走心式數(shù)控車(chē)床項(xiàng)目概述

工程名稱(chēng)：高效精密走心式數(shù)控儀表機(jī)床工程開(kāi)發(fā)背景和必要性：浙江省已成為中國(guó)最主要機(jī)械零部件生產(chǎn)基地，浙江省機(jī)械零部件工業(yè)銷(xiāo)售額占全國(guó)總量的60%以上，排名全國(guó)第一，已經(jīng)形成了群體優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)的產(chǎn)品也從原來(lái)單一的品種進(jìn)展到現(xiàn)在幾千種適應(yīng)市場(chǎng)需求的品種。隨著世界科技的快速進(jìn)展，很多產(chǎn)品正在向精密化、小型化、輕量化等方向進(jìn)展。因此，對(duì)產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量要求進(jìn)一步提高，這就需要與之相適應(yīng)的小型精密數(shù)控機(jī)床以滿(mǎn)意用戶(hù)的需求。目前市場(chǎng)的小型精密數(shù)控儀表車(chē)床主要已進(jìn)口為主，價(jià)錢(qián)昂貴，往往價(jià)格在50萬(wàn)元以上，像浙江省中小企業(yè)較多的省份，根本不適合用大規(guī)模推廣應(yīng)用；而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的單軸自動(dòng)儀表車(chē)床，可以用來(lái)加工鐘表、儀器等精密零件，但是對(duì)于瘦長(zhǎng)、簡(jiǎn)單的精密配件根本無(wú)法加工。為此，制造廠(chǎng)家不斷地尋求更加經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)加工簡(jiǎn)單、精密、瘦長(zhǎng)零件，特殊是在航天、航空、醫(yī)療設(shè)施、光學(xué)儀器儀表、鐘表、家電、微特電子、精密瘦長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工領(lǐng)域中。本工程依據(jù)數(shù)控儀表車(chē)床國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，通過(guò)在現(xiàn)有討論的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們我國(guó)對(duì)精密元件生產(chǎn)的需求。通過(guò)設(shè)計(jì)了高采用率切削裝置、微量精親密削的主軸內(nèi)置同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)送料系統(tǒng)、主軸分度，定位，鎖緊機(jī)構(gòu)，以及螺旋冷卻等系統(tǒng)，生產(chǎn)出功能化、智能化、高精度、穩(wěn)定好的高精度走心式數(shù)控儀表車(chē)床，適用于航天、航空、醫(yī)療設(shè)施、光學(xué)儀器儀表、鐘表、家電、微特電子、精密瘦長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工。工程所依據(jù)的技術(shù)原理：本工程為高效精密走心式數(shù)控儀表車(chē)床，適應(yīng)零件加工精密化的進(jìn)展趨勢(shì)，是單軸自動(dòng)儀表車(chē)床更新?lián)Q代產(chǎn)品。本工程產(chǎn)品主要有六局部組成：1、床身、防護(hù)罩，2、主軸電機(jī)（電主軸）,3、伺服電機(jī)及其掌握系統(tǒng)，4、潤(rùn)滑供油裝量，5、掌握系統(tǒng)（新代）、6、全自動(dòng)送料機(jī)等六大局部組成，在各方面均優(yōu)于單軸自動(dòng)車(chē)床。走心式車(chē)床電主軸相比傳統(tǒng)車(chē)床主軸有本質(zhì)的區(qū)分，性能更優(yōu)異，效率更高且具有高轉(zhuǎn)速、高精度，高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，適合加工瘦長(zhǎng)零件，自動(dòng)進(jìn)料，大批量多品種加工，電機(jī)的心軸是中空的，材料可從中間穿過(guò)，使加工時(shí)具有更高的同心度，自動(dòng)的材料裝夾更防止了由于手動(dòng)裝夾帶來(lái)的意外，平安性更高。電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也可通過(guò)變頻器調(diào)整在0~8000轉(zhuǎn)/分鐘。可實(shí)現(xiàn)重切削與精密加工，更可進(jìn)行分度，一機(jī)多用。本工程采納數(shù)控式自動(dòng)送料裝置與走心式數(shù)控儀表車(chē)床的掌握系統(tǒng)相連接,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，切削加工自動(dòng)化。走心式數(shù)控儀表車(chē)床的送料裝置電氣局部與走心式數(shù)控儀表車(chē)床的掌握系統(tǒng)相聯(lián)接，在一根料加工到最終時(shí)，送料裝置可以將無(wú)法加工的料頭拉回排出，自動(dòng)換上新的材料連續(xù)加工，實(shí)現(xiàn)“一人多機(jī)”加工模式，節(jié)省人力資源。