数控双柱立式车床（精选7篇）
数控双柱立式车床 篇1
0 引言
重容分厂DVT500X40/63Q-NG数控双柱立式车床为我厂重点大型设备, 肩负着大型筒形工件的加工任务, 可完成内外圆柱面、圆锥面、端面、切槽等工序的粗、精车削加工, 本文主要介绍该设备的一次故障排查和解决方法, 供设备修理同行参考。
1 设备故障
DVT500X40/63Q-NG数控双柱立式车床工作中突然出现故障, 一声异响后横梁无法移动, 无法正常工作, 造成设备非正常停机, 现场排查在设备上盖的顶部升降箱体中发现异常, 两侧的横梁升降丝杠位置均上移120 mm左右, 其与蜗轮之间的固定键也随之脱落, 并将箱体挡盖顶开, 导致横梁无法正常升降, 进一步检查发现右侧横梁与立柱间的镶条已烧死并挤压在横梁和立柱的导轨之间。
2 故障原因分析
经过对设备工作原理分析, 丝杠顶部有一个齿形轮, 横梁两侧箱体内对应各有一个脉冲感应器, 通过齿形轮与脉冲感应器的接触来控制横梁的上下移动量, 箱体上被丝杠顶出的挡盖上有安全限位, 正常情况下如果丝杠存在异常移动, 其顶部就会接触安全限位导致机床报警直接紧急停车, 但是由于限位失灵, 发生异常情况后电机没有得到停止信号而继续旋转, 导致右侧镶条挤压烧死后, 横梁已经无法移动, 右侧丝杠的异常上移直接带动左侧丝杠位置上移直至与蜗轮脱开, 是造成本次设备故障的根本原因。
3 解决步骤
1) 首先恢复两侧丝杠到正常工作位置。通过用工具同时转动两侧丝杠, 使两侧丝杠下落, 恢复正常工作位置, 使齿形轮与脉冲感应器接触良好, 同时修复、更换横梁两侧丝杠防蹿安全限位。
2) 恢复横梁的水平安装精度。经测量横梁左右高低差为20 mm左右, 由于立车横梁升降为单电机带动两侧蜗轮减速箱实现的, 需将较高侧的联轴节脱开后, 转动低侧横梁升降传动轴, 同时通过水平尺将横梁找正。
3) 将烧死的镶条取出并更换新镶条。根据实际情况, 我们设计了如下3种取出损坏镶条的方案:
方案一:遇到此类问题的通常解决方法为用手电钻沿镶条垂直中心线钻孔, 且首尾相连, 相当于将一根镶条从中间破为两根, 将挤压应力消除后, 即可轻松将镶条取出。这也是我们首先尝试采用的方法, 可是没有成功。经分析认为, 一般常见的设备的镶条均为铜质或铸铁材料, 而该台设备的镶条材料特殊, 为1A90铝合金制成, 塑性很强 (δ=32%~40%, ψ=70%~90%) , 用此种方法后由于钻削时切削力的作用使镶条挤压到一起, 更难以取出。
方案二:制作工装板, 类似凹型假镶条, 板的下端顶住镶条下部, 板的上端焊接一个拉板用螺栓产生向上的拉力, 同时下方用30t千斤顶向上顶工装板。经过试验, 镶条有些许松动, 但是由于镶条塑性较强, 导致又挤在一起, 且此时工装板下端已经撕裂变形, 镶条仍然无法取出。
方案三:经过几种方法的尝试, 无法正常取出镶条, 只能采用破坏的方式, 此时我们想到了用硬质合金旋转锉 (俗称风铣刀) 将镶条铣掉, 可是标准风铣刀长度不够, 无法铣到镶条根部, 于是我们加工了加长套, 并与风铣刀焊接, 通过不断尝试, 在尽量不破坏导轨的情况下将镶条全部铣掉。最终, 通过刮研新镶条, 并安装调整, 设备恢复了正常使用。
本次修理过程中, 我们总结了此类立车遇到该种故障的原因和修理步骤, 以及取出镶条的几种方案, 有一定的通用性及实用性, 可供同行在今后的修理实践中参考借鉴。
摘要：介绍了对数控双柱立式车床发生故障后的原因分析、1A90材质镶条的性能分析, 以及取出镶条等几种方案的实施效果, 最后采用了改造的硬质合金旋转锉取出镶条方案。
关键词：数控双柱立式车床,故障排查,硬质合金旋转锉,改造
参考文献
[1]北京有色冶金设计研究总院.机械设计手册[M].4版.北京:化学工业出版社, 2003.
[2]中国机械工程学会设备维修专业学会.机修手册[M].3版.机械工业出版社, 1993.
