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細說數控立式車床的模塊化結構的實現過程
閱讀：1200 發布時間：2018-2-1 隨著機床相關技術的發展, 數控立式車床的結構也在不斷發展, 其模塊化結構必須體現增加功能, 擴大工藝性能, 提高控制的自動化水平。為了減少加工新零件的工藝設備和安裝調整時間, 應增加多用途刀架、刀庫和直接檢驗零件尺寸的檢測裝置等 。接下來本文將闡述數控立式車床模塊化結構的實現過程。
1工作臺模塊
工作臺模塊的橫系列模塊化按用途不同分為一般工作臺、分度工作臺、移動工作臺和交換工作臺。而其縱系列模塊化則按加工直徑的不同, 從 1250mm 到 3150mm 分為 5 個區段, 因此每一種橫系列工作臺均有 5 個縱系列模塊。
為了能夠方便地加工工件的端面、側面以及與毛坯回轉軸線不同軸的孔, 可在一般工作臺的基礎上增設工作臺分度裝置, 從而得到分度工作臺結構模塊。分度裝置包括花盤補充拖動裝置、回轉讀數傳感器以及花盤定位夾持器。為使刀具能作三維移動, 就要設計可移動工作臺。在制造柔性加工單元和柔性加工系統時, 為了自動交換工件, 應增加拖換臺、存貯臺和找正臺, 形成可交換工作臺。工作臺橫系列的結構模塊主要是增加機床功能, 滿足工作臺多用途的需要。
2刀架模塊
刀架模塊的基礎件為焊接件。在進行刀架的縱系列模塊化時, 考慮的主要因素是zui大切削力的影響。加工直徑為 1250mm 以下時規范為一種規格的模塊,
刀架橫系列模塊化時按其功能不同可分為車刀架和車銑刀架, 其中車刀架的裝刀和刀具夾緊如果是手工進行, 采用四方或六方刀臺轉位型車刀架; 如果是自動夾緊刀具, 則采用單刀自動夾緊型車刀架。單刀自動夾緊型車刀架有非旋轉型車刀架和旋轉型車刀架兩種, 為擴大機床的工藝性能, 若在垂直車刀架上裝銑削功能頭, 則只能用刀具旋轉型車刀架。刀架橫系列結構模塊的形成主要是適應機床自動化程度及滿足機床功能的需要。
3支承模塊
支承模塊主要有立柱、橫梁和滑座模塊, 其基礎件均為數控立式車床的大件, 由鑄造而成。因此支承模塊的模塊化主要考慮大件模塊化, 模塊化的目的是擴大機床工作空間, 使機床的規格在保證機床剛度的前提下具有變化的可能性。
立柱的橫系列模塊化主要根據加工高度的變化分為基型、輕型和加高型 3 種; 橫梁的橫系列模塊化主要根據刀架在水平方向的移動范圍而定。由于刀庫安裝在橫梁體上, 刀庫的安裝影響了刀架沿水平方向的移動行程, 因此根據刀庫安裝與否和安裝位置, 橫梁長度應有所變化。例如, 若橫梁右邊裝刀庫, 則其右邊需相應加長。滑座的作用主要是支承刀架, 不影響機床的加工范圍, 其用途比較單一, 因此沒有發展橫系列的必要。
立柱和橫梁在其加工直徑范圍內, 剛度變化較大,分別規范為5 個縱系列模塊。其中橫梁體采用箱形結構, 而其縱系列模塊的背部結構則依次加大。滑座縱系列模塊由于其剛度變化不大, 僅分兩種截面, 加工直徑為 1250mm 以下時規范為一種規格的模塊, 加工直徑為 1250mm 到 3150mm 時, 規范為另一種規格的模塊。
模塊化的初級階段主要是大件模塊化, 武重廠以前的立式車床模塊化設計基本上處于這一水平。
4傳動模塊
傳動模塊主要有主變速箱、垂直和水平進給箱、橫梁升降箱等模塊, 其傳動結構比較成熟, 不宜發展結構不同的橫系列產品。其縱系列模塊化主要考慮由動力引起的強度和剛度問題, 由于傳動功率的差異, 加工直徑為 1250mm 以下時規范為一種規格的模塊, 加工直徑為 1250mm 到 3150mm 時規范為另一種規格的模塊。對于橫梁升降箱模塊, 在機床加工范圍內, 機床的zui大加工高度有4 種, 對應的橫梁升降行程也不同, 但只需更換絲桿即可通用。故橫梁升降箱模塊只需一種規格。
5輔助模塊和監測模塊
輔助模塊和監測模塊均為具有獨立性的功能單元, 可以任選, 易于拼組和搭配, 主要作用是擴大機床功能, 增加自動化程度, 提高加工效率。對于銑頭、防護罩、拖線裝置可實現部件模塊化; 對工件測量裝置、機內對刀裝置、刀具監控裝置可實現功能單元模塊化。對自動換刀裝置, 根據用途和性能不同, 可發展橫系列模塊。如果僅需車刀實現自動換刀, 則采用圓盤式刀庫; 若車刀和銑刀均需自動更換, 則采用雙層圓盤刀庫, 且上層存放 4~ 6 把非旋轉式刀具( 夾刀器) , 下層存放直徑較小的刀桿和銑刀。對柔性加工單元所需的大容量銑刀庫則采用回轉式拖鏈刀庫, 并配以機械手來實現刀具自動更換。
輔助模塊和監測模塊zui能體現立式車床的發展水平。隨著現代技術的發展, 在進行立式車床模塊化設計時, 輔助模塊和監測模塊的模塊化是應當得到重視的。
數控立式車床的模塊化設計zui終體現在模塊化結構上, 對于每一功能模塊均有不同用途和不同結構的結構模塊存在, 這些結構模塊的集合構成了數控立式車床的模塊庫。從功能的角度看, 機械產品的功能都可分解為傳動、執行、支承、輔助和監測等分功能, 設計的目的就是要實現從功能到結構的轉化。與此相適應, 機械產品的結構也可由傳動模塊、執行模塊等模塊組成, 對于不同的模塊采用不同的模塊化方法, 做到傳動模塊通用化, 執行模塊擴展化, 支承模塊可調化, 輔助、監測模塊自控化, 才能真正體現模塊化設計的優勢。