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        裝載機側(cè)卸斗鏜孔專用機床設(shè)計

        2012-11-17 05:27:18蔣玲麗
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年20期

        蔣玲麗 張 能

        (廣西柳工機械股份有限公司,廣西 柳州 545007)

        裝載機側(cè)卸斗是大型焊接件,外形尺寸大,加工易變形,一般的鏜床不易加工。由于加工的兩組孔跨度大,且每組孔加工所需的鏜桿較長,使得安裝困難,工人操作不方便,效率較低,為此設(shè)計了側(cè)卸斗鏜孔專機,以提高生產(chǎn)效率,滿足生產(chǎn)任務(wù)需求。

        1 設(shè)計的總體要求

        對側(cè)卸斗鏜孔專機的設(shè)計,應(yīng)能保證鏜孔的加工質(zhì)量,滿足批量生產(chǎn)的需求,并且改善工人的工作環(huán)境。

        (1)數(shù)控動力頭的主要要求:主軸行程為450mm,并且能夠通過數(shù)控系統(tǒng),精細控制主軸的進給。使主軸能對側(cè)卸斗兩組孔同時進行加工;

        (2)專用的鏜孔工裝的要求:嚴格控制定位精度,兩鏜桿的平行度、同軸度及距離精度,并且有足夠的操作空間。

        (3)數(shù)控系統(tǒng):操作方便,穩(wěn)定可靠,精度高。

        2 工藝分析

        側(cè)卸斗要求鏜孔的內(nèi)容:兩組3-φ63(+0.174^+0.100)轉(zhuǎn)軸孔,要求粗糙度為 3.2,每組孔的同軸度為0.15,兩組孔的距離要求為1700±1且平行度為0.3,并且要刮粗糙度為6.3的端面以保證各長度尺寸,其尺寸要求(如圖一)所示。由于側(cè)卸斗為大型焊接件,存在較大的焊接變形,各孔的加工余量為10mm,因此,各組孔均用一鏜削單元加工,加工按照校檢相存,狀態(tài)加工的原則,同時要求工裝對側(cè)卸斗安裝定位準確可靠,易調(diào)整,少變形,夾緊牢固。工藝方案鏜孔順序定為對刀--粗鏜--對刀--精鏜。其中對刀包含調(diào)刀--試鏜--檢驗三工步。

        3 數(shù)控動力頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

        該數(shù)控動力頭的主要特點:動力頭有低、中、高三個檔位,通過數(shù)控系統(tǒng)控制變頻電機,變速箱三個檔位能使主軸轉(zhuǎn)速范圍為30-500r/min無極變速。通過數(shù)控系統(tǒng)對伺服電機和絲桿的控制,使主軸準確的實現(xiàn)工進、工退、快進、快退、單步移動等操作,精度可達0.02mm。

        參照以往鏜孔的加工經(jīng)驗及《切削手冊》,確定切削參數(shù)。通過計算校核確定變頻電機、伺服電機、軸承、絲桿及線性導軌。為了得到加工所需要的轉(zhuǎn)速和扭矩,必定要

        (圖一)側(cè)卸斗鏜孔示意圖

        對變速箱中的齒輪組進行速度比分配,而齒輪做為變速箱總核心部分,必定要認真的計算校核,得到適合的齒輪參數(shù),以便提高齒輪的使用性能。數(shù)控動力頭如(圖二)所示。空心軸4通過前后圓錐滾子軸2、7安裝在變速箱體1上,主軸3則套在空心軸4中,與其滑配??招妮S4帶動傳動鍵5,使主軸旋轉(zhuǎn)。滾珠絲桿11通過螺母座12和角接觸軸14安裝在進給箱體9上。通過螺母座12使線性導軌10、滾珠絲桿11及主軸3連接在一起。當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出工作信號,變頻電機和伺服電機啟動,通過齒輪傳動。主軸就能夠按照數(shù)控系統(tǒng)所設(shè)置的參數(shù)同時地進給和旋轉(zhuǎn),完成鏜孔加工要求。

        4 側(cè)卸斗鏜孔工裝

        側(cè)卸斗鏜孔工裝如圖三,為了鏜側(cè)卸斗兩組孔(見圖三),左右對稱各一個鏜孔工裝。千斤頂2和后定位座4將側(cè)卸斗定位。鏜桿3安裝在前定位座1和后定位座4上,間隙配合,能夠旋轉(zhuǎn)自如。萬向節(jié)5主要的作用是:連接鏜桿3和動力頭7的主軸和消除鏜桿3和動力頭主軸同軸度偏差影響。側(cè)卸斗鏜孔工裝操作工序為:抽出鏜桿--安裝側(cè)卸斗--萬向節(jié)連接鏜桿和動力頭主軸--對刀--鏜孔。在一轉(zhuǎn)軸孔加工的同時可以對另一個轉(zhuǎn)軸孔進行對刀及加工,通過數(shù)控系統(tǒng)控制實現(xiàn)了兩軸同步加工,降低了生產(chǎn)時間。

        (圖二)數(shù)控動力頭結(jié)構(gòu)簡圖

        1-變速箱體,2-雙列圓錐滾子軸承,3-主軸,4-空心軸,5-傳動鍵,6-齒輪,7-圓錐滾子軸承,8-變頻電機,9-進給箱體,10-線性導軌,11-滾珠絲桿,12-螺母座,13-編碼器,14-角接觸軸承,15-伺服電機

        (圖三)側(cè)卸斗鏜孔工裝結(jié)構(gòu)簡圖

        1-前定位座,2-千斤頂,3-鏜桿,4-后定位座,5-萬向節(jié),6-數(shù)控系統(tǒng)面板,7-數(shù)控動力頭

        5 數(shù)控系統(tǒng)

        數(shù)控系統(tǒng)采用的是北京凱恩帝有限責任公司生產(chǎn)的(KND)K1SB數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制電路采用了高速微處理器,超大規(guī)模定制式集成電路芯片,多層印刷電路板,顯示器采用了高分辯率的液晶屏,整個工藝采用表貼元器件,從而使整套系統(tǒng)更為緊湊,體積極大地縮小,同時也使系統(tǒng)的可靠性進一步地提高,可整機聯(lián)動控制,又能實現(xiàn)單個鏜削單元的半自動控制。整機聯(lián)動為快進、工進、停止,設(shè)限位保護,各機按程序啟動。通過程序控制能實現(xiàn)各單機工作循環(huán)的控制。

        結(jié)語

        該專機在設(shè)計中充分考慮了側(cè)卸斗的結(jié)構(gòu)及工藝特點。通過KND數(shù)控系統(tǒng)自動控制,可同時對側(cè)卸斗兩邊軸孔進行加工,經(jīng)試制及批量生產(chǎn),側(cè)卸斗的鏜孔效果很好,生產(chǎn)效率提高了35%以上;由于使用兩平臺定位夾緊側(cè)卸斗,工人的操作空間很大,站著就可以完成所有操作,安全系數(shù)得到極大的提高,減輕了勞動強度,創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境,對側(cè)斗的鏜孔加工及相似零件的鏜孔加工具有很大推廣價值。

        參考文摘

        [1].現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊編委會.現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社,2006.

        [2].張展主編.齒輪設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查.機械工業(yè)出版社,2009.

        [3].朱耀祥,浦林祥主編.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊,機械工業(yè)出版社,2010.

        [4].濮良貴,紀名剛主編.機械設(shè)計.高等教育出版社,2004.

        [5].上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會.金屬切削手冊.上??茖W技術(shù)出版社,2006.

        [6].徐灝主編.機械設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社,1991.

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