数控双柱立式车床 篇2
【关键词】“VL8080”数控立式车床；工业设计；结构设计
中国机床想更具竞争力，不仅需要高质量、低成本，同时还需充分发挥工业设计的作用，赋予机床“从内到外”、“从机到人”的高品质。详细了解机床主机结构和设计使用功能，并对以往大量同类产品外观进行剖析的基础上提出“VL8080”数控立式车床外观设计方案。设计过程中不仅充分考虑了机床防护功能特性，还将造型美学要求同生产工艺要求综合起来研究。
1、“VL8080”数控立式车床主机部分结构分析
1.1主机部分结构特征（图1）
1.2机床主机动力头运动形式及运动极限。“VL8080”数控立式车床动力头沿着X和Z轴往复运动，X轴行程575mm，Z轴方向最大行程800mm，最大加工直径Φ800mm最大加工高度800mm。
1.3冷却液的形式。在加工区内，切削液为液体形式，通过工作台防护导流回到冷却水箱，经过多级过滤后循环再利用。
2、工业设计理念在外观设计中的应用
2.1外观模型的建立。首先确定外形尺寸：2230×2010×3050（mm），设计时严格遵照外形尺寸要求。“VL8080”外防护结构可以划分四大部分：外防护正面及拉门；外防护侧面及窗；外防护后面、电箱、油箱、水箱及安装支架；控制系统箱。
2.2应用工业设计理念设计机床外观。自1968年英国Chiviott公司生产Triumph2000车床，机床防护已经脱离原始的安全防护功能，并以防护体形式开始成为机床造型设计的主要对象。
2.2.1工业设计法则对机床形态设计的指导。现有产品的形态大多为纯粹的矩形，挺拔直线给人稳重、严谨的感觉，却又让人感到呆板、陌生，它们仅仅是冰冷的机器。伴随文明的进步，人们对工业产品外观造型和使用舒适性不断提高要求。这些因素推动产品持续更新换代。机床作为一种大体积的工业产品，人们首先是通过视觉感观来认识和了解它。“VL8080”数控立式车床造型上采用直线与圆角结合，不同色彩大平面相互重叠包裹，正面单侧圆角棱线使得造型更加流畅、优雅。造型新颖、配色时尚的外观会使得机床在激烈的市场竞争中占据更多优势。色彩在产品语义学中占有重要的地位。心理学研究表明，黑色给人稳重、可靠的心理属性，灰色则具有包容一切的能力。在整个“VL8080”外观配色红色虽然中占比很少，却使得机床更具活力与灵性。
2.2.2工业设计法则要求更多重视用户体验。尽管中国已成为世界第一机床生产国和第一消费国，但行业中极大部分机床设计仍然仅仅追求功能和结构上的合理性，忽视甚至无视机床外观及人机交流。走台作为操作“VL8080”必需的部件，理所应当出现在外观设计的范围中，而不同于以往的产品。人机工程学研究成果的广泛应用不但增加了操作便捷性和舒适性，而且极大提高了操作效率，降低了人的疲劳感，从而减少了操作失误。
2.2.3新材料在机床防护中的应用。目前，机床外防护90%都选用金属板材制造，材料成型主要是围绕金属板材的成型过程而开展剪裁、折弯、冲压、焊接、打磨、喷漆以及装配等工艺路径。数控机床不断向高速、高精和智能化发展，机床防护更要凸显机床产品的整体风格，提升机床的档次和品位。在“VL8080”的拉门设计中采用带有丝印产品型号的亚克力材料做表面。金屬与亚克力材料的综合应用，更能增加该机床的现代科技感。
3、形成产品后的总结
3.1机床外观效果图（图2）
3.2形成产品的技术工作流程。草图设计→初评审→设计改进→二次评审→结构设计→设计、工艺评审→设计改进→工艺文件形成→生产制造→形成产品。通过以上的设计评审流程产品设计不断改进，使之最终不断贴近市场与使用要求的产品。结合以上几点及零件钣金加工特点，整个产品外观设计充分考虑了市场需求以及制造误差对产品的影响。“VL8080”数控立式车床投放市场后得到客户广泛认可。2013年“VL8080”数控立式车床出展“北京·中国国际机床展”，同年12月“VL8080”数控立式车床外观设计荣获“2013中国设计红星奖”。“红星奖”是国际工业设计协会联合会认证奖项，在中国工业设计界享有“奥斯卡”之美称。
