張建國，劉 剛

（晉中學(xué)院機械學(xué)院，山西 晉中 030600）

0 引 言

X6132萬能升降臺銑床屬于立臥兩用銑床，是一種通用金屬切削機床，如圖1所示。由于它加工范圍廣泛，故在機械制造和修理部門得到廣泛的應(yīng)用[1]。插床實際是一種立式刨床，是利用插刀的豎直往復(fù)運動插削鍵槽和型孔的直線運動機床，如圖2所示插床生產(chǎn)率和精度都較低，多用于單件或小批量生產(chǎn)中加工內(nèi)孔鍵槽或花鍵孔，也可以加工平面、方孔或多邊形孔等[2]，在批量生產(chǎn)中常被銑床或拉床代替，但在加工不通孔或有障礙臺肩的內(nèi)孔鍵槽時，就只有利用插床了。對于中小型企業(yè)而言，他們的經(jīng)營規(guī)模小，所擁有的設(shè)備和資金不是很足，購買插床加工銑床無法加工的鍵槽，不僅浪費資源和空間，而且提高了成本。為了幫助中小型企業(yè)解決困難，我們結(jié)合銑床和插床的上述優(yōu)點，對X6142型萬能升降臺銑床進行設(shè)計改進，即在主傳動輸出端處加裝一個插削機構(gòu)，使主軸的水平旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為插刀的上下往復(fù)直線運動，在銑床上實現(xiàn)插削功能的擴展。目前這種功能擴展的改造在國內(nèi)外都取得很高的成就。

圖1 X6132萬能升降臺銑床

圖2 插床

1 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計

X6132萬能升降臺銑床主軸輸出端是回轉(zhuǎn)運動，插削作直線往復(fù)運動，本設(shè)計通過對主傳動輸出端傳動機構(gòu)的改進，設(shè)計加裝一個插削機構(gòu)，從而實現(xiàn)在銑床上進行插削加工的目的。設(shè)計運動簡圖如圖3所示。

圖3中2為偏心輪，作回轉(zhuǎn)運動；1是銑床的主軸，在偏心輪上設(shè)有4個均勻分布的徑向螺孔，旋緊各螺釘，將偏心輪固定在主軸上；5為滑枕，其上裝有刀具；連桿4，一端通過軸3與偏心輪2連接，一端通過一個圓柱銷與滑枕5連接。用鑲條將滑枕與外殼固定，鑲條用螺釘與殼體連接，調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)整滑枕的松緊。在滑枕上還伸出一個帶鍵槽的軸，在鍵槽上就可以裝插刀，在軸端開個軸向螺紋孔，用六角螺釘可以調(diào)整刀具的松緊，從而就實現(xiàn)了插削功能。

在主軸燕尾處通過4個螺釘將插削機構(gòu)的底座與主軸連接，底座與殼體通過環(huán)形T型槽用4個T型螺釘連接，在底座T型槽外圓處有360°等分的刻度，可以將T型螺釘松動，然后將插削部分旋轉(zhuǎn)一個角度，實現(xiàn)多角度插削零件。

設(shè)計出X6132型萬能升降臺銑床插削功能擴展的裝配圖，如圖4所示，將該插削機構(gòu)安裝到X6132萬能升降臺銑床主軸上，得到銑床擴展后的外觀圖如圖5所示。

圖3 插削機構(gòu)傳動結(jié)構(gòu)簡圖

圖4 插削機構(gòu)擴展后的裝配圖

圖5 X6132銑床功能擴展后的外觀圖

2 插削機構(gòu)的三維建模及仿真

三維實體模型是機構(gòu)仿真的基礎(chǔ)。進入proe系統(tǒng)的零件模塊，建立每個零件的三維圖，再導(dǎo)入組件模塊裝配，得到插削機構(gòu)的三維裝配圖，如圖6所示。

點擊“應(yīng)用程序/機構(gòu)”，進入仿真窗口，設(shè)置各運動副的相關(guān)參數(shù)，建立各元件之間的關(guān)系[3]；然后定義伺服電動機，并確定電動機轉(zhuǎn)動方向，輸入常數(shù)為80；最后設(shè)定開始時間、終止時間及顯示幀頻。

完成機構(gòu)設(shè)置后，定義測量名稱和測量類型，進行位置、運動學(xué)分析，得到位移、速度、加速度變化曲線，如圖7所示。由輸出結(jié)果可以看出，插刀工作行程速度基本均勻，符合機械設(shè)計的理論，從而驗證了整個建模過程的正確性。

圖6 裝配圖

圖7 插刀的位移速度加速度變化曲線

3 插削機構(gòu)的工作要求

為了安全生產(chǎn)，延長產(chǎn)品的使用壽命，在使用中應(yīng)注意以下幾點：

1）正常工作時銑床的工作轉(zhuǎn)速為90 r/min或112 r/min；2）使用前應(yīng)注油潤滑，減小滑枕與導(dǎo)軌間的摩擦；3）使用時各緊固件必須加緊；4）切削強度大的零件時，應(yīng)嚴(yán)格控制進給量，切削強度較小的零件時，可以適當(dāng)?shù)財U大進給量。

4 結(jié)束語

本設(shè)計將銑床主軸與偏心輪連接，帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，偏心輪又與裝有滑枕的連桿相連接，滑枕裝在固定在殼體的導(dǎo)軌上，從而由偏心輪的偏心作用，帶動主軸將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動傳到滑枕，再由滑枕帶動刀具做往復(fù)直線運動，從而實現(xiàn)了插削功能的擴展。然后利用Pro/E軟件完成了零件與插削機構(gòu)整體的三維造型，進行了運動仿真，從理論上證明了本設(shè)計的可行性。此設(shè)計解決了中小型企業(yè)設(shè)備不齊全，無法完成一些插削工作的難題，節(jié)約了設(shè)備成本，大大提高了生產(chǎn)效率，在實際生產(chǎn)中有著廣闊的使用前景。

[1] 陳偉棟.機械加工設(shè)備[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006.

[2] 孫恒，陳作模，薄文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 孫江宏，黃小龍，高宏.Pro/ENGINEER Wildfire/2001結(jié)構(gòu)分析與運動仿真[M].北京：中國鐵道出版社，2004.