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摘 要：为了提高我国机床的国际竞争力,满足生产和教学需要,将普通车床进行数控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大势所趋,在对普通车床进行改造的同时,设计出便于工人使用的机床附属元件也是很有意义的,所以本次设计改造主要包括对普通车床进行数控化改造、“车、铣、钻复合”车床改造及安全扳手的设计改造.
关 键 词：车床,改造,数控化,多功能性,安全性
1.引言
我国是世界上机床产量最多的国家,目前机床总量380余万台,但其中数控机床总数只有11.34万台,数控化率不到3%,在国际市场竞争中处于较低水平.所以,投入较少的资金,将普通车床改造升级为数控车床,可以为企业创造可观的经济效益,可以使学校适应现代化生产和教学的要求,同时也可提高我国机床的数控化率.并且,在普通车床改造升级为数控车床的基础上,还要更大程度的提高该数控车床的多功能性、安全性、加工精度和生产效率,因此提出了以下改造方案.
2.改造方案
2.1数控化改造方案
对普通车床进行数控化改造,可以提高加工效率、加工精度和自动化程度,数控改造分为硬件设计和软件设计两个部分.
硬件设计主要包括液压卡盘、液压尾座的总体布局设计,及其主要零件形状、尺寸、材料的设计,在制造前还要对其进行有限元分析,从而优化设计,软件设计主要包括PLC和CNC系统的设计,包括CNC系统的选择及电气控制线的连接、PLC系统的选择及与CNC机床联接方式的确定,并设计与其配套的附属元件.
2.2“车、铣、钻复合”车床改造方案
车铣复合是实现工件完整加工的有效方法,减少了零件在加工中重复拆卸、安装、找正所耗费的时间.动力刀塔的设计是车铣复合车床的重要部分,它的性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床生产率.
基于以上考虑,将动力刀塔设计如下：
动力刀塔由步进电机、伺服电动机、横溜板、燕尾槽动导轨、立柱、动力头、刀具等组成,其中动力头是主要组成部分.动力头部分可以安装十二把刀具,分别为车刀、铣刀、钻头、螺纹刀等,动力头安装在立柱上,可做旋转运动,方便了更换刀具,立柱可以沿着燕尾槽动导轨上下滑动,同时与主轴的旋转运动相配合,可以实现刀具与工件之间X向、Y向的相对运动.燕尾槽动导轨安装在横溜板上,横溜板带动整个动力单元实现了Z向运动.
2.3扳手设计方案
普通车床中,常用的卡盘扳手和刀架扳手形状类似,工人们在取用的时候经常会出现拿错的情况,这样会浪费工作时间,特别是初学车床的学生和学徒们,在使用卡盘扳手卡紧工件后,有时会忘记取下而直接启动车床,使卡盘旋转,这样会导致严重的安全事故.
基于以上加工中存在的两点问题,设计了一种多功能安全扳手：以卡盘扳手为主体,在卡盘扳手外侧套有刀架套筒扳手,刀架套筒扳手上端套有弹簧、外侧套有外套筒,外套筒起到保护扳手和弹簧的作用,并在刀架套筒扳手上开一对对称的键槽形通孔,用螺钉通过通孔将卡盘扳手、刀架套筒扳手和外套筒相连接,通孔尺寸即为刀架套筒扳手的行程范围.这样,工人在不加外力情况下可以使用刀架套筒扳手,稍用力下压便可在弹簧作用下使用卡盘扳手,工件夹紧完毕,停止施力,卡盘扳手又将在弹簧作用下从卡盘孔中弹出,避免危险的发生,也减少了使用过程中两种扳手频繁更换的时间.
3.结语
车铣复合车床的设计可以实现零件在一台机床上一次装夹后完成车、铣、钻等加工,减少了零件的重复装夹次数,节约了零件搬运、装夹、切换刀具和主轴这些操作在加工过程中所耗费的时间,从而提高了生产效率、降低了工人的劳动强度,多功能安全扳手的设计,将刀架扳手和卡盘扳手合二为一,并安装了弹簧,可以提高车床使用的安全性和高效性.通过本次对普通车床的数控化及多功能性改造,可以大大提高车床生产效率和加工精度、同时也大幅度地降低了工人的劳动强度,若能得到普及,将会提高我国机床的数控化率,并能提高我国机床水平的国际竞争力.