李榮兵，徐 敏，袁素云，石多龍

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ，江蘇 徐州 221140）

目前數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、并聯(lián)驅(qū)動化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。在保證加工精度的情況下，省時、節(jié)能、高效是加工理念的核心。鑒于國內(nèi)許多中小企業(yè)使用經(jīng)濟型數(shù)控車床較多這一情況，本著經(jīng)濟、高效的原則，研究設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、精度高、生產(chǎn)率高、工藝性廣的三軸雙刀架數(shù)控車床。

圖1 雙刀切削及前后刀架配合起到跟刀架的作用示意圖

圖2 在大拖板沿Z軸正負方向運動時均可進行加工

1 三軸雙刀架數(shù)控車床設(shè)計目標(biāo)及工作原理

（1）設(shè)計目標(biāo)。改善普通數(shù)控車床的加工過程中的空行程耗時問題，提高加工過程中的加工效率及加工精度，有效地擴展普通數(shù)控車床的應(yīng)用范圍。

（2）工作原理。在現(xiàn)有的經(jīng)濟型數(shù)控車床基礎(chǔ)上，改變中托板的結(jié)構(gòu)，增加一個前置刀架，在x軸方向增加一個平行軸，變兩軸單刀架數(shù)控車床為三軸雙刀架數(shù)控車床，增加了四個刀位，前后刀架在z軸方向同步，在x軸方向為獨立運動，前后刀架均可與主軸實現(xiàn)兩軸聯(lián)動，兩刀架配合，在大拖板沿z軸正負方向運動時均可進行加工，減少了空行程，提高了生產(chǎn)效率(圖1所示)；在車削細長軸時，前后刀架配合還可起到跟刀架的作用，減少工件變形(圖 2所示)。

2 三軸雙刀架數(shù)控車床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）三軸雙刀架數(shù)控車床布局結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有經(jīng)濟型的基礎(chǔ)上，改變中拖板的結(jié)構(gòu)，增加一個前置刀架，變兩軸單刀架數(shù)控車床為三軸雙刀架數(shù)控車床。在三軸雙刀架數(shù)控車床送電后，啟動主軸，主軸旋轉(zhuǎn)，控制雙刀架進給,可實現(xiàn)單獨進給,共同進給，轉(zhuǎn)動刀塔實現(xiàn)分別換刀和同時換刀，啟停切削液加工，主軸轉(zhuǎn)潤滑泵工作等。車床主軸旋轉(zhuǎn)進行加工，刀架進給實現(xiàn)切削。機床結(jié)構(gòu)布局見圖3所示。

圖3 三軸雙刀架數(shù)控車床結(jié)構(gòu)布局

（2）三軸雙刀架數(shù)控車床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。傳統(tǒng)的經(jīng)濟型數(shù)控機床有一個中拖板、一個四方刀架，由一個伺服電機通過一付滾珠絲杠帶動刀架作x方向運動從而與大拖板的Z向運動合成切削運動；現(xiàn)改為兩個中拖板，各裝一個四方刀架，分別由兩個伺服電機通過兩付滾珠絲杠分別帶動前后刀架運動刀架作x方向運動從而與大拖板的Z向運動合成切削運動。

根據(jù)單主軸雙刀架三軸兩聯(lián)動數(shù)控車床加工要求、加工工藝分析及加工受力分析，進行定性和量化計算，從而完成中拖板的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、滑臺的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、雙刀架的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、滾珠絲杠的支撐以及與電機聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)保護罩的設(shè)計、限位開關(guān)的設(shè)計等。三軸雙刀架數(shù)控車床三維造型如圖4所示，機械結(jié)構(gòu)見圖5所示。

圖4 三軸雙刀架數(shù)控車床三維造型

圖5 機械結(jié)構(gòu)

（3）雙刀架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。三軸雙刀架數(shù)控車床設(shè)計的關(guān)鍵在于雙刀架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，雙刀架結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

橫向滑板及小滑板，三維樣圖如圖7、圖8所示:

圖7 橫向滑塊三維樣圖

圖8 小滑板三維樣圖

雙刀架組件裝配圖如圖9所示。

圖9 雙刀架組件

3 三軸雙刀架數(shù)控車床的特色與前景展望

（1）特色與創(chuàng)新。本機床的特色和創(chuàng)新之處在于:改變經(jīng)濟型數(shù)控車床中拖板結(jié)構(gòu)，增加了前刀架，較普通的單刀架數(shù)控車床提高了加工效率；較傳統(tǒng)的雙主軸雙刀架數(shù)控車床簡化了結(jié)構(gòu)與編程、降低了成本；車削細長軸時，前后刀架配合可起到跟刀架的作用，減少工件變形。

（2）前景展望。目前，國外研制的雙刀架數(shù)控車床均面向中高端客戶，采用臥式床身，傾斜導(dǎo)軌，國內(nèi)外尚無單位研制平導(dǎo)軌雙刀架數(shù)控車床。

此機床屬高效多功能經(jīng)濟型數(shù)控車床結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、精度高、生產(chǎn)率高、工藝性廣面向國內(nèi)中小企業(yè)，客戶多，故具有廣闊的市場前景。

[1]狄壽剛.雙主軸雙刀架數(shù)控車床的設(shè)計制造[J].制造技術(shù)與機床，2011，（12）:98-100.

[2]尹昭輝，周禮根.FANUC系統(tǒng)在數(shù)控車床改造中的應(yīng)用[J].機床與液壓，2013，（5）:185-187.