簡易數(shù)控車床效率的提高11111111111111

1、簡易數(shù)控車床效率的提高機(jī)械制造及其自動化2008級機(jī)械802班雷龍龍08040092指導(dǎo)老師:董友耕盡管數(shù)控車床加工本身具有眾所周知的諸多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng) 用中由于種種客觀和主觀因素的存在，使得數(shù)控車床的效率不能達(dá)到 最大化，或者說是數(shù)控車床加工效率仍有很大的提高空間。本文從實(shí) 際角度出發(fā)，對簡易數(shù)控車床進(jìn)行了三方面的設(shè)計與改進(jìn)，在很大程 度上消除了影響簡易數(shù)控車床加工效率的可控因素，從而極大地提高 了加工效率。這三個方面是：設(shè)計自動三株卡盤.增設(shè)重錘式自動棒 料送料機(jī).設(shè)計車床用鉆卡頭。關(guān)鍵詞：簡易數(shù)控車床，效率，自動三爪卡盤，自動送料機(jī)，鉆卡 頭1. 簡介數(shù)字程序控制車床，簡稱數(shù)控車床，是

2、一種利用數(shù)字化的代碼 作為指令，由數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的自動化車床。它是一種靈活、 通用、高效、快捷、具有柔性的自動化車床。數(shù)控車床將零件加工過程所需的各種操作和步驟以及刀具與工 件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，由編程員編制成規(guī)定 的加工程序，并通過輸入介質(zhì)送入專用或通用的計算機(jī)，由計算機(jī)對 輸入信息進(jìn)行處理和運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)指令來控制車床的伺服系統(tǒng)或其 他執(zhí)行元件，使車床加工出所需的工件。當(dāng)加工對象改變時，除了重 新調(diào)整工件的裝夾和更換刀具外，只需更換加工程序，就能實(shí)現(xiàn)加工 另一種零件的冃的，不需對機(jī)床做任何的調(diào)整或者制造專用夾具。一個國家的車床數(shù)控化率，反映這個國家車床工業(yè)和機(jī)械加

3、工業(yè) 制造水平的高低，同時，也是衡量一個國家科技進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。2 組成數(shù)控車床一般由數(shù)控系統(tǒng)、包含伺服電動機(jī)和檢測反饋裝置的伺 服系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、強(qiáng)電控制柜、車床本體和各類輔助裝置組成。 對具體各類不同用途和不同型號的數(shù)控車床，起組成部分略有不同。3 加工特點(diǎn)數(shù)控車床是新型的自動化車床，它具有廣泛通用性和很高的自動 化程度。數(shù)控-車床在下面一些零件的加工中，更能顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性。 這些零件是：批量小而又多次生產(chǎn)的零件；幾何形狀復(fù)雜的零件; 在加工過程中必須進(jìn)行多種加工的零件；切割余量大的零件； 必須控制公差的零件；工藝設(shè)計變化的零件；加工過程中的錯誤 會造成嚴(yán)重浪費(fèi)的貴重零件；必須全部

4、監(jiān)測的零件等等。4數(shù)控車床加工的優(yōu)點(diǎn)（1）加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠（2）生產(chǎn)效率相對較高（3）減輕工人勞動強(qiáng)度，改善勞動條件（4）有廣泛的適應(yīng)性和極大的靈活性（5）有利于生產(chǎn)管理5 關(guān)于數(shù)控車床加工效率研究的現(xiàn)狀數(shù)控加工技術(shù)雖然是一種計算機(jī)集成制造技術(shù)，但它離不開相 應(yīng)的管理及配套技術(shù)。要提高數(shù)控加工效率，應(yīng)該提高認(rèn)識、轉(zhuǎn)變觀 念，完善和加強(qiáng)各種相應(yīng)的配套技術(shù)措施和管理措施。目前的主要措施集中在以下方面：(1)從人為因素對加工效率 的影響方面入手，如：提高認(rèn)識、轉(zhuǎn)變觀念，培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)控技術(shù)人 才，以管理和技術(shù)支持為后盾以及加強(qiáng)基層與上層技術(shù)部門銜接刀具 的管理措施等；(2)從加工過程中影響

