數控螺旋槽銑床設（shè）計（jì）
2021-1-26 來源：中航航空高科技股份有限公司等 作者：趙 霞，趙玉（yù）鳳
摘 要: 針對現在從事數控螺旋槽銑（xǐ）床生產的廠商很少（shǎo），現有的機床剛性差、噪（zào）音大、加工效率低下、故（gù）障率高等問題，設計一種數（shù）控螺（luó）旋槽銑床，主要從床（chuáng）身結構、傳動（dòng）部分、進（jìn）給係統、數控係統等部（bù）分闡述，通過相關參數（shù）計算選擇合適的（de）切（qiē）削參數，經過測試，符合生（shēng）產要（yào）求，設備使用效果良（liáng）好。
關鍵詞: 數控; 螺旋槽銑床; 傳動
一（yī）、目的和意義
受近幾年國家經濟大環境及普通機床行業發展趨勢（shì）下行的影響，我公司的生存麵臨著越來越嚴峻的考（kǎo）驗。機床行業現在為了降（jiàng）低人工成本，提高加工效率，都在向數控化、智能化深化（huà）結構調整，並且發展態勢迅猛，從而使得（dé）普通機床的（de）銷售量下（xià）滑; 我公司（sī）原有產品市場（chǎng）占有率，又受南通地區越來越多機床製造廠家的大力衝擊，機床的價格大（dà）幅降（jiàng）低，導致通機產品普通立臥銑床市場占有率越來越少。
為使（shǐ）我（wǒ）公司（sī）盡快實現減虧、止虧並（bìng）進入良好的發展，必須開發適應現有市（shì）場需求的、有競爭（zhēng）優勢性價比的數控類產品已迫在眉睫。
銷售業務人員通過（guò）對市場需求的分析及調研，結合我公司生產設備和人員的情況，提出開發生產數控螺旋（xuán）槽銑床。該機床是專業加（jiā）工工業用衝擊鑽頭對稱螺旋槽的專用機床，市場用（yòng）量大，僅浙江一（yī）家用（yòng）戶就需 200 台該類型機床，年產衝擊鑽頭 8 千萬支。
目前，從事數控螺旋槽銑床生產（chǎn）的廠商很少，僅在浙江溫州地區，機床售價（jià）很（hěn）便宜，但存在機床剛性（xìng）差、噪音大、加工效率低下、故障率高等問題，用戶急需進行升級換代。
我（wǒ）司多（duō）年來主要從事銑削（xuē）加工行業，技術底蘊深厚，機加設備和人員都有相（xiàng）當生產經驗，充分（fèn）利用現有設備和人員，可實現數控螺旋槽銑床專業化生產，優化機床專業設計，改善及提高機床性（xìng）能，進一（yī）步（bù）達到用戶使用要求，並逐步實現自我產品數控轉型升級（jí），保持（chí）南通機床（chuáng）品牌優勢，保（bǎo）證企業良性循環、科技進步，以適應愈加激烈的市（shì）場競爭。
二、主要（yào）研究、試驗內容和技術關鍵
數控螺旋槽銑床的刀架與工件（jiàn）主軸間有形成螺旋槽所必需（xū）的運（yùn）動聯係。數控螺旋槽銑（xǐ）床適於用盤形銑刀加工標準螺距和增（zēng）大螺距的絲（sī）杠和多頭蝸杆，數控螺旋槽銑床的布局與普通車床類似，工件支承作旋轉運動，刀架安放在溜板（bǎn）上，刀架作橫向進給運動，同（tóng）時刀架與（yǔ）溜（liū）板一起作縱向進給運動。數控（kòng）螺旋槽銑（xǐ）床（chuáng）適於用盤形銑刀加工短外螺旋槽，用於成批大量生產。數（shù）控（kòng）螺旋槽銑床要配備專門型式的刀具。
( 一) 主要基礎部分
床（chuáng）身結構: 床身材料采用 HT200 整體鑄件，它的剛性、穩定性比（bǐ）焊接框架（jià）結構更具有優越性。床身底部裝有可調節螺（luó）栓及墊塊，方便調節床（chuáng）身（shēn）水平（píng）。同（tóng）時（shí）將氣動（dòng）三元件、潤滑泵、下料（liào）窗口、排屑窗口均整體鑄在床身上，減少震動源。增加了潤滑機（jī）構，提高運動穩定性。
( 二) 傳動部分
電機與動力頭同時裝在升降滑板上，采用多楔帶傳動，①. 采用多楔帶傳動比普通 V 帶的傳動功率的高 30%，同時不多占空間。②. 在傳（chuán）遞功率相同的情況下，采用多楔帶傳動（dòng）所占空間比普通 V 帶小 25%，結構（gòu）更緊湊。③. 采用多楔帶傳動，也可用於基準直（zhí）徑小的（de）帶（dài）輪的傳動，帶速可達 40m/s，振（zhèn）動小，發熱少，運（yùn）轉平穩。④. 采用多楔帶傳動，材料具有（yǒu）耐熱、耐油（yóu）、耐磨，使用伸長（zhǎng）小、壽命（mìng）長等特點。
( 三) 進給係統
旋轉機構主要由氣動（dòng）卡盤夾緊（jǐn）鑽杆進行旋轉，刀具旋轉運動采用 BT40 動力頭，最高轉速可（kě）達到 3000r/min，根據不同的導程要求（qiú），設置合適的（de）旋轉（zhuǎn）速度和進給速度完成加工，工作過（guò）程中運動平穩，刀具裝卸采用拉杆夾緊。
( 四) 數控係統
