論數控車床自動沖屑系統的研究應用

王浩 孫德義

摘 要：介紹斜床身數控車床沖屑系統及其主要結構， 用于鋁合金輪轂的車削加工， 實現了數控車床自動沖屑功能， 提高了鋁合金輪轂車削加工的自動化和加工效率， 具有推廣應用價值。

關鍵詞：斜床身數控車床； 鋁合金輪轂車削； 自動沖屑

隨著汽車工業的發展， 對高性能鋁合金輪轂的需求量大幅度增加， 使得對該類鋁合金輪轂的生產加工提出了更高的要求。 車削加工是鋁合金輪轂的一種主要生產工藝， 要求高效率、 高精度。目前， 在機床工具工業中， 車削加工鋁合金輪轂主要使用全防護式斜床身數控車床， 濕式加工。 由于鋁合金輪轂的車削加工有以下特點：（1） 汽車輪轂加工是專業化大批量生產；（2） 粗車、 精車車削量大，鋁屑量大；（3）鋁為輕金屬， 與微乳化的切削液混雜在一起的鋁屑比較粘， 極容易粘或堆積在機床內防護上， 因此， 與數控車床車削重金屬材質如鐵等不同， 車鋁或鋁合金等工件材質的數控機床排屑不是很流暢。 在通常的數控車床上車削鋁合金輪轂時， 需要操作者暫停機床， 手工清理一下鋁屑， 從而降低了加工效率。 數控車床沖屑系統根據全防護式斜床身車床的內防護和機床自動排屑的結構特點， 設置適當的冷卻液管路， 利用一定量的切削液及其適當的沖刷力， 自動便捷地將大量的鋁屑沖至機床下部的排屑槽中， 再由機床的自動排屑器排出機床外部。 這種沖屑系統降低了人力成本， 提高了機床的加工效率， 機床自動化程度更高。

1、沖屑系統方案

在全防護斜床身數控車床的主體結構中， 主要為后置多工位轉塔刀架， 機床車削工件時主軸多為順時針旋轉。 在機床全防護頂部內側設置冷卻液沖屑管路， 沿機床Z 軸方向平行安裝， 沖屑在機床Z 軸全行程進行； 獨立式水泵通過沖屑管路提供沖屑用冷卻液 （機床車削用切削液由另一個水泵通過多工位轉塔刀架刀盤處提供）， 沖屑用冷卻液與機床車削用切削液相同。 數控車床在車削加工的同時， 大量的冷卻液沖向機床內防護， 水流可以沖掉粘或堆積在機床內防護上的鋁屑等， 并帶著鋁屑進入機床下部的自動排屑器槽口， 再由機床的自動排屑器將鋁屑排至機床外部； 沖屑時間及間隔根據機床加工鋁屑量的多少編程自動控制。

2、布局及結構示意圖

圖 1 是斜床身數控車床沖屑系統的截面示意圖；圖 2 是該沖屑裝置示意圖 （圖中未顯示數控車床防護頂梁 1、 防護門 2、 前護罩 4、 自動排屑器 5、 內防護 8 等零部件）。

在示意圖中，機床主體為全防護斜床身結構，主要包括防護頂梁 1、防護門 2 鋁合金輪轂 3（其裝夾于主軸箱頭部）、前護罩 4、自動排屑器 5、冷卻箱6、內防護8、床鞍 9、床身 10、多工位刀架 11。示意圖中， 在機床防護頂梁 1 處內側沿車床Z 軸方向平行設置沖屑管7， 并沿車床Z軸總行程設置， 在沖屑管7上沿圖 1 上部箭頭方向鉆一定數量的沖屑小孔（直徑D1）。沖屑裝置外接獨立式水泵15，提供沖屑用冷卻液， 該冷卻液與機床車削用切削液相同，水泵的揚程需不低于4m。該沖屑裝置設置電氣梯形圖，編程控制。在車削加工鋁合金輪轂3時，主軸為順時針旋轉， 機床車削時大量的鋁屑就飛濺至內防護8上面；微乳化的切削液與鋁屑混合在一起， 極容易粘貼或堆積在內防護8的內側面上，鋁屑等不容易排出機床，有時需要操作者暫停機床， 手工清理一下鋁屑，從而提高不了加工效率。使用此沖屑裝置時， 根據車削鋁合金輪轂工件特點和機床內的鋁屑量多少編程控制，沿圖 1 上部箭頭方向向內防護 8內側自動控制沖刷冷卻液， 水流將大量的鋁屑沖至機床下部前護罩 4 與內防護 8 形成的自動排屑器槽口中， 機床自動排屑器 5再將鋁屑排至機床外部。

3、沖屑系統達到的效果

該斜床身數控車床沖屑系統有以下特點或效果：

（1） 該裝置需設置在全防護式斜床身數控車床上， 機床的防護罩密封性效果要比較好；

（2） 在全防護式斜床身數控車床中，設置于機床防護罩內側的沖屑結構，布局合理、 結構簡單，降低了人力成本，提高了機床的加工效率；

（3） 采用編程控制，在機床加工零件的同時實現了數控車床自動沖屑功能，提高了機床的自動化，特別是鋁合金輪轂車削加工時的自動化和加工效率；

（4） 該沖屑系統已作為數控鋁合金輪轂車床的標準結構或功能；

（5） 該裝置已應用于實際生產， 實現了斜床身數控車床車削加工鋁合金材質的沖屑功能，效果明顯。

4、結論

這種沖屑系統布局合理、結構簡單、成本低，在國內的多家鋁合金輪轂加工企業中應用效果很好，用戶評價高，具有實用和市場推廣價值。該沖屑系統或設計思路可以在機床工具工業中其他類似的數控機床或自動化加工中推廣應用。

參考文獻：

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