4、结论
机床的发展史就是一部科学技术发展史，同时也承载着人们对工业的态度，造型与风格演变关系到防护材料、技术、工艺与造型不断地融合，多种造型设计手法层出不穷，使机床外观设计成为现今工业生产中一个重要的领域。
参考文献
[1] [日]原研哉 阿部雅世著.朱锷 译.为什么设计.山东人民出版社
数控双柱立式车床 篇3
C5225型立式车床是一种万能双柱立式车床,具有两个刀架,一般应用于冶金行业车制各种大型工件。可用于内外圆柱面、圆锥面、端面、内孔、切槽、切断等加工。C5225型立式车床是一种自动化程度要求较高的机电设备,它通常采用继电器逻辑控制方式,传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于控制触点多,电控系统故障率高,检修周期长。立式机床使用年月久后,电气控制系统线路老化,继电器故障频繁,检修困难。PLC
利用的高可靠性、高抗干扰,寿命长、维修量少、查找外部线路简单的特点改造传统继电器控制系统是很好的方法。用PLC对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理,既能较好地实现原工艺要求,简化线路,又提高了可靠性和机床的运行率。
1 C5225型立式车床控制特点
C5225型立式车床主电路如图1所示。从图1中可以看出,主电路共有7台三相交流异步电动机,车床全部设备均由380V交流电源供电。M2为油泵电动机,供给车床工作台润滑和液压装置的压力油。M1为工作台主拖动电动机,它采用星三角降压启动和能耗制动,仅有正向工作转动。但可作正反点动,以便调整刀具。工作台的变速通过变速箱实现16种转速变换(见表1)。M3为横梁升降电动机,通过机械传动使横梁沿立柱导轨上下移动。M4为右立刀架快移动电动机。M5为右立刀架进给电动机。M6为左立刀架快速移动电动机,M7为左立刀架进给电动机。
2 C5225型立式车床PLC控制系统设计
原C5225型立式车床的电气系统,所有转换开关,断路器开关,仪表触点,控制按钮等为PLC控制系统的输入信号,共有39个输入信号;而电磁阀线圈,接触器线圈,指示灯等为PLC控制系统的输出信号,共有32个输出信号。C5225型立式车床PLC的输入/输出分配见表2。
根据I/O分配结果,设计I/O端子接线图。根据C5225型立式车床的控制要求,设计出PLC控制梯形图及指令语句表,图2为PLC控制梯形图。
3结束语
用可编程控制器改造旧机床电气系统,在现有企业里是非常现实的技术改造方案,具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造该机床电气系统后,去掉了原机床的中间继电器,时间继电器等等,使线路简化,维修方便。同时,由于PLC的高可靠性,输入输出部分还有信号指示,不仅使电气故障次数大大减少,而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。该项技术还可推广应用于其他辅机设备或其他领域的自动化控制改造中。
摘要：本文介绍了用可编程序控制器来对双柱立式车床控制系统进行现代化改造,简要叙述了双柱立式车床的工作原理及用PLC进行改造设计的方法和设计步骤,并给出PLC编程程序梯形图。PLC控制的特点使原机床控制大大的简单化,并且维修方便,易于检查。节省大量的继电器元件,使机床的工作效率更高。
关键词：PLC,双柱立式车床,控制
参考文献
[1]周晖.可编程序控制器在改造C5225立式车床中的应用[J].金属加工(冷加工),2008,12:58-60.
[2]缑西梅,黎孜模.C5220立式车床电控部分PLC改造方案[J].电工技术,2003,9:41-42.
