姜蘭蘭

摘 要： 隨著科學技術的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品的構造愈來愈趨于合理，它們的性能﹑效率和精度日益提高，因此對機床這一生產(chǎn)機械零件的設備提出高精度﹑高性能與高可靠性的基本要求，探討精密數(shù)控臥式銑鏜床的設計與開發(fā)非常有必要。

關鍵詞： 數(shù)控臥式銑鏜床 設計 開發(fā)

2011年，東營職業(yè)學院被確定為國家骨干高職院校建設單位，而機械制造與自動化專業(yè)作為重點建設專業(yè)之一，機械組成員經(jīng)過積極探索與研究，決定與山東華辰重型機床有限公司攜手合作，共同研制開發(fā)TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床，如此既發(fā)揮了學校的技術優(yōu)勢，提高了學校聲譽，又發(fā)揮了企業(yè)的實踐優(yōu)勢，更有效地加強了校企合作，一舉多得。

1.研究意義

目前，國內(nèi)開發(fā)的數(shù)控臥式銑鏜床與德國、美國、日本等發(fā)達國家相比，在設計理念、制造加工水平、產(chǎn)品性能方面還有很大差距，對于部分用于精密或超精密加工的機床大部分還是依賴進口而且超精密級的機床也是國外限制進口的產(chǎn)品[1]。TK6513數(shù)控臥式銑鏜床是用途廣泛、量大面廣的一種萬能性加工機床，它的工作性能是以銑削、鏜為主，亦可進行擴孔、锪平面、鉆孔等多種工序的加工，尤其是適宜加工孔距要求較精確、多孔系的箱體類零件。目前國內(nèi)生產(chǎn)TK6513型號機床的廠家很多，比如昆明機床、大連機床、沈陽機床等，但是與國外同型號的機床相比，普遍大多存在主軸剛性差，可靠性差，精度低的問題[2]。通過研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)控臥式銑鏜床本身結構雖然復雜，但是如果提高機床主軸剛性，則將極大地提升機床的加工精度和可靠性。我們機械項目組與山東華辰重型機床有限公司根據(jù)自身技術特點和市場需求，結合國家戰(zhàn)略發(fā)展需要，制訂自主開發(fā)研制具有高剛性、高精度、高可靠性的TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的計劃。TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的研制成功并投入生產(chǎn)使用，將增強公司實力，并極大地提高公司的加工制造水平，使公司向制造業(yè)強國的目標又邁進了一步，對整個國內(nèi)制造業(yè)具有重要意義。

2.研究思路

結合現(xiàn)有的設備和技術，并吸收國外的經(jīng)驗，找出現(xiàn)有數(shù)控臥式銑鏜床存在的缺陷。從機床的結構和部件設計入手，設計并采用了一些構件，使數(shù)控臥式銑鏜床的主軸剛度得到了很大提高，提高了機床的加工精度和可靠性，極大地提升了加工制造的水平。

TK6513型精密臥式銑鏜床的總體設計布局是橫縱床身呈現(xiàn)出正T字形的整體結構；側掛式主軸箱，熱平衡性好、受力均勻、剛性好、精度穩(wěn)定。采用雙齒輪消隙結構保證工作臺回轉運動的準確性和穩(wěn)定性，同時為了確保工作臺的旋轉定位精度，采用了圓光柵作為測量元件，直接測量，閉環(huán)控制，可以實現(xiàn)任意角度的定位，分度精度較高。采用側掛式主軸箱的結構，并且使用液壓雙擋變速技術，實現(xiàn)了主軸的大扭矩、高剛性和高轉速[3]。這些結構的設計和采用，極大地提高了機床的主軸剛性。

冷卻系統(tǒng)的采用極大地減少了生產(chǎn)過程中熱能的產(chǎn)生，提高了深孔加工的能力。本機床的鏜軸直徑達到φ130mm，并具有800mm的伸出功能，而且設有內(nèi)冷結構，可以使通過主軸中心的冷卻液壓力達到30bar，流量達到30L/min，從而實現(xiàn)深孔加工的能力。鏜軸與空心主軸間的配合長度大，而且利用高精度磨床保證了二者之間的配合間隙，從而保證了機床主軸的剛性。機床的Z向運動采用了淬火鋼導軌，并設有滾動體卸荷機構，在導軌的側向，也采用了滾動體導向，從而確保了機床運動的平穩(wěn)性，防止爬行現(xiàn)象的發(fā)生，保證了機床的定位精度[4]。

TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的研制成功，大大提高了國內(nèi)機床的加工精度和可靠性，但是與國外先進的設備相比，在加工質量與加工效率等方面，仍然存在一定差距，我們將在現(xiàn)有的設備和技術基礎上，不斷創(chuàng)新和提高，爭取使我們國家的加工制造業(yè)位于世界前列。

3.研究內(nèi)容

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，提高數(shù)控臥式銑鏜床的主軸剛性，將會極大地提高機床的加工精度和可靠性，所以提高數(shù)控臥式銑鏜床的主軸剛性成為解決機床加工精度的著力點，由此確定研究內(nèi)容。

（1）詳細分析國內(nèi)外臥式銑鏜床的結構特點，探討各種機床結構的優(yōu)缺點，提出滿足高速切削和精密銑鏜床的機床總體布局設計方案。（2）分析高速精密臥式銑鏜床結構設計特點，研究國內(nèi)相關先進設計技術，結合計算分析，提出高速精密臥式銑鏜床主要功能部件。（3）研究雙齒輪消隙結構，以保證工作臺回轉運動的準確性和穩(wěn)定性。（4）研究采用圓光柵作為測量元件，直接測量，閉環(huán)控制，用以實現(xiàn)任意角度的定位，分度精度較高，從而確保工作臺的旋轉定位精度。（5）研究液壓雙擋變速技術，以更好地實現(xiàn)主軸換擋，從而實現(xiàn)主軸的高轉速、大扭矩、高剛度，進一步提高整個機床的加工精度。

4.解決問題

在研制TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床過程中，如何使總體布局結構形式實現(xiàn)既緊湊又具備高的剛性以保證臥式銑鏜床的精度和穩(wěn)定性是研究的重點。在設計過程中，我們要著重解決如下幾個問題。

（1）對數(shù)控臥式機床的整體結構進行了詳細研究，并結合國內(nèi)外的設計，采取最優(yōu)的設計方案。（2）設計一些影響機床和主軸剛度的重要部件，提高整個機床的剛度，從而提高機床的加工精度和可靠性。（3）鉆孔是數(shù)控臥式銑鏜床的一項重要功能，采用良好的冷卻系統(tǒng)，使數(shù)控臥式銑鏜床加工深孔的能力提高。（4）整個設計過程中，圍繞經(jīng)濟、高精加工理念設計，以求取得最好的經(jīng)濟效益。

5.研究創(chuàng)新

創(chuàng)新是一個企業(yè)生存和發(fā)展的靈魂，技術創(chuàng)新可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。所以我們在設計開發(fā)過程中，充分考慮國內(nèi)現(xiàn)有設備和國外先進設備的應用環(huán)境和設計思路，創(chuàng)造性研究符合我國國情的關鍵技術，我們采用以下關鍵技術并取得創(chuàng)新：（1）機床結構采用正T字形布局方式，側掛式主軸箱，具有可伸出鏜桿，使整個結構緊湊。（2）液壓雙擋變速技術的研究與設計，實現(xiàn)了主軸的高轉速、大扭矩、高剛性。（3）雙齒輪消隙結構的設計并采用，保證了工作臺回轉運動的準確性和穩(wěn)定性。

6.結語

我們共同開發(fā)設計的TK6513型精密數(shù)控臥式銑鏜床的結構及性能接近或超過國外同類產(chǎn)品的水平，在國內(nèi)處于領先地位，其工作臺規(guī)格和各坐標行程易于變化，還可以選配各種特供附件，滿足不同用戶的需求，具備市場競爭能力。該機床的成功開發(fā)不僅滿足了市場對精密數(shù)控臥式銑鏜床的需求，而且提高了國內(nèi)的裝備制造水平，具有廣泛的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]王勝.TK6511和TH65100×100產(chǎn)品整合過程及其方法[J].2014（01）.

[2]胡楊陽，宮浩博.淺談TK6816系列數(shù)控臥式銑鏜床結構特點與系統(tǒng)組成[J].機電信息，2012（12）.

[3]暢越星.數(shù)控落地銑鏜床主軸箱動力學分析與結構設計研究[M].2007.

[4]韓志華.數(shù)控機床運轉狀態(tài)監(jiān)測技術的研究——穩(wěn)定性研究[M].2006.