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C630A臥式車床改造為數(shù)控圓弧磨床

2016-9-23 來源：山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司作者：張金峰

摘要：在沒有圓弧磨削機(jī)床的情況下，通過對C630A臥式車床的改造，運(yùn)用GSK980TDc數(shù)控車床控制系統(tǒng)中的C軸功能，實(shí)現(xiàn)了對雙圓弧銷零件上的圓弧的磨削，投入較少的設(shè)備改造費(fèi)用，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

1. 問題的提出

圖1所示是雙圓弧銷的零件簡圖。它的兩端各有一個(gè)±130°的圓弧，表面粗糙度值Ra=0.8μm，圓度0.015mm，圓柱度0.02mm。采用銑削方法加工兩端圓弧達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，磨削加工比較合理，但是在國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)配置的設(shè)備中沒有能夠磨削該零件兩端圓弧的機(jī)床。

圖1 雙圓弧銷

2. 改造方案

經(jīng)過分析論證，我們決定將一臺(tái)報(bào)廢的C630A臥式車床改造為數(shù)控圓弧磨床，具體的改造方案如圖2所示。

圖2 圓弧磨床示意圖

1.同步帶 2.主軸伺服電動(dòng)機(jī) 3.主軸箱 4.花盤 5.工件 6.砂輪

7.砂輪電動(dòng)機(jī) 8.X向伺服電動(dòng)機(jī) 9.Z向滑板 10.平帶

11.X向滑板 12.床身導(dǎo)軌 13.Z向伺服電動(dòng)機(jī)

3. 改造與實(shí)施

（1）修磨C630A床身導(dǎo)軌12、Z向滑板9和X向滑板11，使其達(dá)到精密車床的精度等級。

（2）拆除掛輪箱、進(jìn)給箱、滑板箱、絲杠、光杠和開關(guān)杠，將縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造為Z向伺服電動(dòng)機(jī)13和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造為X向伺服電動(dòng)機(jī)8和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)。

（3）拆除主軸箱3中所有齒輪、傳動(dòng)軸及帶輪，僅留下一根主軸。將主軸前后軸承更換為P4精度等級。維修后主軸精度要求：軸線靠近主軸端面的徑向圓跳動(dòng)0.005mm；主軸軸向竄動(dòng)0.005mm；主軸軸線對滑板縱向移動(dòng)的平行度（300mm測量長度內(nèi)）水平面0.01mm，垂直面0.02mm。

（4）在主軸的后端安裝一個(gè)大同步帶輪，前端安裝花盤4。花盤4上有定位銷和菱形銷，將工件5安裝在定位銷和菱形銷中，用壓板和螺母壓緊。砂輪修整器可安裝在工件5對面的花盤4上。

（5）將原有機(jī)床的主電動(dòng)機(jī)更換為廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的主軸伺服電動(dòng)機(jī)2，其規(guī)格型號(hào)為ZJY265—11BM—B3，在主軸伺服電動(dòng)機(jī)2的輸出軸上安裝小同步帶輪，用同步帶1聯(lián)接大、小同步帶輪，使主軸伺服電動(dòng)機(jī)2與主軸實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)。

（6）拆除原機(jī)床上的小滑板和刀架，在X向滑板11上安裝一臺(tái)2極1.5kW砂輪電動(dòng)機(jī)7、砂輪軸和砂輪6，用平帶10將砂輪電動(dòng)機(jī)7上的大帶輪和砂輪軸上的小帶輪聯(lián)接起來，使砂輪6及其軸線與主軸軸線平行，并且在同一個(gè)水平面內(nèi)。

（7）在主軸箱3的下面安裝油箱和齒輪液壓泵，對主軸軸承進(jìn)行潤滑，后下部安裝集中潤滑泵，對X、Z向的導(dǎo)軌、滑板和滾珠絲杠及軸承等進(jìn)行潤滑。

（8）數(shù)控系統(tǒng)采用廣州數(shù)控設(shè)備有限公司制造的GSK980TDc車床CNC，它具有5個(gè)進(jìn)給軸（包括C軸）、2個(gè)模擬主軸，最小控制精度0.1μm。我們將主軸箱3中的主軸設(shè)置為第一主軸，具有位置和速度控制功能。代碼M14指令主軸從速度控制方式切換到位置控制方式；代碼M15指令主軸從位置控制方式切換到速度控制方式；代碼C及其后面的數(shù)字，指令主軸位移的角度，移動(dòng)速度用F指令。我們將砂輪軸設(shè)置為第二主軸，旋轉(zhuǎn)速度用代碼SC指令；代碼M63指令第二主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；代碼M64指令第二主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；代碼M65指令第二主軸停止旋轉(zhuǎn)。

4. 加工驗(yàn)證

至此機(jī)床的改造和設(shè)置全部完成，下面我們來敘述雙圓弧銷的磨削加工和程序編制。

如圖1所示，2個(gè)φ 180 0-0.025mm圓弧在磨削前，單邊預(yù)留0.2mm磨削余量，其余各部均加工到圖1所示尺寸。按圖2所示，將雙圓弧銷其中一個(gè)φ 60+0.030 mm孔安裝在與主軸同軸的定位銷中，用壓板和螺母壓緊，另一個(gè)φ 60+0.030 mm的孔安裝在菱形銷中。

設(shè)雙圓弧銷的右端面為Z向0點(diǎn)，主軸軸線為X向0點(diǎn)，砂輪外圓和左端面為對刀刀尖。砂輪軸轉(zhuǎn)速SC為6 688r/min。當(dāng)砂輪直徑最大為φ 100mm時(shí)，線速度為35m/s；當(dāng)砂輪直徑修整到最小為60mm時(shí)，線速度為21m/s。當(dāng)雙圓弧銷兩個(gè)φ 60+0.030 mm孔的圓心連線處于水平位置時(shí)，設(shè)為C軸的0點(diǎn)，如圖2所示。C軸進(jìn)給范圍為±132°，X、Z和C三軸磨削進(jìn)給速度均為1 200mm/min。磨削前圓弧直徑為180.4mm。

數(shù)控磨削加工程序如下：

…

G00 X180.38 Z5 ；

M14 C-132 ；

M63 SC6688 M08 ；

G01 Z-5 F1200 ；

C132 ；

X180.34 ；

Z-10 ；

C-132 ；

…

X179.988 ；