ECK2520数控活塞立式车床 篇4
国际数控机床正向高精、高速、高效、柔性、智能、环保方向发展。在高档活塞的关键结构要素中, 外圆型线、环槽、顶面的形位精度要求日益提高; 随着发动机排放标准的进一步提高, 高燃爆技术的普及, 全钢活塞越来越多。要适应这种趋势, 一是要分别提高外圆型线、环槽、顶面的加工精度, 二是要提高外圆型线、环槽、顶面的相对位置精度, 目前国内主要是在工艺流程和工装夹具上采取措施, 这已不能满足活塞加工工艺进步的要求。为此, 一派数控设计开发了ECK2520系列数控活塞立式车床, 以满足国内外活塞异形外圆、环槽、燃烧室、顶面加工的需求。
1 机床基本参数与结构形式
机床可用于加工异形外圆、顶面、止口、燃烧室、环槽等。可加工材质为铝合金、铸铁以及合金钢的活塞。加工活塞尺寸的可选范围有: Φ90 ~Φ140mm、Φ100 ~ Φ160mm、Φ140 ~ Φ200mm。机床的整体结构及外观如图1所示。
机床整体尺寸: 长×宽× 高 = 2303×2294×2812mm, 如图2、图3所示。
机床主体为双立柱结构, 搭载双Z轴、双X轴。活塞定位后, 两刀架可同时对活塞进行加工, 从而使得加工工序集中, 加工效率成倍地提高。同时这种结构形式也极大地提高了机床主体的刚性, 为机床的高精度加工提供了有力保障。采用精密液压尾架, 该项技术借鉴了国际先进的尾架设计制造技术, 确保主轴和尾架的同轴度。同时, 该尾架增大了顶紧力可调范围, 使之能更广泛地适应不同类型的活塞对顶紧力的要求。采用伺服电主轴, 排除动力传动带的干扰, 为活塞加工提供强劲动力, 可满足钢活塞加工工艺对主轴功率的要求。可选装顶置物流关节机器人, 方便灵活地组建全自动化活塞生产线。
2 机床主要创新点
2. 1 双立柱结构
如图4所示, 底座和立柱为两个整体铸件, 保证了机床整体的刚性。双Z轴、双X轴同在立柱上安装, 保证拖板的安装刚性及位置精度。立柱和底座上设有凸台, 预留给机器人安装架固定位置。
2. 2 精密尾架
尾架轴心线相对于主轴回转轴心线的同轴度, 对活塞的精密加工影响非常大。为了提高该同轴度, 如图5所示, 我们专门设计了一款精密液压尾架。该尾架借鉴了国际上先进的尾架设计制造技术, 采用内置式油缸, 使尾架结构更紧凑; 采用活塞杆固定套筒移动的结构方式, 全行程上套筒在尾架体内的支撑长度不变, 有效地保证了尾架在整个行程内的支撑刚度, 确保机床加工的高精度。
2. 3 加工碟形环槽用刀架
随着高燃爆技术的普及以及发动机对活塞性能要求的不断提高, 越来越多的活塞环槽设计为碟形环槽 ( 如图6所示) 。碟形环槽的加工现在一般采用轨迹法, 而活塞环槽精度要求也越来越高, 现有加工方式在生产效率及加工精度上越来越难以满足需求。因此, 我们设计开发了一款加工碟形环槽专用刀架 ( 如图7所示) 。该刀架采用了国际上先进的锁紧定位技术, 角度调整好后, 利用该技术能很好地将运动部件锁紧定位, 确保碟形环槽的加工精度。
2. 4 机内关节机器人
关节机器人通过安装架与机床固定, 确保了机器人与机床的相对位置精度, 有效的提高了活塞的装夹定位精度, 为生产线长期稳定的运行提供了保证。顶置机器人在国际先进生产线上的应用十分广泛, 马勒的活塞生产线即采用这种方式。该方式有效地减少了生产线的占地面积, 同时也不妨碍工人在生产过程中对机床的监管。由于装卸活塞时不需要开、关门, 从而提高生产效率。
2. 5 带内冷的电主轴
采用电主轴, 取消了动力皮带传动, 因而消除了由此带来的冲击张力及震动, 且简化了主轴传动系统结构。同时, 主轴带有内冷却功能, 能确保主轴运转时的温度和外界环境温度基本一致, 因此, 可避免由于主轴温升带来的变形和误差。确保活塞加工的高精度。
2. 6 双通道数控系统
采用双通道数控系统, 可实现左、右两个刀架并行加工, 成倍地提高了工作效率。应用在全自动活塞生产线上可有效地减小活塞加工的节拍。
3 在全自动活塞生产线上的应用示例
