方俊芳

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 231603)

0 引 言

數(shù)控機(jī)床是主要的機(jī)械加工設(shè)備。數(shù)控外圓磨床作為一種重要的精加工設(shè)備，在機(jī)械加工中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)根據(jù)數(shù)控磨床的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)的需求，開發(fā)了一種新型的外圓磨床頭架，本文介紹這種新型頭架。

1 傳統(tǒng)型和新型外圓磨床頭架的比較

1.1 傳統(tǒng)型的外圓磨床頭架

(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)類型的外圓磨床頭架的傳動(dòng)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)及四個(gè)皮帶輪傳遞動(dòng)力。

(2)零件多。這種頭架需要的加工零件約50個(gè)，軸承6-8個(gè)，裝配工時(shí)為24h。因?yàn)榱慵^多，使用后期的故障率和維修成本都較高。

(3)體積大。此種頭架體積較大，占用空間較多。

1.2 新型頭架改進(jìn)

新型磨床頭架如圖1所示，其特點(diǎn)是：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。此外圓磨床頭架以伺服電機(jī)作為源動(dòng)力，通過(guò)一組同步帶輪直接帶動(dòng)主軸或撥盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)變速、傳動(dòng)和調(diào)節(jié)皮帶松緊的功能。

圖1 新型磨床頭架

(2)零件少。這種頭架需要的加工零件約15個(gè)左右，軸承2個(gè)，裝配工時(shí)為8小時(shí)。因?yàn)榱慵^少，使用后期的故障率和維修成本都較低。

(3)頭架體積較小。特別適合于自動(dòng)上下料數(shù)控磨床，抓取零件的機(jī)械手可以直接從頭架上方通過(guò)，行程短。

(4)自帶修整金剛筆。在頭架體殼上面直接鑄造出金剛筆座，用于安裝金剛筆修整砂輪。因?yàn)轭^架體殼的剛性較好，離加工零件砂輪的位置很近，所以修整砂輪的效率和質(zhì)量都得到很大提高。

(5)準(zhǔn)確定位，精度高。因?yàn)橐运欧姍C(jī)作為源動(dòng)力，所以可以實(shí)現(xiàn)磨削零件在任意位置準(zhǔn)確停止和啟動(dòng)。并且將同步帶輪做成整數(shù)傳動(dòng)比，對(duì)磨削需要準(zhǔn)確定位和準(zhǔn)確傳動(dòng)比的異形零件，如凸輪、曲軸等，都能夠方便的實(shí)現(xiàn)。

(6)節(jié)約工時(shí)，降成本 。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，伺服電機(jī)的成本已經(jīng)大大降低，而加工和裝配的人工成本卻大幅提高。所以相比傳統(tǒng)類型的外圓磨床頭架，此新型的外面磨床頭架的總體成本降低了20%以上。

2 關(guān)鍵部件受力分析

2.1 新型頭架體殼結(jié)構(gòu)及受力分析

(1) 結(jié)構(gòu)。頭架體殼采用HT250材料鑄造成型后再進(jìn)行加工。因?yàn)轵?qū)動(dòng)用伺服電機(jī)要安裝在頭架內(nèi)部，所以要在頭架體殼里面鑄造出1個(gè)140mm×125mm的矩形框，而這個(gè)對(duì)頭架體殼的剛性有一定的影響。為了保證體殼的剛性，開了矩形框的兩處筋板加厚到20mm，并在應(yīng)力集中處做出圓角。

圖2 新型磨床頭架體殼

圖3 新型磨床頭架體殼有限元分析

(2)有限元分析結(jié)果及說(shuō)明：①添加力的說(shuō)明。根據(jù)此頭架體殼的實(shí)際受力情況，在支撐主軸部位添加兩個(gè)方向的力分別為500N和500N,為加工過(guò)程中實(shí)際受到的極限切削力的3倍左右。安裝修整金剛筆部位添加的力為100N。②受力變形分析。根據(jù)分析結(jié)果，最大變形處變形量為0.000913mm.因?yàn)檫@是實(shí)際受到的極限切削力的3倍左右的力的情況下的變形量。所以完全能夠滿足使用。

2.2 主軸結(jié)構(gòu)及受力分析

主軸受力面為莫氏5號(hào)錐孔，也從2個(gè)方向分別添加500N和500N的力, 為加工過(guò)程中實(shí)際受到的極限切削力的3倍左右。最大變形處變形量為0.000299mm。磨件的圓度要求是0.0025mm(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4685-2007)，因此主軸的剛性完全能夠達(dá)到要求。

圖4 新型磨床頭架主軸有限元分析

3 結(jié)束語(yǔ)

新型頭架運(yùn)用在MKQ1332自動(dòng)上下料磨床上面，磨削零件的圓度在0.001mm-0.002mm，粗糙度Ra0.2-0.3。完全滿足加工要求。在實(shí)際使用的6個(gè)月時(shí)間里，沒有出現(xiàn)故障。

從實(shí)際運(yùn)用及理論分析看，此新型頭架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、充分利用數(shù)控優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠性高等特點(diǎn)。值得廣泛使用和推廣。

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