摘 要：隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床被生產(chǎn)企業(yè)廣泛應(yīng)用，但由于受到機(jī)床自身精度、使用刀具和其他因素的影響，經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床只能加工精度不太高的零件。為了能在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上也能快捷穩(wěn)定的加工精密零件，本人對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（使用GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)）進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。通過(guò)在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上加裝電磨頭，能同時(shí)完成車、磨一體的精密加工。改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，也能快捷穩(wěn)定的加工精密零件。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 電磨頭 車 磨一體 精密加工

中圖分類號(hào)：TG580.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（b）-00-03

當(dāng)今數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，為了適應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，提高生產(chǎn)效率。許多中、小企業(yè)的生產(chǎn)都廣泛應(yīng)用了數(shù)控技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)效率及縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。但由于高科技、高精密的數(shù)控機(jī)床在價(jià)格、日常管理、維護(hù)和保養(yǎng)方面成本都比較高。為了降低投資資金風(fēng)險(xiǎn)，特別是小企業(yè)難以承受高成本的設(shè)備投入。所以小企業(yè)使用經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床較多，但只能滿足加工精度要求不太高的零件。

由于產(chǎn)品的技術(shù)要求越來(lái)越高，一些高精密的零件、超硬的材料等對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來(lái)講是難以進(jìn)行加工的。以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床為例，雖然經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、用途廣泛，能車削各種零件的內(nèi)外圓柱表面、錐面、球面、曲面、切槽、公英制螺紋、圓錐螺紋等等。但由于機(jī)床自身精度和其他因素的影響，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般只能滿足加工公差在0.04左右范圍的零件。零件的加工精度再有所提高，加工的效率和產(chǎn)品的合格率就會(huì)急劇下降。主要存在的原因有以下幾點(diǎn)。

（1）車床機(jī)械結(jié)構(gòu)方面

以半閉環(huán)伺服系統(tǒng)為例，數(shù)控車床在機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的誤差主要有：同步帶（聯(lián)軸器）的間隙、滾珠絲桿間隙、刀架（四工位刀架）重復(fù)定位誤差。這些誤差使傳動(dòng)終端的X、Z軸重復(fù)定位精度在0.01～0.02 mm范圍內(nèi)，但反映在零件加工尺寸上的誤差就可能更大了。

（2）刀具方面（主要因素）

對(duì)于零件批量生產(chǎn)加工，現(xiàn)在大多數(shù)工廠都采用加工性能更穩(wěn)定的機(jī)夾刀和機(jī)夾刀粒。但從實(shí)際加工效果來(lái)看，由于機(jī)夾刀的刀尖圓角較大，加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的徑向力。此類刀具除了在刀具耐用度上優(yōu)點(diǎn)突出外，其他方面的性能與手工刃磨的刀具差異不大。特別是在加工細(xì)長(zhǎng)軸等方面更沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，不能實(shí)現(xiàn)高精密零件的加工，而且刀具成本較高。

（3）其他方面

在數(shù)控裝置的插補(bǔ)精度、車床本身的剛性、夾具的剛性、切屑、切削液室溫等等都直接影響到零件加工的精度。

經(jīng)過(guò)以上的分析，考慮到刀具和機(jī)床剛性等因素。為了能在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上也能加工精密零件，但又要減少資金的投入。該文以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（使用GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)）為例子，通過(guò)在車床上加裝電磨頭，實(shí)現(xiàn)車、磨一體的精密通用加工，解決了實(shí)際加工中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床也能快捷穩(wěn)定的加工精密零件的需要。

1 電磨頭的加裝與控制

磨削加工是一種比較精密的金屬切削方法，經(jīng)過(guò)磨削的零件有很高的精度（圓度可達(dá)0.0001 mm）和很細(xì)表面粗糙度（Ra0.05 μm）。因此在大多數(shù)的情況下，它是機(jī)床加工的最后一道工序，另外對(duì)于一些硬度較高的零件（如零件鍍鉻、淬火后）都是通過(guò)磨削來(lái)達(dá)到零件的技術(shù)要求。所以在數(shù)控車床上加裝了電磨頭后，不僅能加工高硬度材料的零件，而且加工的穩(wěn)定性更高，也能加工出技術(shù)要求更高的精密零件。

1.1 電磨頭加裝的方案

如圖1所示。

加裝部份分別由底板、磨頭主軸、變速箱、電機(jī)等組成，安裝在X軸拖板上。通過(guò)車床的X、Z軸控制砂輪的縱、橫向進(jìn)給，通過(guò)加工程序?qū)崿F(xiàn)指定的磨削加工。安裝要求如下。