在一派规划设计的全自动活塞生产线 ( 如图9所示) 中, 有4道工序采用了ECK2520系列数控活塞立式车床。由于该系列机床的模块化设计, 可根据不同工序要求搭载不同的功能部件, 使其在生产线上的应用极其灵活。全自动化设计, 也为其在自动生产线上的应用提供了便利。上述4道工序及机床选装部件配置如下:
3. 1 半精车裙部外圆以及精车止口工序
在ECK2520系列数控活塞立式车床上配置了三爪卡盘定位装置, 电动伺服刀塔; 止口、内档深度自动测量系统, 双通道数控系统, 确保活塞产品重量的一致性。
3. 2 车燃烧室及顶面工序
在ECK2520系列数控活塞立式车床上配置了三爪卡盘定位装置, 双电动伺服刀塔, 双通道数控系统。
3. 3 车头部外圆及环槽工序
在ECK2520系列数控活塞立式车床上配置了精密液压尾架, 双电动伺 服刀塔, 双通道数 控系统。
3. 4 精车顶面、异形外圆、异形倒角、碟形环槽工序
在ECK2520系列数控活塞立式车床上配置了精密液压尾架, 碟形环槽用刀架, 直线伺服刀架系统以及拉紧工装。
4 小结
一派数控设计研发的ECK2520系列数控活塞立式车床, 从设计到采购以及制造均严格按照德国标准进行, 确保产品稳定可靠。
目前, 该系列车床已被全球著名的内燃机配件制造商德国马勒公司认可, 并计划应用到他们的全自动活塞生产线上。这是对其性能的极大肯定。我们相信ECK2520系列数控活塞立式车床在国际市场上受到的认可, 也能延伸到国内市场上, 期待它的杰出性能可以为中国内燃机配件的制造做出贡献。
摘要：为了满足高档活塞异形外圆、环槽、顶面加工的需求, 提升活塞品质, 使其满足欧V、欧VI内燃机排放标准, 一派数控设计开发了ECK2520系列数控活塞立式车床。该系列机床采用双立柱结构, 搭载双Z轴、双X轴, 可实现加工工序的集中;采用双通道数控系统可同时控制双向三轴联动, 成倍地提高了加工效率;采用模块化设计, 便于柔性组线, 可根据不同加工要求选装功能部件。
普通立式车床数控系统的改造 篇5
关键词：立式车床,数控化改造
1 研究目的与经济效益
普通立床采用接触器、继电器等电气原件来实现各运行部件的控制, 主轴以及各轴进给系统用交流电机拖动, 电气系统非常复杂;这类机床已不能满足现在企业对机床的功能、精度要求。
原设备的床身各大铸造部件如底座、立柱、衡梁等都是坚固的铸铁构件, 机械强度好, 稳定性好。这些铸铁件己使用多年, 自然时效充分, 不易变形, 使用后不会再出现由于机床构件变形而引起的精度变化。机床铸铁件重复使用, 节约资源, 改造机床可以利用原有位置的地基, 可节约大量社会资源;整体改造费用只有购置新机床的一半左右[1]。所以进行数控化改造是一种经济性很高的选择。
2 改造步骤
2.1 调研及系统选型
在改造前, 首先对机床的结构、各轴运动方式、机械精度、外围装置以及数控化改造后要实现的各项功能进行分析。数控系统主要由控制、驱动和测量系统三部分组成, 所以必须事先确定改造涉及面, 考虑到将来生产的需求和目前的经费情况, 最终决定要整体改造。
2.2 准备阶段
确定系统选型后对改造部分应进行机械设计、电路系统设计、PLC程序编制。电路控制系统设计的工作主要是设计新系统硬件与原电气控制部分的接口, 以实现可靠、稳定的通信功能。此外, 结合机床逻辑顺序、各轴动作、外围辅助装置情况, 编写PLC控制程序。
2.3 安装、调试、验收
包括丝杠、电机、工作台、传动部件安装, 新的数控系统硬件安装。电路部分一些电缆需要重新安装, 调试工作包括机械精度、液压稳定性、电气连接、控制可靠性、传感器信号等。
3 改造内容
3.1 选择数控系统
数控系统选择是改造的重要环节, 选择系统性能过高, 成本增加;选择系统性能较低或功能较少, 不能满足加工需要, 不能充分发挥设备的性能, 达不到改造的效果;因此应结合机床实际功能需求进行合理选用。
选择数控系统时, 除经济成本外, 还应主要从两个方面考虑:一方面根据改造机床要实现的功能, 选择系统型号, 从而使改造后的机床能充分发挥改造效果;另一方面是根据现有资源, 实施单位工作人员对各类数控系统的熟悉程度来选择厂家, 便于维修和备件储备。