5、加工效率的方面入手，女山改 進(jìn)工裝夾具的應(yīng)用與管理、產(chǎn)品的設(shè)計工藝，合理安排工藝路線，進(jìn) 行零件試切及優(yōu)化操刀次數(shù)及位置等；(3)從影響加工效率的客觀因 素方面入手，如：及時完善各種配套標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)控加工過程的 管理，優(yōu)化零件的編程，加強(qiáng)車床的維護(hù)以及以創(chuàng)新工藝方法為重點(diǎn) 等。6 特色與創(chuàng)新之處盡管數(shù)控車床加工本身有眾所周知的諸多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際 應(yīng)用中由于種種客觀、主觀因素的存在，使得數(shù)控車床的效率不能達(dá) 到最大化。而冃前的研究主要集中在上述兒個方面，并不太利于在短 期內(nèi)起到明顯效果。本文以西安工程大學(xué)實(shí)驗室的gsk980tdb型簡易數(shù)控車床為 例，從實(shí)際角度出發(fā)，對簡易數(shù)控車床進(jìn)行了三個

6、方面的設(shè)計與改進(jìn), 在硬件方面解決了限制數(shù)控車床加工效率的瓶頸問題，在很大程度上 消除了影響簡易數(shù)控車床加工效率的可控因素，從而極大的提高了加 工效率。這三個措施是: (1)設(shè)計自動三爪卡盤(2)增設(shè)油浴自動棒料送料機(jī)(3)設(shè)計車床用鉆卡頭圖1-2：西安工程大學(xué)實(shí)驗室使用gsk980tdb型數(shù)控系統(tǒng)的簡易數(shù)控車床第一章設(shè)計自動三爪卡盤卡盤的分類從卡盤爪數(shù)上面可以分為：兩爪卡盤，三爪卡盤，四爪卡盤，六爪 卡盤和特殊卡盤。從使用動力上可以分為：手動卡盤，氣動卡盤，液壓卡盤，電 動卡盤和機(jī)械卡盤。從結(jié)構(gòu)上面還可以分為：中空型和中實(shí)型。圖1-1:普通三爪卡盤外觀圖普通三爪卡盤改造的意義在普通機(jī)床數(shù)控化

7、改造的過程中，主要是進(jìn)行機(jī)床進(jìn)給裝置的數(shù)控化改造， 對于機(jī)床附件和其他功能的數(shù)控化改造，則視實(shí)際需要而定。如：普通車床數(shù)控 化改造中，一般并不進(jìn)行三爪卡盤的改造，但是，如果所改造的車床用于大批量 牛產(chǎn)，則自動三爪卡盤卻是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵。因此，如何在投資少、時間短的 基礎(chǔ)上將原有手動三爪卡盤改造為自動三爪卡盤，仍然是值得關(guān)注和研究。常見 的自動三爪卡盤有液壓式和電動式兩大類，三爪自動定心卡盤是機(jī)械制造過程中 廣泛使用的夾持工件的通用夾具。傳統(tǒng)的三爪自動定心卡盤圓錐齒輪副和平面螺 紋副來實(shí)現(xiàn)增力夾緊工件，作也多半依靠手動來實(shí)現(xiàn)，它不但費(fèi)吋,u十分費(fèi)特別 是在牛產(chǎn)規(guī)模較大，工序間機(jī)動時間較短的情，

8、其矛盾則更為突出，成為阻礙牛產(chǎn) 率提高的主要之一。隨著以壓縮氣體和液壓油為能源的技術(shù)應(yīng)廣，氣、液動卡盤 也順勢而生,成為改善工人勞動、提高勞動生產(chǎn)率的一條有效途徑。楔式動力卡 盤是具有一定技術(shù)含量和附加值的重床附件。它以高轉(zhuǎn)速、高精度、大通孔、大 夾緊力等特點(diǎn)與高速回轉(zhuǎn)油缸、氣缸一起配套安裝在數(shù)控上，能夠滿足中、高轉(zhuǎn) 速和高精度精密加工的需這種夾緊機(jī)構(gòu)通常由3副相對滑動的卡爪和楔塊組利 用錐體驅(qū)動卡爪同時等速張開或合攏，從而達(dá)到的定心和夾緊。它的夾緊行程小, 夾緊間隙也小，定心精度比螺旋式夾緊機(jī)構(gòu)要高。目前楔式動力卡盤克服了手動 卡盤及一些復(fù)雜工盤的局限性，通過斜面機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動夾緊和放松,這種

