羅曉芳 張金濤 簡(jiǎn)玉山 陟雪峰

(上海三一精機(jī)有限公司，上海 201200)

隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)于機(jī)床行業(yè)機(jī)床母機(jī)的加工性能、穩(wěn)定性、加工工件的精度等要求越來(lái)越高。本文介紹的數(shù)控刮削滾光機(jī)床就是為了滿足加工技術(shù)的快速發(fā)展要求而開發(fā)，采用組合刀具實(shí)現(xiàn)工件內(nèi)孔粗鏜、刮削和滾光一次裝夾完成加工的高效深孔加工設(shè)備，適用于工程機(jī)械、煤炭等行業(yè)所使用的各類缸筒零件的高效、高精、大批量的加工。該機(jī)床的研制給企業(yè)帶來(lái)一定的效應(yīng)，為國(guó)家?guī)?lái)不可估量的意義，完全取代進(jìn)口產(chǎn)品。

1 機(jī)床總體設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

為了滿足各類油缸零件的加工，該機(jī)床的總體布局采用工件床身和鏜桿床身共用結(jié)構(gòu)，其上裝配有鏜桿箱、鏜桿進(jìn)給系統(tǒng)、鏜桿支架、授油器、工件夾緊裝置、工件支撐架、壓力尾座、尾座進(jìn)給系統(tǒng)、按鈕站、拖鏈、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等部件，如圖1 所示。

圖1 機(jī)床結(jié)構(gòu)

1.2 主要部件結(jié)構(gòu)

(1)床身

床身采用拼接方式，由兩個(gè)6 m 段和一個(gè)4 m 段組成，總長(zhǎng)16 m。床身導(dǎo)軌面為鑲鋼導(dǎo)軌，導(dǎo)軌板選用優(yōu)質(zhì)合金鋼并且經(jīng)過(guò)淬火熱處理。床身內(nèi)部合理的加強(qiáng)筋布置使床身具有較高的剛性，滿足強(qiáng)力切削的要求。

(2)鏜桿箱

鏜桿箱是驅(qū)動(dòng)刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，主軸采用穿軸式結(jié)構(gòu)，作為刀具張開閉合的液壓控制通道，主運(yùn)動(dòng)為機(jī)械兩檔，無(wú)級(jí)變速，由液壓系統(tǒng)變速油缸、內(nèi)齒輪滑移撥叉實(shí)現(xiàn)變速。主軸轉(zhuǎn)速范圍10～1 000 r/min，主軸扭矩達(dá)到10 000 N·m，具有強(qiáng)力切削的能力，鏜桿箱的移動(dòng)是通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)、加速器帶動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)鏜桿的伺服進(jìn)給。

(3)授油器

授油器固定于床身的中間位置，通過(guò)螺釘固定在床身上。授油器主要有四個(gè)作用:其一，向加工工件輸入冷卻液并密封;其二，支撐鏜桿;其三，刮滾刀具的導(dǎo)向作用;其四，支撐頂緊工件及工件定位。

(4)壓力尾座

壓力尾座位于床身的左側(cè)，可以在左側(cè)床身上前后移動(dòng)。在尾座的前端有定位錐盤用于對(duì)工件定位夾緊，起到部分抵抗切削力的作用。當(dāng)冷卻液由授油器經(jīng)工件的內(nèi)孔進(jìn)入后，通過(guò)尾座體及導(dǎo)流管道將切屑排到排屑器內(nèi)。尾座的移動(dòng)是由梯形絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)，在尾座的前端有兩個(gè)到位夾緊油缸，保證工件定位可靠和加工精度。

(5)鏜桿支架

鏜桿支架坐于床身上，上面安裝有鏜桿導(dǎo)向套，導(dǎo)向套隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，起到支撐鏜桿的作用，保證鏜桿在工作狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)剛性，抵抗由于細(xì)長(zhǎng)桿的重力作用造成的撓度變形。

