王寶華 崔闖

摘 要 數(shù)控鉆攻固定環(huán)孔機(jī)床就是其中的一種，該設(shè)備主要是對(duì)汽車固定環(huán)零件進(jìn)行生產(chǎn)開發(fā)的。本文通過分析設(shè)備的總體設(shè)計(jì)技術(shù)，確定設(shè)備的主要部件與夾具設(shè)計(jì)要求，分析設(shè)備的精度要求，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床的設(shè)計(jì)，保證零件的加工需求。

關(guān)鍵詞 總體設(shè)計(jì);部件與夾具設(shè)計(jì);精度

1 總體設(shè)計(jì)

數(shù)控鉆攻固定環(huán)孔設(shè)備需要滿足零件加工中可以兩個(gè)主軸同時(shí)同步運(yùn)動(dòng)，工件在夾具兩端都可以運(yùn)動(dòng)，并且機(jī)床的x、y、z軸直線運(yùn)動(dòng)。機(jī)床的主要組成部分有機(jī)械單元、控制面板、驅(qū)動(dòng)單元、PLC等，具體總體設(shè)計(jì)要求如下：

（1）機(jī)床由雙主軸箱、兩個(gè)刀庫、兩個(gè)主機(jī)共用一個(gè)床身，六個(gè)進(jìn)給箱組成，并且床身剛度高。采用專用夾具的工作臺(tái)，液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輔助加工;

（2）機(jī)床控制系統(tǒng)采用CNC系統(tǒng)，由控制、驅(qū)動(dòng)、測量組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床點(diǎn)位控制和軌跡的控制。對(duì)不同指令可以實(shí)現(xiàn)不同方式的信息處理，設(shè)備的基本控制和限位得到滿足。

數(shù)控鉆攻固定環(huán)孔設(shè)備總體布局圖如圖1.1[1]。

2 部件與夾具設(shè)計(jì)

2.1 主軸部件

機(jī)床的主軸是重要的部件，主軸部件的設(shè)計(jì)要求為，鉆攻固定環(huán)孔機(jī)床在對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，主軸帶動(dòng)刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸運(yùn)行精度高，主軸的承力部件剛度大，旋轉(zhuǎn)過程中平穩(wěn)，避免顫動(dòng)和噪聲大，使用壽命長。

數(shù)控鉆攻固定環(huán)孔機(jī)床的主軸采用電主軸的方式，優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、扭矩大，傳動(dòng)效率高，電主軸需要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停與定位功能，方便零件加工過程中的換刀與螺紋攻絲，實(shí)現(xiàn)這種功能需要在主軸上安裝角度編碼器與光柵。

主軸軸承是關(guān)鍵的零件，主軸選擇精度主要取決于軸承，表2-1為不同軸承的對(duì)比數(shù)據(jù)：

通過上述軸承的對(duì)比，主軸部件的前端采用角接觸軸承，后端采用深溝球軸承，好處在于前端可以保證精度和承載能力，后端承受徑向載荷外還可以補(bǔ)償變形拉伸。

2.2 刀庫部件

數(shù)控鉆攻固定環(huán)孔機(jī)床為兩個(gè)主軸，因此刀具換刀系統(tǒng)也需要有兩組，通過自動(dòng)換刀完成零件的粗加工、精加工、鉆孔、攻絲等，避免拆卸零件，二次裝夾產(chǎn)生定位與加工誤差。

2.3 夾具設(shè)計(jì)

夾具的設(shè)計(jì)要求為：

工件在夾具中避免損傷零件，夾緊力大，夾具本身剛度大，自動(dòng)化程度高，零件的定位精度高，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料，夾具的結(jié)構(gòu)圖如圖2.2。

3 精度檢測

數(shù)控鉆攻固定環(huán)孔機(jī)床在出廠前需要進(jìn)行性能與精度檢測，保證機(jī)床的正常使用和功能上的需求。在測試過程中，需要觀察機(jī)床運(yùn)行對(duì)否平穩(wěn)，靈活性，是否有爬行和振動(dòng)現(xiàn)象，機(jī)床的硬限位和軟限位是否可靠。

同時(shí)還需要對(duì)機(jī)床的溫升和噪聲進(jìn)行測試，溫升的測試要求為機(jī)床在12級(jí)轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上依次進(jìn)行速度升高與降低的空轉(zhuǎn)運(yùn)行，對(duì)最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的溫度進(jìn)行測量，溫度的規(guī)定數(shù)值為60℃，溫升規(guī)定數(shù)值為30℃。

在機(jī)床運(yùn)行過程中對(duì)尖叫聲和沖擊聲進(jìn)行檢測，噪聲按照GB/T16769規(guī)定進(jìn)行測量，規(guī)定分貝不能高于83db（A）。

4 結(jié)束語

固定環(huán)孔零件在實(shí)際加工中困難度非常高，加工程序編寫工作量大，加工的工序也繁多，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，為了能更好地解決這些問題，研發(fā)出數(shù)控鉆攻設(shè)備，對(duì)機(jī)床的主軸和刀具都需要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，保證零件的加工要求與精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉飛，王秋蓮，劉高君.機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率的內(nèi)容體系及發(fā)展趨勢.[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（19）：87-94.