可车方的经济型数控车床

图 4 误差分析图
3 结构
图 5 为主传动系统图。9、10、16 为三个电磁离合 器, 当 9 吸合, 10 放开时, 主轴经齿轮 7、5、4、1 获得高 速, 可进行正常的车削加工。当 9 放开, 10 吸合时, 主 轴经齿轮 3、2、8、6 获得低速, 同时转矩经齿轮 11、12 从主轴箱输出, 当 16 同时吸合时, 刀盘 15 经齿轮 13、 14、19、20、17、18 获 得两倍于主 轴的转速, 此时可 车 方。刀盘轴的支承固定于横溜板上, 而齿轮 19 的支座 固定于大溜板上, 齿轮副 19/ 20, 17/ 18 间为活动铰链 支承, 使刀盘可纵向和横向进给。
可车方的经济型数控车床
鲁南机床厂 李 鹤 侯夫启
摘要 对经济型数控车床进行改进设计, 利用齿轮传动和电磁离合器控制, 可使其具有车方形截面的功能, 从而可提高六方等零件的加工效率和表面加工质量。
关键词 数控车床 车方原理 传动系统
1 引言
在油泵油嘴行业中, 喷油器体系列零件( 图 1) 的 两平行平面是铣削成形, 效率低, 表面质量差; 紧帽系 列零件( 图 2) 的六方虽是车削成形, 但使用的设备多 是旧车床改造的专机, 设备笨重, 操作不便。我们对本 厂生产的 CLK 6130 数控车床进行了改进设计, 使之兼 有车平行平面和六方的功能。
图 3 原理分析图 1. 刀尖的旋 转轨迹, 圆 心位于 2 上( 半 径为 b) , 逆时 针方向 转
动。 2. 刀盘中 心的相对运动轨迹( 半径为 a) , 圆心为工件的 旋转中
心 O , 顺时针方向转动。
2. 2 误差分析 由式( 1) 可知, 采用不同的转速比, 其轨迹具有不
同的曲线形式。若取 1= 2 时, 式( 1) 可简化为 2
x 2 / ( a + b) 2 + y 2/ ( a - b) 2 = 1
( 2)
即变成( a+ b) 为长轴、( a- b) 为短轴的椭圆。图 4 为当
a = 60mm , b= 53mm 时, 式( 2) 的轨迹和圆x2 + y2 =
8. 52 m m 的轨迹。椭圆被圆所截取的曲线段, 即为切削
转 1 至 P 点。设 P 点坐标为( x , y ) 2 则: x = OA sin∠OA B+ A P sin∠P A E y = OA co s∠OA B- A P cos∠P A E 因: OA = a A P= b ∠OA B =
∠P A E = ∠OA P - ∠O A B = 1 2
可得:
相比之下, 数控加工机床工况复杂、环境恶劣, 且 需要对空间轨迹进行实时补偿, 特别是由于数控系统
的封闭性和多样性, 该技术还处于试用阶段。随着新一 代开放型数控系统的推广和普及, NC 型补偿将变得 简单实用, 该技术已呈现出强大的生命力和发展前景。
CAQC 技术已成为加工过程的重要组成部分( 在 美国发展 QIA 技术: Qualif y in Aut omat ion) , 使高精 度的在机监控技术得到迅速发展, 误差分析和补偿是 该技术的基础。目前, 天津大学在国家自然科学基金支 持下, 对此进行全面系统的研究, 最终目标是将数控机 床发展成高精度加工和检测的集成设备。
x = asin + bsin( y = aco s - bcos(
1 - 1)
2
( 1)
1- Leabharlann Baidu)
2
图 1 喷油器体零件图
图 2 紧帽零件图
2 原理
2. 1 刀尖的运动轨迹 车方的基本原理是依靠刀具与工件的转速差, 使
刀尖在切削段的复合运动轨迹为近似的直线段。刀具 与工件分别以角速度 1 和 2 逆时针转动( 图 3) , 工件 的旋转中心为坐标系原点 O, 刀具的旋转中心到 O 的 距离为 a, 旋转半径为 b, 假设工件不旋转, 则相当于刀 具除了以 1 逆时针自转外, 还以 2 顺时针绕 O 公转。 令刀具旋转中心位于 A 0 时, 刀尖也位于 y 轴上 P0 点。 当刀具中心公转 位于 A 点时, 则刀尖同时逆时针自
( 上接第 6 页) 于伺服系统的多样性, 目前还没有较为成熟的装置。 4. 3 反馈修正型
目前的数控机床绝大多数实现了闭环和半闭环控 制, 采用码盘或光栅作为反馈检测元件。反馈修正的策 略是将误差计算量转换成反馈测量传感器的 当量数 据, 反向叠加到反馈系统中, 利用数控系统位置调节功 能实现补偿。当然, 这也只能补偿运动方向上的传动误 差( 单项) , 修正不了空间误差。90 年代初, 在 NIST ( 美 国国家标准) 支持下, 美国 M ichigan 大学成功地开发 出三坐标反馈修正装置。 4. 4 其它方法
机床构件各点温度差异导致热变形, 在关键点进 行温度监控, 通过在一定位置布置加热元件或冷却系 统, 实现温 度场的均衡, 减少热误差。德国 Waldrich Coburg 公司、Hauser 公司及日本的安田工业 公司都 在机床中实现应用。
5 误差补偿的应用和发展
误差补偿技术在 CMM 上已经得到了较广泛的应 用。德国著名的 ZEISS 公司用该技术, 产品精度提高 40% 。意 大 利 的 DEA 公 司、美 国 的 GIDDINGS & L EWIS 公司及国内有关厂家等都应用了该技术。
工件( 图 2) 时刀尖在切削段的运动轨迹, 它与直线段
的误差仅为 0. 0064m m, 完全能满足工件加工精度要
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《制 造技术与机床》
求。 显然, 要获得六方必须采用三把刀具, 且刀尖要在
同一圆周上均布。
能, 而且将数控刀架改为排刀座, 并配以自动夹紧和自 动上下料装置, 功能和效率大为提高。如图 1 所示零 件, 仅 需 20s, 即可 完成螺纹部 分和两平 行平面的 加 工。
改进后的 CLK 6130 数控车床, 不仅增加了车方功
图 5 传动系统图 1～8、11～14、17～20. 齿轮 9、10、16. 电磁离合器 15. 刀盘
第一作者: 李 鹤, 山东滕州市鲁南机床厂技术开 发部, 邮编: 277500
( 编辑 刘茹贵) ( 收修改稿日期: 1998—01—05)