金属加工中数控车床机械可调式中心架构研究

黄 诚

（南通航运职业技术学院，金工实训中心，江苏 南通 226010）

金属加工制造业作为国家工业化的重要基础，为社会经济发展的各个部门提供了所需设备，是中国国防安全的有力保障，避免形成国家在国民经济上依赖别国、政治上无法拥有自主权的不利局面，更是国内各个发展阶段社会主义发展政策的着力点和支撑点[1]。改革开放以后，中国一直将推动社会工业的大力发展作为经济工作的关键，而且因为高新科学技术在七十年代后期的发展，随着电子、核能、航天航空技术的突飞猛进，单一化的金属加工制造业也受到了猛烈的冲击；可是，由于中国社会主义经济以制造业为基础的快速发展，对金属加工制造业也提出了全新的要求，快速融入了各式高新科技，先进的制造技术概念同时也有力强化了金属加工制造业在国内社会主义市场经济中的发展地位。作为金属加工制造业的前提与先行，数控车床工业为金属加工制造业提供工作用的母机设备，将近百分之九十以上的机械产品均是在数控车床上加工完成的[2]，由此可见数控车床工业的重要性。

1 金属加工中数控车床机械可调式中心架构设计

（1）夹持组件的调整。金属加工设备的车床可调式中心中的触头和面夹支撑的工件/零部件外部可以有效进行贴合，确保拥有一定的支撑力度，刀具可以对零件/工件外部进行连续加工处理，在切、削环节的时候零件/工件在进行直径变动的时候可以自行定形。支撑工件/零部件的夹紧力是可以自动调改的，装卸极其方便，并不需要专门配备液压设备的一系列装置。普遍情况下，数控车床均可使用，这其中包括小箱体、手柄、轴承、齿轮、滑动齿块、支承轴、顶板、顶头、弹簧等等，一起安装在一个小箱体内。

当手柄处在夹紧状态的时候，偏心套和下定位板块进行接触造成偏心锁锁死，这个时候就需要利用顶头将工件/零部件固定在某处。对应的工件/零部件直径就直接锁定了，同时还处在待加工状态，利用调节后固定上前顶板、上后顶板、下顶板在上、下支承轴的位置，借此对应不同直径大小的工件/零部件。这是由于这三个顶板主要是沿着承轴线调整运动的，因而夹持工件相对来说比较稳定。实际操作过程中，将手柄往上旋转使其处在一个相对比较放松的状态，偏心套和上定位块连接形成偏心锁，锁紧力小于弹簧拉力的时候手柄就会立即下落，从而使上、下支承轴处在一个张开的状态。这个时候，就可以自行装卸工件/零部件。将工件/零部件安装在主轴承和尾座之间，夹持稳定好，当松开上前顶板、上后顶板、下顶板的固定螺钉时，将手柄向下旋转使其处在一个夹紧的状态。偏心套和下定位块连接，不完全锁死就好。之后调节上前顶板、上后顶板、下顶板三个部分，使这三个顶板和工件/零部件接触而后固定好。用力将手柄向下旋转，让偏心套和下定位板连接使偏心锁死，在使用的时候就需要注意在实际操作中夹紧力不可以过大，以免工件/零部件旋转时与顶头之间产生的摩擦力过大，从而在工件/零部件表面产生“沟槽”，进而影响加工进程与产品质量。当手柄向下搬动时，偏心套下圆弧与下定位块侧面紧密贴合，中心架处于夹紧状态位置；当手柄向上/下搬动的时候，偏心套上圆弧位置和上定位板的侧边紧密连接，中心架处在一个放松的状态，这个时候调整两定位板和偏心套之间的实际距离，就可以改变偏心套的偏心力以及锁力的大小。

（2）可调式变压器线圈吊具的布置。在可调式变压器线圈制造过程中，需要历经吊输、移位、切割、打磨等许多工序[3]。变压器线圈是一种空心的圆柱体设备，主要是由铜线与环氧树脂构成，其质量、直径呈现无规律变化，导致其搬运起来很是不方便，原本的可调式变压器线圈吊具主要是由可滑动式设置、标尺、秤杆、吊耳、转轴、推力球、轴承、面板、螺栓、定位器、吊支、V形扶手、导向板、吊脚、拉具、过渡轴、主梁、次梁、边梁、辅梁等诸多部件构成。可调式变压器线圈吊具的上面有一个十字交叉结构的吊梁，这主要是由主梁、次梁、辅梁利用转轴一起构成的，其中次梁和辅梁需要放置在主梁内部，且由推力球与设备轴承托住次梁、辅梁。十字梁的7个顶端部分分别设置有可滑动式装置，可以利用滑动式装置带动吊腿在梁体上方沿垂直方向进行调改，从而使吊脚之间的距离能够或缩小或放大，此结构适合用于不同规格标准的线圈吊运设备。当吊腿调改到适宜位置的时候，能够借助定位器使其固定在一定位置，避免在吊装过程中因为滑动式装置滑移导致重心移动而出现事故。吊腿与十字梁的相接是利用面板与过渡轴协同完成的。吊脚作为可伸缩式结构，可以在吊臂下端的导向槽中按照线圈的匝数、厚度沿着垂直方向进行调改。吊脚和线圈进行固定以后，可以借助吊绳或吊带拴紧器围绕V形扶手把吊腿和线圈紧密联合[4]。

（3）可调式弹性支撑架的选择。在镗床或铣床等设备上加工大型零部件或工件的时候，有很大几率会遇到必须使用支撑架支撑零部件或工件悬伸部分的状况，有些时候某个零部件或工件在实际加工过程中还需要随着工作台时刻进行移动，简称为“随行”。在很多状况下被加工的零部件或工件多是铸造毛坯零部件或组焊结构件，其底层具有比较大的平面值误差，使其在加工过程中伴随工作台移动的时候，必肯定会发出现“此起彼伏”变化的现象[5]。

在加工过程中，当工件/零部件底面“凹陷”处慢慢移向支撑架的时候，支撑架的支撑保护作用力就会随着工件/零部件的移动而慢慢减小，严重的时候甚至会起不到该有的支撑保护作用，使工作台处在承载受力超载的状态，这同样也会导致数控车床的工作台、调整楔铁、导轨面以及拉丝杠的破坏，偏载严重的时候甚至还会出现“憋机”的现象[6]。一般状况下，按照车床工作台基本台面和地面之间的平行高度差，设计出弹性支撑架的综合高度。

2 工程实验与效果分析

为了更加清楚、具体的看出此架构生产的加工部件精度，特与传统数控车床机械可调式中心架构进行对比，对其加工部件精度进行比较。

（1）实验准备。为保证试验的准确性，将两种可调式中心架构设计置于相同的试验参数之中，对部件精度进行性试验。试验参数见下表。

表1 试验参数设置

（2）实验结果分析。试验过程中，通过两种不同的数控车床机械可调式中心架构设计同时在相同环境中进行工作，分析其加工部件精度的变化。实验效果对比图1所示。

通过实验结果对比，可以明显看出，虽然本文设计的数控车床机械可调式中心架构与传统结构设计在产品精度和加工次数上均呈现正相关关系，但是本文设计的中心架构的产品精度始终高于传统设计，甚至高达百分之百。

图1 实验效果对比

3 结束语

本文对金属加工中数控车床机械可调式中心架构进行分析，依托金属加工行业中对数控车床加工的应用机制，根据数控车床机械可调式架构的构成，实现本文研究。希望本文的研究能够为金属加工中数控车床机械可调式中心架构提供方法论上的指导。