì)方案

普通車床中，常用的卡盤(pán)扳手和刀架扳手形狀類似，工人們?cè)谌∮玫臅r(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)拿錯(cuò)的情況，這樣會(huì)浪費(fèi)工作時(shí)間;特別是初學(xué)車床的學(xué)生和學(xué)徒們，在使用卡盤(pán)扳手卡緊工件后，有時(shí)會(huì)忘記取下而直接啟動(dòng)車床，使卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)，這樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

基于以上加工中存在的兩點(diǎn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種多功能安全扳手：以卡盤(pán)扳手為主體，在卡盤(pán)扳手外側(cè)套有刀架套筒扳手，刀架套筒扳手上端套有彈簧、外側(cè)套有外套筒，外套筒起到保護(hù)扳手和彈簧的作用，并在刀架套筒扳手上開(kāi)一對(duì)對(duì)稱的鍵槽形通孔，用螺釘通過(guò)通孔將卡盤(pán)扳手、刀架套筒扳手和外套筒相連接，通孔尺寸即為刀架套筒扳手的行程范圍。這樣，工人在不加外力情況下可以使用刀架套筒扳手，稍用力下壓便可在彈簧作用下使用卡盤(pán)扳手，工件夾緊完畢，停止施力，卡盤(pán)扳手又將在彈簧作用下從卡盤(pán)孔中彈出，避免危險(xiǎn)的發(fā)生，也減少了使用過(guò)程中兩種扳手頻繁更換的時(shí)間。

3.結(jié)語(yǔ)

車銑復(fù)合車床的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)零件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后完成車、銑、鉆等加工，減少了零件的重復(fù)裝夾次數(shù)，節(jié)約了零件搬運(yùn)、裝夾、切換刀具和主軸這些操作在加工過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)效率、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;多功能安全扳手的設(shè)計(jì)，將刀架扳手和卡盤(pán)扳手合二為一，并安裝了彈簧，可以提高車床使用的安全性和高效性。通過(guò)本次對(duì)普通車床的數(shù)控化及多功能性改造，可以大大提高車床生產(chǎn)效率和加工精度、同時(shí)也大幅度地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，若能得到普及，將會(huì)提高我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率，并能提高我國(guó)機(jī)床水平的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

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