介紹了普通車床數(shù)控改造中機械裝置的幾個獨特設計,使得數(shù)控車床縱向進給系統(tǒng)結構更簡單、性能更可靠、裝拆更方便。
普通機床的數(shù)控改造對提高現(xiàn)有機床設備的利用率,提高零件加工精度和生產(chǎn)效率具有重要的現(xiàn)實意義。
車床數(shù)控改造的總體原則是在滿足使用要求的前提下,對原機床的改動盡可能減少,以降低成本。改造過程中,為了充分發(fā)揮改造后數(shù)控系統(tǒng)的技術性能,保證改造后車床在系統(tǒng)控制下有較高的重復定位精度,減少低速爬行,并使其外型美觀,性能穩(wěn)定,機械裝置的合理改造就顯得異常重要。其中進給系統(tǒng)的改造又是整個機械裝置改造的關鍵。一般進給系統(tǒng)改造方案是:用步進電機作為驅動元件,解除原傳動系統(tǒng),通過一級減速齒輪和滾珠絲杠螺母副帶動工作臺移動,保留手動進給機構用于微進給和機床刀具的對零操作。在沈陽CA6140車床的改造中,對其縱向進給系統(tǒng)機械部分采用了一些獨特的設計,經(jīng)用戶使用反映良好?,F(xiàn)將設計中的一些技巧簡介如下。
1 縱向進給系統(tǒng)改造設計
1.1 絲杠后支承采用雙列向心球面球軸承
后支承采用可自動調心的雙列向心球面球軸承,如圖1所示。雙列向心球面球軸承不僅可承受徑向載荷和軸向載荷,更重要的是能消除由于安裝誤差、導軌直線誤差、加工過程中的切削變形而引起的軸和軸承之間的干涉,自動調節(jié)其相對位置,保證絲杠的回轉精度和位置精度。
[align=center]
圖1 雙列向心球面球軸承[/align]
1.2 采用波形彈簧墊圈消除齒輪間隙
車床的數(shù)控改造中,通常在傳動裝置上采用一級減速齒輪來提高扭矩和傳動精度,而齒輪間隙會在系統(tǒng)每次變向之后使運動滯后于指令信號,即形成反向間隙,對加工精度產(chǎn)生影響。一般采用軸向壓簧錯齒結構,通過彈簧調節(jié)來消除間隙,盡管齒側間隙可以自動補償,但軸向尺寸大,結構不夠緊湊。在改造中曾經(jīng)采用過橡膠彈簧,但其力學性能比較復雜,大多數(shù)情況下載荷與變形的關系為非線性,而且耐高溫和耐油性比鋼彈簧差,容易老化。因此采用了波形彈簧墊圈消隙,如圖2所示,既可以自動補償間隙,又具有緊湊的結構。
[align=center]
圖2 雙片薄齒輪錯齒消隙結構[/align]
1.3 傳動軸與滾動絲杠的聯(lián)軸器采用長聯(lián)軸套
為減小聯(lián)軸器的徑向尺寸和轉動慣量,采用了套筒式聯(lián)軸器;同時為保證被聯(lián)接的兩軸之間的同軸度和接觸面積,聯(lián)軸套的長度取120mm,約為彈性柱銷聯(lián)軸器的1.5倍。軸頸與軸套間用2個相互垂直的圓錐銷定位鎖緊,保證連接剛度,如圖3所示。
1.4 公差與配合的選用
1.4.1 軸套與軸頸間采用H7/k6
采用這種配合,在裝配時有少許過盈,以保證其精密定位和連接剛度,消除了配合件之間的振動。當使用一段時期后,需更換軸承或進行導軌修磨而拆卸時,又能方便將軸頸從軸套中取出。
1.4.2 與軸承配合的軸頸采用js6
因為軸承是標準件,軸的公差采用js6與軸承過渡配合,平均間隙較小,并允許略有過盈,以保證其剛度要求,又能方便軸承的裝卸。
1.4.3 滾珠螺母與螺母座之間采用H7/h6
由于滾珠螺母與螺母座之間靠平鍵傳遞扭矩,故采用H7/h6配合,這樣裝配件之間有較小的間隙,可保證零件自由裝拆,而工作時又能相對靜止不動。
2 改造效果
CA6140數(shù)控改造后,縱向進給定位準確,性能參數(shù)穩(wěn)定,顯著提高了零件的加工精度和生產(chǎn)效率。針對我國大部分企業(yè)數(shù)控機床少,普通機床多的實際狀況,其成功改造經(jīng)驗值得參考。