目前市场上应用较多的系统有SIEMENS、FANUC、华中数控系统、广州数控设备有限公司的数控系统等。其中应用最多的是FANUC数控系统[2]。通过充分研究各主流数控系统的特点、功能、经济性后, 考虑到维修经济性, 结合单位其它设备数控系统的使用情况, 结合人员对各类数控系统熟悉程度, 确定选用FANUC OiTD系统。
3.2 确定伺服驱动系统
数控机床各轴要有良好的定位精度和稳定性。有以下伺服驱动方式选择:
1) 驱动选用步进电动机, 控制方面是开环控制方式, 电动机将电脉冲信号转化为角位移或直线位移, 每输入一个脉冲, 就转动一个固定的角度, 实际的转动位移对系统没有反馈;2) 驱动选用直流电动机或交流伺服电动机, 控制方面采用全闭环方式, 在移动末端安装光栅尺, 测量实际移动量, 反馈到总控系统, 与指令位移对比, 并进行修正;3) 驱动选用直流或交流伺服电动机, 控制方式采用半闭环控制, 电机编码器进行位置反馈。
直流或交流伺服电动机的半闭环控制驱动方式, 各项功能介于开环控制和闭环控制之间。调速范围广, 采用半闭环反馈控制, 性能好于开环控制;且反馈装置简单, 改造时比全闭环采用光栅尺反馈的控制方式容易实现。经过综合分析最终选用了FANUC OiTD系统, 各轴采用半闭环控制方式。
3.3 调速方式的选择
直流伺服电动机特点如下:1) 电枢控制时机械特性线性度比较好。2) 调速范围较广。3) 起动转矩大。4) 功率损耗小, 适用于大功率的驱动系统中。
本次改造的立车其功率较大、车床主轴卡盘较大, 转动惯量大, 所以扭矩较大, 改造如果选用交流变频调速, 则要选择专用电机, 选用大功率变频器, 改造成本会大大增加, 最终本次立式车床数控化改造选用了直流电机, 选用了直流数字化变频技术调速控制。
3.4 改造细节
1) 主轴驱动选用数字化直流调速。包括主轴的驱动路线、液压变速系统的状态调整, 直流变频调速器系统的设计和参数设定、主轴驱动的PLC程序的设计。2) 立式车床刀架移动的X轴和Z轴, 驱动方式选用数控控制。为提高传动系统的定位精度和加工精度, 将系统的传动丝杠改造为滚珠丝杠。滚珠丝杠运行平稳, 特别是启动时无颤振, 低速运动时无爬行。同时具有磨损小、使用寿命长等特点, 在安装时, 可以通过调节预紧力来消除间隙, 提高系统的刚性。3) 采用FANUC Oi-TD数控系统。相应的X轴和Z轴选用其系统匹配的交流伺服电机, 控制方式上采用半闭环。4) 为了实现立式车床具有车螺纹功能, 具有恒线速切削的功能, 需要在主轴上安装同步编码器。采用同步齿形皮带连接, 编码器反馈的数据进入控制系统, 形成一个全闭环控制的模式, 控制系统实时矫正对主轴的输出, 这样也扩大了车床的加工范围。5) 二侧刀架取消。6) 横梁部分不进行改造, 仍保留原有的控制方式。
4 改造前后对比
数控改造后立式车床的主要技术性能指标对比如下表所示。
立式车床数控化改造的设计和实施产生以下效果:
1) 提高了生产效率、降低了加工成本:改造后加工效率提高, 时间明显缩短, 滚珠丝杠传动效率高, 机床功率降低, 能耗减少。2) 加工功能灵活多样:安装主轴编码器后, 立式车床增加了车削螺纹的功能, 增加了恒线速切削的功能, 机床加工性能有很大提高。3) 保证加工质量:丝杠更换为滚珠丝杠, 机床的定位精度有很大提高, 加工精度提升使产品质量有很大提高。
参考文献
[1]杨小荣, 孙芳.车床数控改造[M].上海:上海科学技术出版社, 2007.
重型数控立式车床的垂直刀架设计 篇6
1 新型垂直刀架的结构特点
滑枕Z轴垂向进给结构具有的特点是:从受力方方面看, 承载力大;从速度方面分析, 其速度快。超过单伺服电动机传动结构的输出扭矩大1.8倍以上的是双伺服电动机传动结构伺服电动机的总输出, 对于双滚珠丝杠传动结构, 其滚珠丝杠直径比单滚小一个规格, 那么使用到电动机轴上的惯量和使伺服电动机的负载总惯量最大限度的降至最小。
