姜蘭蘭

摘 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的構(gòu)造愈來(lái)愈趨于合理，它們的性能﹑效率和精度日益提高，因此對(duì)機(jī)床這一生產(chǎn)機(jī)械零件的設(shè)備提出高精度﹑高性能與高可靠性的基本要求，探討精密數(shù)控臥式銑鏜床的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)非常有必要。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控臥式銑鏜床 設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)

2011年，東營(yíng)職業(yè)學(xué)院被確定為國(guó)家骨干高職院校建設(shè)單位，而機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)作為重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)之一，機(jī)械組成員經(jīng)過(guò)積極探索與研究，決定與山東華辰重型機(jī)床有限公司攜手合作，共同研制開(kāi)發(fā)TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床，如此既發(fā)揮了學(xué)校的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高了學(xué)校聲譽(yù)，又發(fā)揮了企業(yè)的實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，更有效地加強(qiáng)了校企合作，一舉多得。

1.研究意義

目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的數(shù)控臥式銑鏜床與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在設(shè)計(jì)理念、制造加工水平、產(chǎn)品性能方面還有很大差距，對(duì)于部分用于精密或超精密加工的機(jī)床大部分還是依賴進(jìn)口而且超精密級(jí)的機(jī)床也是國(guó)外限制進(jìn)口的產(chǎn)品[1]。TK6513數(shù)控臥式銑鏜床是用途廣泛、量大面廣的一種萬(wàn)能性加工機(jī)床，它的工作性能是以銑削、鏜為主，亦可進(jìn)行擴(kuò)孔、锪平面、鉆孔等多種工序的加工，尤其是適宜加工孔距要求較精確、多孔系的箱體類零件。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)TK6513型號(hào)機(jī)床的廠家很多，比如昆明機(jī)床、大連機(jī)床、沈陽(yáng)機(jī)床等，但是與國(guó)外同型號(hào)的機(jī)床相比，普遍大多存在主軸剛性差，可靠性差，精度低的問(wèn)題[2]。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)控臥式銑鏜床本身結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是如果提高機(jī)床主軸剛性，則將極大地提升機(jī)床的加工精度和可靠性。我們機(jī)械項(xiàng)目組與山東華辰重型機(jī)床有限公司根據(jù)自身技術(shù)特點(diǎn)和市場(chǎng)需求，結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需要，制訂自主開(kāi)發(fā)研制具有高剛性、高精度、高可靠性的TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的計(jì)劃。TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的研制成功并投入生產(chǎn)使用，將增強(qiáng)公司實(shí)力，并極大地提高公司的加工制造水平，使公司向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)又邁進(jìn)了一步，對(duì)整個(gè)國(guó)內(nèi)制造業(yè)具有重要意義。

2.研究思路

結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)，并吸收國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，找出現(xiàn)有數(shù)控臥式銑鏜床存在的缺陷。從機(jī)床的結(jié)構(gòu)和部件設(shè)計(jì)入手，設(shè)計(jì)并采用了一些構(gòu)件，使數(shù)控臥式銑鏜床的主軸剛度得到了很大提高，提高了機(jī)床的加工精度和可靠性，極大地提升了加工制造的水平。

TK6513型精密臥式銑鏜床的總體設(shè)計(jì)布局是橫縱床身呈現(xiàn)出正T字形的整體結(jié)構(gòu)；側(cè)掛式主軸箱，熱平衡性好、受力均勻、剛性好、精度穩(wěn)定。采用雙齒輪消隙結(jié)構(gòu)保證工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，同時(shí)為了確保工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)定位精度，采用了圓光柵作為測(cè)量元件，直接測(cè)量，閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)任意角度的定位，分度精度較高。采用側(cè)掛式主軸箱的結(jié)構(gòu)，并且使用液壓雙擋變速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主軸的大扭矩、高剛性和高轉(zhuǎn)速[3]。這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和采用，極大地提高了機(jī)床的主軸剛性。

冷卻系統(tǒng)的采用極大地減少了生產(chǎn)過(guò)程中熱能的產(chǎn)生，提高了深孔加工的能力。本機(jī)床的鏜軸直徑達(dá)到φ130mm，并具有800mm的伸出功能，而且設(shè)有內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，可以使通過(guò)主軸中心的冷卻液壓力達(dá)到30bar，流量達(dá)到30L/min，從而實(shí)現(xiàn)深孔加工的能力。鏜軸與空心主軸間的配合長(zhǎng)度大，而且利用高精度磨床保證了二者之間的配合間隙，從而保證了機(jī)床主軸的剛性。機(jī)床的Z向運(yùn)動(dòng)采用了淬火鋼導(dǎo)軌，并設(shè)有滾動(dòng)體卸荷機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)軌的側(cè)向，也采用了滾動(dòng)體導(dǎo)向，從而確保了機(jī)床運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，防止爬行現(xiàn)象的發(fā)生，保證了機(jī)床的定位精度[4]。

TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的研制成功，大大提高了國(guó)內(nèi)機(jī)床的加工精度和可靠性，但是與國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備相比，在加工質(zhì)量與加工效率等方面，仍然存在一定差距，我們將在現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新和提高，爭(zhēng)取使我們國(guó)家的加工制造業(yè)位于世界前列。

3.研究?jī)?nèi)容

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，提高數(shù)控臥式銑鏜床的主軸剛性，將會(huì)極大地提高機(jī)床的加工精度和可靠性，所以提高數(shù)控臥式銑鏜床的主軸剛性成為解決機(jī)床加工精度的著力點(diǎn)，由此確定研究?jī)?nèi)容。

（1）詳細(xì)分析國(guó)內(nèi)外臥式銑鏜床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，探討各種機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出滿足高速切削和精密銑鏜床的機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)方案。（2）分析高速精密臥式銑鏜床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，研究國(guó)內(nèi)相關(guān)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合計(jì)算分析，提出高速精密臥式銑鏜床主要功能部件。（3）研究雙齒輪消隙結(jié)構(gòu)，以保證工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。（4）研究采用圓光柵作為測(cè)量元件，直接測(cè)量，閉環(huán)控制，用以實(shí)現(xiàn)任意角度的定位，分度精度較高，從而確保工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)定位精度。（5）研究液壓雙擋變速技術(shù)，以更好地實(shí)現(xiàn)主軸換擋，從而實(shí)現(xiàn)主軸的高轉(zhuǎn)速、大扭矩、高剛度，進(jìn)一步提高整個(gè)機(jī)床的加工精度。

4.解決問(wèn)題

在研制TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床過(guò)程中，如何使總體布局結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)既緊湊又具備高的剛性以保證臥式銑鏜床的精度和穩(wěn)定性是研究的重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要著重解決如下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）對(duì)數(shù)控臥式機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)研究，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)，采取最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。（2）設(shè)計(jì)一些影響機(jī)床和主軸剛度的重要部件，提高整個(gè)機(jī)床的剛度，從而提高機(jī)床的加工精度和可靠性。（3）鉆孔是數(shù)控臥式銑鏜床的一項(xiàng)重要功能，采用良好的冷卻系統(tǒng)，使數(shù)控臥式銑鏜床加工深孔的能力提高。（4）整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，圍繞經(jīng)濟(jì)、高精加工理念設(shè)計(jì)，以求取得最好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.研究創(chuàng)新

創(chuàng)新是一個(gè)企業(yè)生存和發(fā)展的靈魂，技術(shù)創(chuàng)新可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，充分考慮國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備和國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境和設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)造性研究符合我國(guó)國(guó)情的關(guān)鍵技術(shù)，我們采用以下關(guān)鍵技術(shù)并取得創(chuàng)新：（1）機(jī)床結(jié)構(gòu)采用正T字形布局方式，側(cè)掛式主軸箱，具有可伸出鏜桿，使整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊。（2）液壓雙擋變速技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了主軸的高轉(zhuǎn)速、大扭矩、高剛性。（3）雙齒輪消隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并采用，保證了工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

6.結(jié)語(yǔ)

我們共同開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的結(jié)構(gòu)及性能接近或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，其工作臺(tái)規(guī)格和各坐標(biāo)行程易于變化，還可以選配各種特供附件，滿足不同用戶的需求，具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。該機(jī)床的成功開(kāi)發(fā)不僅滿足了市場(chǎng)對(duì)精密數(shù)控臥式銑鏜床的需求，而且提高了國(guó)內(nèi)的裝備制造水平，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勝.TK6511和TH65100×100產(chǎn)品整合過(guò)程及其方法[J].2014（01）.

[2]胡楊陽(yáng)，宮浩博.淺談TK6816系列數(shù)控臥式銑鏜床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與系統(tǒng)組成[J].機(jī)電信息，2012（12）.

[3]暢越星.數(shù)控落地銑鏜床主軸箱動(dòng)力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[M].2007.

[4]韓志華.數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究——穩(wěn)定性研究[M].2006.