數(shù)控立式車銑床加工能力計(jì)算

【摘要】立式車銑復(fù)合加工中心滿足了從毛坯到成品經(jīng)過(guò)一次裝夾就可以在一臺(tái)機(jī)床上完成，是一種加工工藝廣泛，效率高，性能好的先進(jìn)設(shè)備，。該設(shè)備適用于內(nèi)圓錐面、外圓柱面、圓弧面、端面、螺紋及各種復(fù)雜異形面的粗精加工。它的出現(xiàn)很好的解決了加工周期長(zhǎng)，加工變形大，工人勞動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】立式車銑；裝夾；結(jié)構(gòu)；五軸聯(lián)動(dòng)

1.數(shù)控立式車銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）五軸聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)

五軸車銑加工中心是一種近年來(lái)新興的加工技術(shù)，是指在三個(gè)平動(dòng)軸的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，五軸之間可以形成任意的空間軌跡。五軸聯(lián)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)可以概括為：一次裝夾、工序集中、降低成本、精度高、更新?lián)Q代容易。各軸結(jié)構(gòu)具體功能如下：

a.X軸可以形成回轉(zhuǎn)體的徑向尺寸；

b.Y軸形成刀具與主軸中心的偏離尺寸；

c.Z軸形成回轉(zhuǎn)體的軸向尺寸；

d.B軸形成刀具與主軸回轉(zhuǎn)中心的夾角；

e.A軸實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體的圓周進(jìn)給和定向停車。

經(jīng)濟(jì)型機(jī)床上大都通常使用四方、五方或六方自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。這種換刀裝置按其工作原理可分為：螺旋轉(zhuǎn)位刀架，十字槽轉(zhuǎn)位刀架，凸臺(tái)棘爪式轉(zhuǎn)位刀架，電磁式轉(zhuǎn)位刀架，液壓式轉(zhuǎn)位刀架。而在市面上目前使用最多的是螺旋轉(zhuǎn)位刀架，微電機(jī)經(jīng)彈簧安全離合器至蝸輪副帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母抬起刀架使定位用端齒盤的上盤與下盤分離，隨即帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)到位。然后發(fā)信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，完成刀架換位后，再進(jìn)行切削加工。

（2）加工優(yōu)越性

a.車銑加工中心有刀具庫(kù)，容量大，可以進(jìn)行鏜、銑、鉆、攻絲等工序，是很好的柔性加工系統(tǒng)；

b.刀具有獨(dú)立的主軸，而且主軸直徑大，軸承跨距大，剛性好；

c.主軸的功率相對(duì)較大；

d．?dāng)?shù)控車銑加工中心主軸的潤(rùn)滑好，冷卻徹底，所以刀具溫升低。

2.切削時(shí)候受力情況

現(xiàn)給定機(jī)床在運(yùn)動(dòng)時(shí)候的參數(shù)，彈性模量：1.6、泊松比：0.25、密度為7.6kg/mm3，取機(jī)床上滑板的總重量為G=15000N。

（1）施加的載荷：

在x方向上：Fx=Gx0.707-Ft2=15000x0.707-2000=8605N

Fy=-F=-4000N

Fx=Ff+Gx0.707=10000+15000x0.707=20605N

式中：Ft2——抗刀方向切削力；

Ft1——進(jìn)給方向分力；

Ft——主切削力。

（2）導(dǎo)軌受力

在機(jī)床加工時(shí)候，導(dǎo)軌的精度要求非常高，只有這樣加工出來(lái)的工件才能滿足要求，而要是能提供條件，導(dǎo)軌的壽命就要滿足，機(jī)床上主要運(yùn)用的是直線導(dǎo)軌，而在對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算時(shí)候，需要選取導(dǎo)軌的規(guī)格，導(dǎo)軌的承載量與導(dǎo)軌規(guī)格一般有表1所列出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。

滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的計(jì)算，距離額定壽命H和時(shí)間額定壽命Hh可以用以下公式計(jì)算：

式中：fh——硬度系數(shù)，一般要求滾道的硬度不得低于58HRC，故通?？扇h=1；

ft——溫度系數(shù)；fc——接觸系數(shù)；fa——接觸系數(shù)；fw——接觸系數(shù)；

Ca——額定動(dòng)負(fù)荷（N）；F——計(jì)算載荷（N）。l——行程長(zhǎng)度（m）；

n——每分鐘往返次數(shù)

導(dǎo)軌長(zhǎng)度的計(jì)算，導(dǎo)軌長(zhǎng)度=主軸箱的高度+Z軸的行程+安全行程

（3）滾珠絲杠的動(dòng)負(fù)荷計(jì)算與直徑估算

進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與普通車床截然不同，全功能型數(shù)控車床是用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)刀架完成縱向(z軸)和橫向(x軸)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在對(duì)絲杠的計(jì)算當(dāng)中，首先要做的就是先確定絲杠的導(dǎo)成L0

式中：Vmax——移動(dòng)部件的最高移動(dòng)速度（mm/min）；

i ——傳動(dòng)比，當(dāng)滾珠絲桿與電動(dòng)機(jī)直接連接時(shí)i=1；

nmax——電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速r/min

第二步就是計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷，將滾珠絲杠在運(yùn)動(dòng)的變動(dòng)轉(zhuǎn)速和變動(dòng)載荷折算成當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm和當(dāng)連載荷Fm，將強(qiáng)力切削是的軸向載荷定為最大軸向載荷Famax，快速移動(dòng)和鉆鏜定位時(shí)的軸向載荷定為最小軸向載荷Famin。

估計(jì)允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m。

滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定的支承方式，則

式中：L—滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離。

L=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度

3.加工方向

數(shù)控立式車銑床是一個(gè)復(fù)合式機(jī)床，它是結(jié)合數(shù)控車床和銑床的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)這個(gè)機(jī)床也對(duì)零件的加工具有多樣性，它的加工范圍很廣，可以說(shuō)所有的零件都能加工，一次裝夾就可以完成粗、精加工，對(duì)盤行零件盒回轉(zhuǎn)體零件都可以加工，提高了生產(chǎn)效率和精度，很大的降低了人工，降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)愛珍.數(shù)控原理與系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999

[2]文懷興，夏田.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:化學(xué)工業(yè)出版設(shè)，2005.5