双伺服电动机、双滚珠丝杠传动结构在机床工作中, 为滑枕提供最大的供给, 包括平衡力和进给力, 大大提升了滑枕Z轴垂向进速度, 这要比传统的滑枕进给速度要进步和提升很大。因此这两种装置中, 滚珠丝杠的进给力滚动摩擦系数小, 那么传动效率就高。
滑枕Z轴进给运动精度高、受力状态好, 同时不会出现变形现象, 是滑枕Z轴在双滚珠丝杠驱动中以及无液压油缸中的表现。为了确保滑枕左右两侧承受进给力达到平衡, 在其左右两侧布置双滚珠丝杠, 且双滚珠丝杠要对称, 还要确保没有额外的翻转力矩, 正常建立静压导轨油膜间隙, 在滑枕和刀架体之间。滑枕进给运动在纯液体摩擦状态进行的静压导轨摩擦系数小于0.005, 这时的精度属于最佳, 传动效率非常高。
滚珠丝杠在受力状态良好的情况下, 滑枕Z轴传动效率和刚度较高, 双滚珠丝杠传动的直径在降低一个规格之后相应的转动惯量, 在伺服电动机轴上相应的减少, 承受的总负荷在同样的重力和切削力的条件下达到最小, 使伺服进给系统中, 伺服电动机的输出扭矩的损耗降至最低, 同时可以承受滑枕重力和承受切削力, 充分发挥伺服电动机的性能。通过取消了传统的液压油缸平衡装置的取消对于滑枕Z轴垂向进给运动精度、伺服进给系统动态响应特性的作用彻底消除, 因此有着重要的意义。
液压平衡油缸装置的取消, 并且滚珠丝杠不自锁, 提升滑枕的安全制动, 确保制动的安全可靠的运行, 满足这样的要求要提升滑枕制动的垂直安装使用质量, 因此, 笔者所在的公司进行了不断的研究分析, 双伺服电动机和双失电制动器双重制动滑枕的结构。双伺服电动机的滑枕结构Z轴, 选型使用断电制动型, 增加两套失电制动器, 在滑枕Z轴进给结构中减速器的输入端, 扭矩放大倍数与减速器的降速比相等将会大大提升制定能力。通过对滑枕的制动是由两套伺服电动机和两套失电制动器进行, 如果出现机床断电, 伺服电动机出现故障, 那么独立的两套制动器会对滑枕进行制动, 这样可以避免发生滑枕事故的出现。为了保证机床在安全稳定且高效下运行, 那么双伺服电动机和双失电制动器双重制动滑枕的结构要符合国家对数控机床相关的安全标准的规定, 严格按照安全标准设计结构。
2 新型垂直刀架的结构组成和工作过程
2.1 结构组成
两个减速器座10要进行对称布置, 位置在刀架体11的两侧, 滑枕9布置在刀架体11的中间位置, 两个螺母座8的侧端面要对称固定在滑枕9两侧。安装杠螺母7的外圆柱面, 是在螺母座8的定心孔中, 其上端面是紧压丝杠螺母7的端面。滑枕9的两侧安装对称的两根滚珠丝杠6, 联轴节4与减速器3的输出轴与滚珠丝杠6上端相联, 并且滚珠丝杠6上端支承座轴承5径向、轴向定位, 丝杠支承座轴承5安装在减速器10的上部定心孔中。失电制动器2安装在减速器3上部, 失电制动器2的上端面安装的是伺服电动机1座, 失电制动器2上部的配合孔相连的, 也是伺服电动机1的输出轴。光栅尺12安装在滑枕9的前部。
2.2 工作过程
滑枕左右两套减速器3输出轴旋转进行驱动, 作用力要依靠滑枕左右两侧伺服电动机1的输出轴旋转, 联轴节4带动左右两套滚珠丝杠6旋转, 可以带动减速器3输出轴运行, 滚珠丝杠6轴上面运行作给运动的包括丝杠螺母副7、螺母座8、滑枕9, 滑枕9在运行中会进行位置的移动, 在由光栅尺12反馈给数控系统后进行闭环控制。
2.3 制动过程
机滑枕左右两侧的伺服电动机1和失电制动器2共同进行制约作用下, 机床断电。同时, 伺服电动机1和失电制动器2还要对减速器3进行分别的制约作用。联轴节4与滑枕左右两侧的减速器3要制动滚珠丝杠6, 还有丝杠螺母副7、滑枕9。如果有故障出现在伺服电动机1, 在滑枕左右两侧的失电制动保护器2, 可以对滑枕9进行独立制动, 这样滑枕9出现滑落事故的问题就可以有效的避免。
摘要：新型垂直刀架的结构特点、新型垂直刀架的结构组成和工作过程这是本文着重进行分析的两个部分, 重型数控立式车床的垂直刀架的科学合理的设计对于立式车床机械的使用有着重要意义, 关系到生产经营和企业成本的控制。
关键词：立式车床,垂直刀架,数控设计
参考文献
[1]杨振宇.新型双柱立式车床设计与实验[J].机床与液压, 2013 (16) .