係統（tǒng）配置: 目前最好的國產係統———廣州數控，三（sān）軸全部（bù）配置伺服電機，提高機床運行的穩（wěn）定性，防止（zhǐ）加工尺寸出現誤差，同時該係統廠家售後服務（wù）也是全國一流的。
( 五) 配置（zhì）防護罩（zhào）
定位機構位置（zhì）增加防護罩，防止鐵屑飛濺，同時可起到隔音效（xiào）果。
( 六) 加工路（lù）徑
刀具原來的加工軌跡（jì）如圖 1 所示，工件快速（sù）退刀（dāo）轉角度，刀具退刀，工件進刀，改進後的加工軌跡如圖（tú） 2 所示，減少了（le）工件退（tuì）回再進刀的（de）工作路徑，縮短了加工時間（jiān），提高加（jiā）工（gōng）效（xiào）率。
圖1：原來的加工軌跡
圖2：改進後的加工軌跡
三、主要技（jì）術指標
( 一) 主運動
( 1) 刀具（jù）旋轉運動: BT40 切削動力頭;
( 2) 電機功率: 3KW 三相（xiàng）異步電（diàn）動機;
( 3) 三麵刃銑（xǐ）刀: 齒數 4∽6—直（zhí）徑 Φ80mm。
( 二) 主軸（zhóu）升降運動
( 1) 升降電機: 6N·M 伺（sì）服電機( 帶抱閘) ;
( 2) 升降絲杆直徑: Φ25mm;
( 3) 升降絲杆螺距: 5mm;
( 4) 軸承: 角接（jiē）觸（chù）球軸承 7204CP4;
( 5) 行程: 100mm。
( 三) 工（gōng）件旋轉（zhuǎn）運動
( 1) 彈簧夾頭: 工件直徑可以在 Φ5—Φ20 之間;
( 2) 旋轉電機: 6N·M 伺服電機;
( 3) 工件夾緊方（fāng）式（shì）: 氣壓夾（jiá）緊，壓力控製在 5MP 之內。
( 四) 工件切削進給運動
( 1) 彈簧夾頭: 工件直徑可以在 Φ5—Φ20 之（zhī）間;
( 2) 進給電機: 6N·M 伺服電機;
( 3) 縱向進給絲杆直徑（jìng）: Φ30mm;
( 4) 縱向進給絲杆螺距: 5mm;
( 5) 滾動直線導軌副: JSA-LG30K;
( 6) 滾（gǔn）動直線導軌副快移速度: 12m/min;
( 7) 軸承: 角接觸球軸承 7005CP4。
四、擬采用的標準
( 1) GB 5226．1-2008 機械（xiè）電氣安全機械電（diàn）氣設備 第 1部分: 通用技術條件;
( 2) GB/T 21948．1-2008 數控升降台銑（xǐ）床檢驗條件精度檢驗第 1 部分: 臥式銑床。
五、工藝設計
( 1) 根據產品試製圖紙，對產品零件進行工（gōng）藝性分析，盡（jìn）可能使（shǐ）零件（jiàn）用（yòng）料和毛坯件的加工製造經濟合理，對零件的加工、裝配等工藝的可行性進行分析，選擇合理的加工製造方法，達到產品設計的技術要求和目標成本要求;
( 2) 根據公司現有的加工條件及設備，確定產（chǎn）品的試製工藝方案。按照公司（sī）現（xiàn）有設備的加工能力和精（jīng）度，大件的精加工安排在（zài）大件車間，采用通用可調工（gōng）裝對工件進行裝（zhuāng）夾（jiá）;
( 3) 編製主關大（dà）件床身和其他零件的試製加工工藝、工藝過程卡片以及必備的工藝裝備。
六、產品圖樣、設計文件驗證情況
數控螺旋槽銑床（chuáng）裝配圖（tú）如圖 3 所示，經過樣機試製，證明圖樣（yàng）及（jí）設計文件基本正確，能指導生（shēng）產，在試製過（guò）程中對部（bù）分零部件的結構和要求及時地進行了改進，樣機試（shì）製後對全套圖（tú）樣進行了整改。經試製及用戶考核（hé），沒有發現原則（zé）性的問題。
圖3：數控螺（luó）旋槽銑床裝配圖
七、總（zǒng） 結
整機（jī）裝配質（zhì）量和幾（jǐ）何精度均符合 GB5226．1-2008 機械電氣安全機械電氣設備第 1 部分: 通用技術條件（jiàn）和 GB/T21948.1-2008 數控升（shēng）降台（tái）銑床檢驗條件精度檢驗（yàn）第 1 部分（fèn）:臥式銑（xǐ）床的要求（qiú）。根據不同的切削參數選擇，加工時間（jiān）和噪聲分貝分別如下表所示。
切削參（cān）數選擇表
經過多次試驗，現將切（qiē）削參（cān）數規定為: 轉速（sù） 1700r/min，進給速度8000m/min，在客戶現場用最新的刀具連續切削直至工（gōng）件（jiàn）加工麵光潔度（dù）出現稍微沾刀現象，才將設備停下來，計時 4 小時一共加工了 730 個工（gōng）件，在運行過程中機床未出現任何故障（zhàng），噪聲分（fèn）貝達到協議要求，零件表麵光潔度和尺寸穩定性也均達到客戶要求。綜上所述，設計出的銑床開發設計符合客戶（hù）要（yào）求認定開發成功，設備使用效果良好。
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