裝載機側卸斗鏜孔專用機床設計

蔣玲麗 張 能

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

裝載機側卸斗是大型焊接件，外形尺寸大，加工易變形，一般的鏜床不易加工。由于加工的兩組孔跨度大，且每組孔加工所需的鏜桿較長，使得安裝困難，工人操作不方便，效率較低，為此設計了側卸斗鏜孔專機，以提高生產效率，滿足生產任務需求。

1 設計的總體要求

對側卸斗鏜孔專機的設計，應能保證鏜孔的加工質量，滿足批量生產的需求，并且改善工人的工作環境。

（1）數控動力頭的主要要求：主軸行程為450mm，并且能夠通過數控系統，精細控制主軸的進給。使主軸能對側卸斗兩組孔同時進行加工；

（2）專用的鏜孔工裝的要求：嚴格控制定位精度，兩鏜桿的平行度、同軸度及距離精度，并且有足夠的操作空間。

（3）數控系統：操作方便，穩定可靠，精度高。

2 工藝分析

側卸斗要求鏜孔的內容：兩組3-φ63（+0.174^+0.100）轉軸孔，要求粗糙度為 3.2，每組孔的同軸度為0.15，兩組孔的距離要求為1700±1且平行度為0.3，并且要刮粗糙度為6.3的端面以保證各長度尺寸，其尺寸要求（如圖一）所示。由于側卸斗為大型焊接件，存在較大的焊接變形，各孔的加工余量為10mm，因此，各組孔均用一鏜削單元加工，加工按照校檢相存，狀態加工的原則，同時要求工裝對側卸斗安裝定位準確可靠，易調整，少變形，夾緊牢固。工藝方案鏜孔順序定為對刀--粗鏜--對刀--精鏜。其中對刀包含調刀--試鏜--檢驗三工步。

3 數控動力頭結構設計

該數控動力頭的主要特點：動力頭有低、中、高三個檔位，通過數控系統控制變頻電機，變速箱三個檔位能使主軸轉速范圍為30-500r/min無極變速。通過數控系統對伺服電機和絲桿的控制，使主軸準確的實現工進、工退、快進、快退、單步移動等操作，精度可達0.02mm。

參照以往鏜孔的加工經驗及《切削手冊》，確定切削參數。通過計算校核確定變頻電機、伺服電機、軸承、絲桿及線性導軌。為了得到加工所需要的轉速和扭矩，必定要

（圖一）側卸斗鏜孔示意圖

對變速箱中的齒輪組進行速度比分配，而齒輪做為變速箱總核心部分，必定要認真的計算校核，得到適合的齒輪參數，以便提高齒輪的使用性能。數控動力頭如（圖二）所示。空心軸4通過前后圓錐滾子軸2、7安裝在變速箱體1上，主軸3則套在空心軸4中，與其滑配。空心軸4帶動傳動鍵5，使主軸旋轉。滾珠絲桿11通過螺母座12和角接觸軸14安裝在進給箱體9上。通過螺母座12使線性導軌10、滾珠絲桿11及主軸3連接在一起。當數控系統發出工作信號，變頻電機和伺服電機啟動，通過齒輪傳動。主軸就能夠按照數控系統所設置的參數同時地進給和旋轉，完成鏜孔加工要求。

4 側卸斗鏜孔工裝

側卸斗鏜孔工裝如圖三，為了鏜側卸斗兩組孔（見圖三），左右對稱各一個鏜孔工裝。千斤頂2和后定位座4將側卸斗定位。鏜桿3安裝在前定位座1和后定位座4上，間隙配合，能夠旋轉自如。萬向節5主要的作用是：連接鏜桿3和動力頭7的主軸和消除鏜桿3和動力頭主軸同軸度偏差影響。側卸斗鏜孔工裝操作工序為：抽出鏜桿--安裝側卸斗--萬向節連接鏜桿和動力頭主軸--對刀--鏜孔。在一轉軸孔加工的同時可以對另一個轉軸孔進行對刀及加工，通過數控系統控制實現了兩軸同步加工，降低了生產時間。

（圖二）數控動力頭結構簡圖

1-變速箱體，2-雙列圓錐滾子軸承，3-主軸，4-空心軸，5-傳動鍵，6-齒輪，7-圓錐滾子軸承，8-變頻電機，9-進給箱體，10-線性導軌，11-滾珠絲桿，12-螺母座，13-編碼器，14-角接觸軸承，15-伺服電機

（圖三）側卸斗鏜孔工裝結構簡圖

1-前定位座，2-千斤頂，3-鏜桿，4-后定位座，5-萬向節，6-數控系統面板，7-數控動力頭

5 數控系統

數控系統采用的是北京凱恩帝有限責任公司生產的(KND)K1SB數控系統。該系統控制電路采用了高速微處理器，超大規模定制式集成電路芯片，多層印刷電路板，顯示器采用了高分辯率的液晶屏，整個工藝采用表貼元器件，從而使整套系統更為緊湊，體積極大地縮小，同時也使系統的可靠性進一步地提高，可整機聯動控制，又能實現單個鏜削單元的半自動控制。整機聯動為快進、工進、停止，設限位保護，各機按程序啟動。通過程序控制能實現各單機工作循環的控制。

結語

該專機在設計中充分考慮了側卸斗的結構及工藝特點。通過KND數控系統自動控制，可同時對側卸斗兩邊軸孔進行加工，經試制及批量生產，側卸斗的鏜孔效果很好，生產效率提高了35%以上；由于使用兩平臺定位夾緊側卸斗，工人的操作空間很大，站著就可以完成所有操作，安全系數得到極大的提高，減輕了勞動強度，創造了良好的工作環境，對側斗的鏜孔加工及相似零件的鏜孔加工具有很大推廣價值。

參考文摘

[1].現代實用機床設計手冊編委會.現代實用機床設計手冊.機械工業出版社，2006.

[2].張展主編.齒輪設計與實用數據速查.機械工業出版社，2009.

[3].朱耀祥，浦林祥主編.現代夾具設計手冊，機械工業出版社，2010.

[4].濮良貴，紀名剛主編.機械設計.高等教育出版社，2004.

[5].上海市金屬切削技術協會.金屬切削手冊.上海科學技術出版社，2006.

[6].徐灝主編.機械設計手冊.機械工業出版社，1991.