9、卡盤結(jié)構(gòu) 簡單、緊湊、適應(yīng)性強(qiáng)。1.2普通三爪卡盤的改造方法卡盤是機(jī)床中傳遞力與運(yùn)動的重要部件，由于氣動卡盤工作可靠，動作快， 操作方便，故為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用，氣動卡盤常見的結(jié)構(gòu)形式是楔形， 三爪卡盤是數(shù)控車床的夾具。隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，實(shí)現(xiàn)高速和超高速切削，一 般卡盤已不適用，必須采用高速卡盤才能保證安全可靠的加工。目前，卡盤的松 夾是靠有拉桿連接的卡盤和液壓油缸實(shí)現(xiàn)的。1.3三爪卡盤原理圖1-2所示，高速通孔回轉(zhuǎn)液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動推拉管1,做軸向 往復(fù)運(yùn)動，推拉管1與推拉螺母3連接。推拉螺母一端又通過壓蓋2連接在楔套 4±,于是隨著推拉管的往復(fù)運(yùn)動，楔心套也在運(yùn)動，楔心

10、套上而有三個域套 體軸向成一定角度的t型槽，滑座6上與卡盤體軸向同樣成一定的t型凸起部分 鑲嵌在楔心套的t型槽內(nèi)，由于t型槽與盤體軸向成一定角度，隨著楔心套的軸 向運(yùn)動?；龆ㄏ蜻\(yùn)動。滑座通過t型塊7.梳型齒8和六角螺釘與卡爪相對 i古i定，這樣，推拉管1的往復(fù)運(yùn)動就通過楔心套4和滑座6等件的傳動，讓卡爪 在盤體徑向作夾緊和松開工件的動作。松開內(nèi)六角螺釘，梳型齒脫開，就使t型塊在滑座的槽內(nèi)移動，可調(diào)整卡 爪與滑座的相對位置，調(diào)好后再擰緊內(nèi)六角螺釘使梳型齒嚙合圖1-2為楔式動力卡盤的主要尺寸和示意圖件6f拉耆-讎綁墜琴右隔訂鷲護(hù)皆林7-t形塊圖1-2自動三爪卡盤2. 2定位誤差因定位不正確而引

11、起的誤差稱為定位誤差。定位誤差人曲由基準(zhǔn)不重合db和 定位副（含工件定位基面和定位元件）制造不準(zhǔn)確誤差兩部分組成，定位誤 差值為上述兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，即adw =ajb+adh對于卡盤來說，定位基準(zhǔn)是加工工件的外圓表面，工序基準(zhǔn)為外圓表面，所 以基準(zhǔn)不重合誤差db=o,三爪卡盤有自定心的作用，所以定位副制造不準(zhǔn)確誤 差 adb=o。23卡盤夾緊力的計算根據(jù)力學(xué)的基本知識得知，要表述和研究任何一個力，必須掌握力的三個要 素，即：力的大小、方向和作用點(diǎn)。對于夾緊力來說，也不例外。2.4夾緊力的 計算 三爪卡盤的夾緊力必須足夠大，保證在加工過程中工件夾緊安全可靠。故夾緊力 除了克服主

12、切削力是和進(jìn)給抗力丘產(chǎn)生的合力外，述應(yīng)考慮安全保障，在計算 結(jié)果中乘以一個安全系數(shù)取kp=1.11.3。2. 3.1卡盤夾緊力的方向首先，夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。為使夾緊力有助于定位，則工件應(yīng) 緊靠支承點(diǎn)，并保證各個定位基準(zhǔn)與定位元件接觸可靠。一般的講，工件的主要 定位基準(zhǔn)面其面積較大、精度較高，限制的不定度多，夾緊力垂直作用于此面上, 有利于保證工件的加工質(zhì)量。其次，夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。2. 3. 2卡盤夾緊力的作用力夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇作用點(diǎn)的問 題是在夾緊力方向己定的情況下才提出來的。選擇夾緊力作用點(diǎn)位置和數(shù)目時， 應(yīng)考慮工件定位可靠