(6)工件夾緊裝置

工件采用兩側(cè)V 型鐵抱緊結(jié)構(gòu)，可以抵抗部分切削扭矩，同時(shí)也可補(bǔ)償薄壁件在加工中的外漲變形。

(7)冷卻排屑系統(tǒng)

混合有切屑的冷卻油落入復(fù)合排屑機(jī)的上層鏈板排屑機(jī)內(nèi)，鏈板排屑機(jī)將長(zhǎng)卷屑排到集屑車內(nèi)，碎屑通過(guò)鏈板排屑機(jī)下方落入磁性刮板排屑機(jī)內(nèi)，磁性刮板排屑機(jī)再將碎屑排到集屑車?yán)?。排屑冷卻系統(tǒng)由排屑器、臟冷卻箱、凈冷卻箱、冷卻泵、電動(dòng)機(jī)、過(guò)濾器等構(gòu)成。冷卻箱為2 層式(干凈槽/臟污槽)配有過(guò)濾網(wǎng)及多級(jí)凈化裝置。冷卻液在臟油箱經(jīng)過(guò)油箱的多級(jí)分離及過(guò)濾網(wǎng)后，切削油由提升泵輸送到梳齒型磁性分離器進(jìn)行分離。經(jīng)過(guò)梳齒型磁性分離器分離后的切削油流入布帶過(guò)濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行再次過(guò)濾。過(guò)濾后的切削油流入液箱內(nèi)，由供液泵向機(jī)床供液。當(dāng)加工不同的孔徑時(shí)，按照冷卻液需要切換檔位，實(shí)現(xiàn)不同的流量供給。

2 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)

加工工件內(nèi)徑:250～500 mm;

加工工件長(zhǎng)度:5 000 mm;

鏜桿箱主軸轉(zhuǎn)速范圍:10～1 000 r/min;

進(jìn)給速度:0～3 000 mm/min;

快移速度:6 000 mm/min;

冷卻排屑系統(tǒng)供液泵出口壓力:2.5 MPa;

鏜桿箱行程:5 900 mm;

壓力尾座行程:4 750 mm。

3 數(shù)控系統(tǒng)和加工原理

(1)數(shù)控系統(tǒng)

本機(jī)床采用FANUC 0i-TD 數(shù)控系統(tǒng)，αiI 交流主軸伺服電動(dòng)機(jī)，αiS 交流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)，具有精度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

(2)加工原理

鏜桿箱沿床身移動(dòng)帶動(dòng)鏜桿和刀具進(jìn)入授油器、工件內(nèi)孔，鏜桿箱作進(jìn)給以完成整個(gè)加工過(guò)程，壓力尾座沿床身前后移動(dòng)與授油器(固定)共同作用完成不同加工長(zhǎng)度的工件的定位頂緊，尾座的頂緊靠液壓控制。授油器固定在床身的中部，來(lái)自排屑器的高壓油經(jīng)過(guò)授油器的腔體、工件的內(nèi)孔將切屑帶走同時(shí)對(duì)刀具進(jìn)行冷卻。加工完成后鏜桿箱快速移回原位置，進(jìn)行下一個(gè)工件的加工。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)各類缸筒類零件內(nèi)孔的加工需求，研制開發(fā)數(shù)控刮削滾光機(jī)床，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，解決了國(guó)內(nèi)各類缸筒類零件內(nèi)孔加工對(duì)設(shè)備精度和效率的高要求。其主要特點(diǎn)是加工節(jié)拍快、加工質(zhì)量高且穩(wěn)定，相對(duì)珩磨加工，有效地提高了表面加工質(zhì)量、圓度及耐磨性，同時(shí)提高了加工效率，是缸體類工件加工的首選。

［1］隋連香，王晶，劉麗芳.臥式重型數(shù)控車床的設(shè)計(jì)［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2012(12):156 -158.

［2］鄧順賢，大型數(shù)控外螺紋旋風(fēng)銑床的設(shè)計(jì)開發(fā)［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2012(12):165 -168.