工程的主要內(nèi)容：我們針對(duì)目前市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)數(shù)控儀表機(jī)床不能加工簡(jiǎn)單零件的特點(diǎn)，討論金屬切削加工工藝的共性，分析出典型簡(jiǎn)單零件加工對(duì)數(shù)控機(jī)床功能的要求；依據(jù)現(xiàn)有數(shù)控儀表車(chē)床的性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及局限性，分析兩種不同類(lèi)型機(jī)床工藝性能的共性與差異性；經(jīng)過(guò)詢(xún)問(wèn)、研討的結(jié)合市場(chǎng)需求的分析針對(duì)性的開(kāi)發(fā)出走心式與計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)相結(jié)合的數(shù)控機(jī)床。我們通過(guò)優(yōu)化走心式主軸及伺服電機(jī)掌握系統(tǒng)，使得工程產(chǎn)品電機(jī)高轉(zhuǎn)速達(dá)到12000轉(zhuǎn)/分，低噪音的電主軸提高了切削線(xiàn)速度，工件外表粗糙達(dá)RaO.8,并設(shè)計(jì)配備高速精密同步導(dǎo)套。使工程產(chǎn)品真正實(shí)現(xiàn)了功能化、智能化、高精度、穩(wěn)定性好。工程已解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：1、走心式數(shù)控車(chē)床的切削系統(tǒng)基于常規(guī)的走心式數(shù)控儀表車(chē)床由于結(jié)構(gòu)上的限制在加工時(shí)每根材料會(huì)產(chǎn)生140mm左右的料頭，從而產(chǎn)生巨大的鋪張。我公司的生產(chǎn)的走心式數(shù)控儀表車(chē)床設(shè)計(jì)可以將導(dǎo)套局部撤除，由主軸直接夾持材料進(jìn)行加工，并且床身上的Z軸導(dǎo)軌采納加特長(zhǎng)理，使主軸夾頭盡可能地靠近車(chē)刀，從而使料頭的鋪張縮短到50mni左右，同時(shí)也保證了零件的加工精度。2、實(shí)現(xiàn)送料機(jī)與機(jī)床的連接與連續(xù)加工通過(guò)對(duì)系統(tǒng)10點(diǎn)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)送料機(jī)與機(jī)床的連接。并實(shí)現(xiàn)零件的連續(xù)加工,在一根料加工到最終時(shí)，送料機(jī)可以將無(wú)法加工的料頭拉回排出，然后換上新的材料連續(xù)加工，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人換料。接料局部可安裝接料器，以實(shí)現(xiàn)一人操作、看護(hù)多臺(tái)機(jī)床的“一人多機(jī)”加工模式，為企業(yè)節(jié)省人力資源。3、X、Y、Z三軸垂直度。在裝配過(guò)程中，對(duì)X、Y、Z三軸相互的垂直度用千分表進(jìn)行校對(duì)，保證精度。4、X、Y、Z絲桿與導(dǎo)軌的平行度在裝配過(guò)程中，對(duì)X、Y、Z絲桿與導(dǎo)軌的平行度用千分表進(jìn)行校對(duì)，保證精度。5、螺旋環(huán)繞冷卻系統(tǒng)由于主軸溫度過(guò)高，增加了螺旋環(huán)繞冷卻系統(tǒng)，主軸內(nèi)置同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸的冷卻，螺旋環(huán)繞冷卻介質(zhì)經(jīng)過(guò)螺旋管道對(duì)軸心、轉(zhuǎn)子直接進(jìn)行冷卻，使得冷卻效果良好。工程的優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)一：工程產(chǎn)品采納了自主開(kāi)發(fā)的高采用率切削裝置，通過(guò)主軸直接夾持材料的方式進(jìn)行加工，提高了材料的采用率。單臺(tái)車(chē)床（15萬(wàn)）一年可為企業(yè)節(jié)省本錢(qián)L8萬(wàn)元以上。目前，常規(guī)的走心式數(shù)控儀表車(chē)床由于受到Z軸導(dǎo)軌的長(zhǎng)度及支架的結(jié)構(gòu)限制，材料由主軸進(jìn)行夾持，并通過(guò)車(chē)床支架上安裝的同步導(dǎo)套，與車(chē)刀相連接進(jìn)行加工，但由于精密零件一般采納材料價(jià)格昂貴，假如采納現(xiàn)有的儀表車(chē)床，由于受到了導(dǎo)套的限制（同步導(dǎo)套本身就具有70MM左右長(zhǎng)度），造成140mm的料頭材料鋪張，導(dǎo)致材料的采用率不高，在生產(chǎn)過(guò)程中造成極大的鋪張現(xiàn)象，如圖1所示：本工程依據(jù)原材料鋪張嚴(yán)峻的狀況，對(duì)現(xiàn)有的切削裝置進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)主軸和主軸導(dǎo)軌進(jìn)行加長(zhǎng)設(shè)計(jì)，以及數(shù)控車(chē)床支架的孔徑進(jìn)行改良，適合同步導(dǎo)套加工，也適合撤除同步導(dǎo)套，由主軸直接夾持材料主軸夾頭直接通過(guò)車(chē)床支架與車(chē)刀相接觸加工的兩種加工方式進(jìn)行加工，使生產(chǎn)中產(chǎn)生的料頭縮短到50mm左右，從而大大提高了材料采用率，節(jié)省了大量資源，設(shè)計(jì)后的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)如圖2所示：例如：按一般材料規(guī)格為0122000mm/根，價(jià)格：40元/根，其他公司生產(chǎn)的走心式數(shù)控車(chē)床所產(chǎn)生的料頭為140mm左右，而我公司所設(shè)計(jì)的走心式數(shù)控車(chē)床料頭僅為50mm左右，多采用了90mm的材料。