数控双柱立式车床 篇7
随着科学技术的发展及世界先进制造技术的兴起和不断成熟, 对数控加工技术也提出了更高的要求。如今回转工作台作为机床的核心部件, 已广泛应用于各种数控铣床、镗床、各种立车、立铣等机床上[1]。
在机床设计中, 除了要求回转工作台能够很好地承载工件重量外, 还需要保证其在承载能力范围内具有较高的回转精度、抗倾覆能力以及较高的转速能力[2], 这些能力作为机床的主要指标, 是主轴组件工作性能的最基本体现。本文以笔者公司生产的某款数控立式车床主轴上应用的两种轴承结构为实例, 着重对数控立式车床上回转工作台的轴承结构进行对比分析。
1 传统组合轴承在数控立式车床上的结构
我公司的VTC250140数控立式车床的主轴结构如图1所示。这种传统的组合轴承结构其工作台及工件载荷主要依靠推力球轴承支承承载, 由角接触球轴承来实现定心。主电机通过来自齿轮箱的一系列传动, 将动力传动给转台下的大齿圈, 大齿圈通过推力球轴承及角接触球轴承外圈, 带动工作台支座及与之把合的回转工作台旋转, 从而实现车床工作台的旋转运动。
1.底座2.齿圈3.工作台支座4.推力球轴承5.主轴6.角接触球轴承7.回转工作台
2 交叉滚子轴承在数控立式车床上的结构
1) 交叉滚子轴承简介。所谓交叉滚子轴承 (如图2) 即有一系列的角接触滚动轴承相邻滚子在成90°的V形沟槽滚动面上, 通过间隔架保持其相互垂直排列。使一半滚子承受一个方向的轴向载荷, 而相反方向的轴向载荷由另一半滚子承受, 使得一个交叉滚子轴承就能承受径向负荷、轴向负荷及力矩负荷等所有方向的负荷[3]。
2) 交叉滚子轴承在立车上的应用。将上述产品的主轴结构通过二次设计, 使结构变为使用交叉滚子轴承代替推力球轴承及角接触球轴承组成的轴承组如图3所示。主电机通过一系列的传动链使得大齿圈与交叉滚子轴承的外环一同旋转, 旋转工作台直接与大齿圈直接把合从而带动工作台的转动, 此结构使主轴的旋转工作台结构更为简单。工作台的转动精度通过调整轴承压盖下面的调整垫的厚度实现轴承的预紧力控制, 有效地减少了装配时间。由于结构的变化, 降低了主轴重心的高度, 使得主轴结构具有较高的抗翻转扭矩的性能。由于交叉滚轴承中的滚动体只有滚动而无相对的滑动, 使得整个结构低振动、低噪音、低发热, 相应的润滑及冷却油的用量也更少。
1.底座2.齿圈3.交叉滚子轴承4.轴承压盖5.主轴6.调整垫7.回转工作台
3 两种结构的对比
通过与传统的推力球轴承及角接触球轴承定心的结构对比, 交叉滚子轴承结构具有以下特点:
1) 交叉滚子轴承有效地简化了车床主轴的结构。普通轴承组的结构复杂, 需考虑两个轴承的安装, 而且推力球轴承所承受的侧向力或翻转扭矩仅靠直径小的圆锥滚子轴承支承, 心轴尺寸小, 刚性差。交叉滚子轴承是一个交叉滚子轴承取代了传统的两个轴承的排列设计, 可使其主轴长度减少并节省了主轴加工成本。
2) 采用交叉滚子轴承的结构也大大简化了润滑及冷却油路的设计。普通轴承组结构中推力轴承的滚子在内外圈的线速度不同, 会产生滑动摩擦导致热量高、易磨损的原结构, 需要考虑给上下两个轴承分别充分润滑, 并需要使用高流量的润滑油带走摩擦产生的热量, 而轴承油腔的润滑油供油量不足、油压不够或润滑油路过滤不及时就容易产生轴承发热变色, 进而出现主轴研死的现象。交叉滚子轴承中的滚子间由于无相对的滑动, 润滑及冷却油的用量可以更少。
3) 轴承的精度易于调整。由于组合轴承采取的是间隙配合, 机床的振动和冲击会导致主轴偏心, 这会影响到机床的旋转精度。交叉滚子轴承安装简单, 在轴承安装时只需将交叉滚子轴承预紧到推荐的数值, 易于调整和按原有安装形式进行维修。
4 结语
本文通过对数控立式车床中应用的两种不同形式的轴承结构的描述, 着重介绍了交叉滚子轴承的特点及应用中的优势, 为提高类似产品设计的合理性提供参考。
摘要：在数控车床的主轴结构中, 回转工作台轴承作为转台的核心部件, 在保证其回转精度方面起着至关重要的作用。文中通过对交叉滚子轴承与传统双轴承结构在数控立式车床机床上的应用进行了对比, 分析了两种结构在实际使用过程中的利弊, 为类似产品的设计及改进提供参考。
关键词：数控立式车床,主轴结构,交叉滚子轴承
参考文献
[1]罗永顺.机床数控化改造技术[M].北京:机械工业出版社, 2007.
[2]徐立民, 陈卓.回转支承[M].合肥:安徽科学技术出版社, 1988.