王微　崔明

摘 要：介紹了加工淬硬鋼專用機(jī)床的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并對(duì)主要組成部件做了詳細(xì)論述。該機(jī)床主要針對(duì)軸承內(nèi)環(huán)進(jìn)行加工，以“車代磨”加工后表面精度可以達(dá)到磨削水平。

關(guān)鍵詞：以車代磨；軸承淬硬鋼

一般情況下，工件在熱處理淬硬之前就已完成粗加工工序，在淬硬狀態(tài)下進(jìn)行精加工，這樣加工工序多，生產(chǎn)效率低，還易造成環(huán)境污染。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了以“車代磨”對(duì)淬硬軸承環(huán)內(nèi)孔、外圓與端面進(jìn)行硬態(tài)切削加工的專用機(jī)床。

1 機(jī)床的總體設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

為了更好地加工、刀具排布、排屑等，本機(jī)床床身采用垂直床身（即90度床身），其上裝配有主軸箱、X、Z軸驅(qū)動(dòng)裝置、刀架、排屑裝置、液壓系統(tǒng)、防護(hù)等主要部件。

1.2 機(jī)床主要參數(shù)

1.3 主要部件結(jié)構(gòu)

1.3.1 床身

該機(jī)床床身采用90度床身結(jié)構(gòu)，與其他床身相比較排屑、冷卻更方便，床身分為上下兩部分，上床身和下底座用螺栓和銷釘連接，保證連接剛性和定位精度。上床身和下底座內(nèi)部都分布著加強(qiáng)筋，具有較高的剛性。床身安裝固定好后，再整體進(jìn)行加工保證底座與上床身的垂直度。床身導(dǎo)軌面與主軸的平行度，從而保證機(jī)床的加工精度。

1.3.2 主軸箱

該機(jī)的主軸箱比較重要，車削淬硬鋼與車削非淬硬鋼相比，切削力將增加50%以上，切削所需功率增加2倍左右，所以硬車削對(duì)機(jī)床主軸剛性提出了更高要求。首先需要檢驗(yàn)主切削力和總功率能不能滿足要求。

Vc切削速度、ap切削深度、f進(jìn)給量、η機(jī)械效率取一般常用值。單位切削力P、切削阻力kc，計(jì)算出主切削力和總功率，就可以知道選用多大主電機(jī)合適。再通過(guò)主電機(jī)的特性曲線和工件的特點(diǎn)、大小范圍等機(jī)械特性計(jì)算出主軸的轉(zhuǎn)速范圍；進(jìn)行主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主軸采用三支承主軸（如圖），4雙列圓柱滾子軸承與5雙列推力角接觸球軸承并排安裝預(yù)緊，1高剛度雙列圓柱滾子軸承為輔助支撐，不能預(yù)緊，保留游隙。該軸承配置前為主，后支承為輔，高速性較弱，但徑向軸向剛度最好。伺服電機(jī)通過(guò)皮帶輪降速，再通過(guò)大小齒輪降速，轉(zhuǎn)矩增大，電機(jī)機(jī)械性能、主軸剛性滿足硬車加工的必要條件。

1.3.3 X、Z軸驅(qū)動(dòng)裝置和排刀架

為了滿足更多的工序加工，節(jié)省加工成本，該機(jī)床將普通的滾珠直線導(dǎo)軌副，改為公司新研發(fā)的更大規(guī)格的滾柱直線導(dǎo)軌副，與傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)向元件相比，高精度、高速度、高可靠性、低磨損。更重要的是采用上下雙排刀結(jié)構(gòu)，排刀安裝在床鞍上，分別通過(guò)兩個(gè)伺服電機(jī)連接滾珠絲杠，帶動(dòng)床鞍根據(jù)工件需要在X＼Z軸方向做上下左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。使工件一次裝夾在機(jī)床上能加工完成多道工序。

2 控制系統(tǒng)及刀具

本機(jī)床采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的雙通道系統(tǒng)。具有精度高、運(yùn)行速度快、價(jià)格低等特點(diǎn)?？煽刂齐p排刀同時(shí)做上下左右進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滿足不同工序的加工要求。

刀具是此機(jī)床的重要組成部分，由于硬車加工時(shí)，淬硬鋼工件材料硬度大，切削力和切削溫度高，影響刀具使用壽命。我們選用PCBN刀具，PCBN刀片除了在控制直徑公差方面比不上磨削以外，其他性能都是首屈一指的。不僅能最大限度地增加硬車削的系統(tǒng)剛性，其車削的金屬切除率通常是磨削加工的3～4倍；所消耗的能量也只有磨削的1/5，并且省去了砂輪修正等諸多時(shí)間，提高了機(jī)床的利用率。

3 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)硬態(tài)車削工藝的應(yīng)用還不夠廣泛。該機(jī)床目前主要對(duì)淬硬軸承環(huán)、齒輪內(nèi)孔與端面以及量刃具等零件進(jìn)行加工，達(dá)到了磨削效果，提高了加工效率。相信在未來(lái)我國(guó)“以車代磨”這種清潔型、高效型機(jī)床會(huì)更多的被研發(fā)，逐漸達(dá)到世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平。

參考文獻(xiàn)

[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]王連鵬.數(shù)控車床低溫精切45淬硬鋼的切削研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2002.

（作者單位：1.大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司；2.中國(guó)人民解放軍第七八一四工廠）