按每天每臺(tái)車(chē)床加工30根料計(jì)算，可節(jié)省3090mm=2700mm的材料。每天可節(jié)省1根半左右的材料，也就是每天節(jié)省了50元左右，一臺(tái)機(jī)床一年可為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)本錢(qián)1.8萬(wàn)元，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。優(yōu)勢(shì)二：采納微量精親密削的主軸內(nèi)置同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)，提高了主軸的動(dòng)態(tài)性能。同時(shí)一，本工程通過(guò)在主軸內(nèi)置同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)主軸有本質(zhì)的區(qū)分，具有高轉(zhuǎn)速、高精度，高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。適合加工瘦長(zhǎng)軸零件，自動(dòng)進(jìn)料,大批量多品種加工。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軸是中空的，材料可從中間穿過(guò)，具有更高的同心度，配備氣動(dòng)裝夾裝置防止了手動(dòng)裝夾帶來(lái)的意外，平安性更高。主軸內(nèi)置同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可使主軸轉(zhuǎn)數(shù)在0?8000轉(zhuǎn)/分鐘，實(shí)現(xiàn)精密重切削的加工。微量精親密削的主軸內(nèi)置同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)，可以明顯提高主軸的動(dòng)態(tài)性能和加工精度。優(yōu)勢(shì)三：自主開(kāi)發(fā)了走心式數(shù)控儀表的自動(dòng)送料系統(tǒng)，送料機(jī)構(gòu)、行程開(kāi)關(guān)由數(shù)控系統(tǒng)掌握，大幅度提高設(shè)施的自動(dòng)化程度，大大提高了生產(chǎn)效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的送料裝置是機(jī)械式的，由線(xiàn)的一頭固定在祛碼上，由祛碼拉動(dòng)棉線(xiàn)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪繞回另一線(xiàn)頭固定在頂料桿，以實(shí)現(xiàn)送料,一根料加工完后需要人工換料。本工程采納數(shù)控式自動(dòng)送料裝置與走心式數(shù)控儀表車(chē)床的掌握系統(tǒng)相連接，在數(shù)控操作系統(tǒng)中將相應(yīng)的送料程序編入系統(tǒng)即可進(jìn)行自動(dòng)送料，實(shí)現(xiàn)切削加工自動(dòng)化。走心式數(shù)控儀表車(chē)床的送料裝置電氣局部與走心式數(shù)控儀表車(chē)床的掌握系統(tǒng)相聯(lián)接，并裝有行程開(kāi)關(guān)。在一根料加工到最終時(shí)，相應(yīng)的裝置觸遇到行程開(kāi)關(guān),給與掌握系統(tǒng)信號(hào)，系統(tǒng)發(fā)出命令道送料裝置，送料裝置可以將料頭拉回排出，排出口也裝有行程開(kāi)關(guān)，料頭落下時(shí)觸遇到行程開(kāi)關(guān)，發(fā)給系統(tǒng)命令，系統(tǒng)又發(fā)出命令給送料裝置，自動(dòng)換上新的材料連續(xù)加工，實(shí)現(xiàn)“一人多機(jī)”加工模式,節(jié)省人力資源。優(yōu)勢(shì)四：自主開(kāi)發(fā)了走心式的電主軸分度，定位，鎖緊機(jī)構(gòu)，以及螺旋冷卻系統(tǒng)。通用數(shù)控車(chē)床的主軸只能用于車(chē)削，由于一般數(shù)控車(chē)床電主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)限制，只能進(jìn)行轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整（500?8000轉(zhuǎn)/分）沒(méi)有分度，定位等功能，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)側(cè)銃，該工程的主軸具有分度，定位鎖緊功能，主軸與數(shù)控掌握系統(tǒng)連接可通過(guò)系統(tǒng)發(fā)送命令給變頻器從而轉(zhuǎn)變電機(jī)內(nèi)部電流進(jìn)行分度，定位，并可通過(guò)系統(tǒng)命令給主軸定位系統(tǒng)命令進(jìn)行機(jī)械定位，分度增加了數(shù)控車(chē)床的加工范圍，定位鎖緊使側(cè)銃加工具有高精度，以及側(cè)銃的重切削加工。由于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高，簡(jiǎn)單產(chǎn)生熱量，一般主軸通過(guò)風(fēng)扇冷卻，冷卻效果不明顯，使電機(jī)工作連續(xù)時(shí)間大大縮短，本工程的電主軸內(nèi)置螺旋管道，由冷卻介質(zhì)（水或油）通過(guò)螺旋管道進(jìn)行冷卻，冷卻效果良好，使電主軸可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工