①各零件間連接要牢固可靠，防止砂輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)而造成危險(xiǎn)。

②砂輪安裝必須經(jīng)過(guò)平衡校正，并要修磨好切削面。

③砂輪中心高與數(shù)控車床主軸中心高要求等高，保證加工零件的尺寸精度容易控制。如圖2所示：h=h1=h2

④砂輪的左端面與四工位刀架上的刀具刀尖盡可能平齊，防止刀具在切削時(shí)，砂輪與車床主軸卡盤發(fā)生干涉而造成事故。

⑤砂輪最外緣與四工位刀架上的刀具要求有一個(gè)合適的距離（根據(jù)零件的直徑而定），防止其中一方在切削加工時(shí)，另一方與工件或機(jī)床發(fā)生干涉而影響加工。

⑥電磨頭的電機(jī)利用機(jī)床輸出信號(hào)接口的DOTWJ（尾座進(jìn)）和M08（冷卻液開）信號(hào)來(lái)控制，電磨頭電機(jī)正轉(zhuǎn)用（M10），停止用（M09）來(lái)控制。原理是：砂輪正轉(zhuǎn)時(shí)冷卻液必須在開啟狀態(tài)，當(dāng)磨削加工結(jié)束以后用M09指令關(guān)閉冷卻液及磨頭電機(jī)。此外，也可以使用機(jī)床的擴(kuò)展輸出指令控制。用DOTWJ和M08控制原理圖如圖3所示。

1.2 砂輪的修整方法

由于砂輪的制造等原因，砂輪在安裝后一般都要求進(jìn)行修整，以減少磨削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和保證零件在最后一個(gè)工序加工的質(zhì)量。修整砂輪的過(guò)程如圖4所示。

砂輪修整筆可通過(guò)專用夾具安裝在尾座上，并按要求與砂輪的軸線保持一定的角度固定好。通過(guò)移動(dòng)X軸調(diào)整砂輪筆與砂輪外緣的距離，然后控制Z軸左右移動(dòng)砂輪來(lái)進(jìn)行砂輪的修整。

1.3 砂輪的對(duì)刀方法

由于砂輪安裝在刀架的另一方向，所以對(duì)刀時(shí)要注意避免誤操作造成碰撞事故。砂輪對(duì)刀的原理與四工位中的刀具一致，只是將它當(dāng)作第五把刀具，并將刀補(bǔ)輸入T00～T04以外的刀補(bǔ)中。對(duì)刀時(shí)可使用基準(zhǔn)刀T0100，然后通過(guò)試切的方法，將刀補(bǔ)輸入05號(hào)中的X、Z內(nèi)。調(diào)用磨削程序前，在確保換刀點(diǎn)在安全位置的前提下運(yùn)行T0105，再進(jìn)行砂輪的定位和磨削。在編寫加工程序時(shí)要注意，由于砂輪與四工位刀架位置不同（前刀架與后刀架），所以如圖（5）所示，砂輪的程序應(yīng)為：G0Z5；X-40；X軸上的數(shù)值應(yīng)為負(fù)數(shù)與四工位刀架上的刀具相反。

2 應(yīng)用舉例

如圖6所示零件圖，由于該零件加工精度要求較高，如果要小批量生產(chǎn)，利用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床通過(guò)正常的加工方法很難保證其精度要求。但車床在加裝電磨頭后，此類精度的零件加工就比較容易控制。

加工經(jīng)過(guò)砂輪對(duì)零件進(jìn)行了精加工后，零件的尺寸精度、表面粗糙度得到了有效的保證。同時(shí)利用一次裝夾就完成了零件的粗加工、半精加工、精加工等所有類型的切削加工，減少了加工輔助時(shí)間提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床通過(guò)加裝了電磨頭，車床結(jié)合磨床的優(yōu)越性得到了充分的體現(xiàn)。不僅能更好地控制零件的精度，而且通過(guò)修改刀補(bǔ)或程序數(shù)據(jù)，可以很容易對(duì)精密零件的尺寸進(jìn)行修整達(dá)到要求，高硬度的材料也可以通過(guò)磨削來(lái)加工。通過(guò)改變砂輪的形狀還可以對(duì)內(nèi)孔、錐面、螺紋或成形面進(jìn)行精加工，減少了零件的加工工序，在降低設(shè)備投入成本的同時(shí)提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和加工范圍。

參考文獻(xiàn)

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