三軸雙刀架數控車床設計

李榮兵，徐 敏，袁素云，石多龍

（徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 ，江蘇 徐州 221140）

目前數控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、并聯驅動化、極端化、綠色化已成為數控機床發(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。鑒于國內許多中小企業(yè)使用經濟型數控車床較多這一情況，本著經濟、高效的原則，研究設計了結構簡單、價格較低、精度高、生產率高、工藝性廣的三軸雙刀架數控車床。

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 三軸雙刀架數控車床設計目標及工作原理

（1）設計目標。改善普通數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，有效地擴展普通數控車床的應用范圍。

（2）工作原理。在現有的經濟型數控車床基礎上，改變中托板的結構，增加一個前置刀架，在x軸方向增加一個平行軸，變兩軸單刀架數控車床為三軸雙刀架數控車床，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兩軸聯動，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 三軸雙刀架數控車床機械結構設計

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

圖3 三軸雙刀架數控車床結構布局

（2）三軸雙刀架數控車床機械結構設計。傳統的經濟型數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。

根據單主軸雙刀架三軸兩聯動數控車床加工要求、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構設計、滑臺的機械結構設計、雙刀架的機械結構設計、滾珠絲杠的支撐以及與電機聯結的結構設計、機械結構保護罩的設計、限位開關的設計等。三軸雙刀架數控車床三維造型如圖4所示，機械結構見圖5所示。

圖4 三軸雙刀架數控車床三維造型

圖5 機械結構

（3）雙刀架機械結構設計。三軸雙刀架數控車床設計的關鍵在于雙刀架機械結構設計，雙刀架結構示意圖如圖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:改變經濟型數控車床中拖板結構，增加了前刀架，較普通的單刀架數控車床提高了加工效率；較傳統的雙主軸雙刀架數控車床簡化了結構與編程、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控車床均面向中高端客戶，采用臥式床身，傾斜導軌，國內外尚無單位研制平導軌雙刀架數控車床。

此機床屬高效多功能經濟型數控車床結構簡單、價格較低、精度高、生產率高、工藝性廣面向國內中小企業(yè)，客戶多，故具有廣闊的市場前景。

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

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