斜床身數(shù)控車床在使用中的優(yōu)勢分析

1、斜床身數(shù)控車床在使用中的優(yōu)勢分析謝黎明，邢冠梅蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院730050摘要：我國是一個制造業(yè)大國，尤其是在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，我國長期發(fā)揮重 要的作用，而且在國際事務(wù)中也發(fā)揮了較大的作用，機(jī)械制造業(yè)就是其中之一。 隨著我國的機(jī)械加工走向數(shù)字化，以及全自動的發(fā)展趨勢，越來越多的數(shù)控車 床引入到該行業(yè)中，并為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。斜床身數(shù)控車床就是一種比較 全面的精密型數(shù)控車床，不僅有較高的精度，而且還比較耐用，不僅外觀好， 而且有較好的實用性，具有走刀機(jī)與走心機(jī)等多個方面的優(yōu)勢。所以，該類設(shè) 備在我國的航空、電子、鐘表等領(lǐng)域內(nèi)廣泛適用，尤其是其中的高精度、多批 量、外形復(fù)雜的零件，我們更

2、要采用此類機(jī)床進(jìn)行加工，以保證制造出的零件 可以達(dá)到要求的精度。本文主要是通過比較斜床身數(shù)控機(jī)床和平床身數(shù)控機(jī)床， 進(jìn)而分析斜床身數(shù)控車床的優(yōu)勢所在。關(guān)鍵詞：斜床身；數(shù)控車床；使用;優(yōu)勢分析1. 定義隨著制造業(yè)對產(chǎn)品的精度越來越高，在新世紀(jì)數(shù)控機(jī)床問世了，其主要出 發(fā)點(diǎn)是解決各種機(jī)械零件的自動加工以及精加工等相關(guān)問題。再往后，不少專 業(yè)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)一些以往的數(shù)控車床往往不具備足夠的加工精度，或者達(dá)不到 應(yīng)有的加工要求，所以不斷地尋找新的問題的解決方案。為此，有一些地方引 入了斜床身數(shù)控車床，這是一種精度很高，效率良好的自動化機(jī)床，在機(jī)床上， 不僅僅含有多工位刀塔或動力刀塔，而且機(jī)床的加工精度較

3、好，可以對直線圓 柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等 相對比較復(fù)雜的工序進(jìn)行加工， 所以它們有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，它們最大的好處就在丁可以大 規(guī)模地應(yīng)用丁生產(chǎn)批量的 復(fù)雜零件，并且從中獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。2. 斜床身數(shù)控車床的基本情況介紹2.1斜床身的總體情況在實際進(jìn)行切削加工時，斜床身數(shù)控車床擁有選配動力刀具功能以及8工位轉(zhuǎn)塔刀架，所以它在不同產(chǎn)品的加工中都可以發(fā)揮重要的作用，尤其在多種產(chǎn)品、中小批量產(chǎn)品的加工中相對適用；特別是在復(fù)雜、高精度零件明顯具備其他產(chǎn)品不具備的優(yōu)勢。2.2斜床身數(shù)控車床試運(yùn)轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備在使用前，斜床身數(shù)控車床要先通過幾何精度檢驗合格，然后再活理整機(jī)。

4、具體地，就是要利用含有活洗劑的棉布或綢布來活洗，這一階段不得使用棉紗或紗布，以免出現(xiàn)機(jī)器卡阻現(xiàn)象，也就是說要把斜床身數(shù)控車床在出廠時為保護(hù)導(dǎo)軌面和加工面而涂上的防銹油或防銹漆活洗掉，同時洗干凈外表面的灰塵。與此同時，在各滑動面及工作面涂上廠家指定的潤滑油。與此同時，還要仔細(xì) 檢查斜床身數(shù)控車床各部位是否已經(jīng)根據(jù)相關(guān)要求把油加滿了，冷卻箱中的冷卻液是否充足。機(jī)床液壓站、自動問潤滑裝置的油是否可以達(dá)到油位批示器規(guī)定的部位。同時對電氣控制箱中各開關(guān)及元器件是否正常，各插裝集成電路板是否正常運(yùn)作進(jìn)行檢查。通電以后，我們還要啟動集中潤滑裝軒，以保證潤滑部位及潤滑油路上有足夠的潤滑油，以做好該機(jī)床在使用前

5、的一系列準(zhǔn)備工作。2.3斜床身數(shù)控車床的安裝斜床身數(shù)控車床放在基礎(chǔ)之上，必須要在自由狀態(tài)下找平并通過地腳螺栓鎖緊。就普通機(jī)床而言，其水平儀讀數(shù)不會高于0.04/1000mm ,而如果是高 精度的數(shù)控機(jī)床，水平儀也不會高于 0.02/ 1000mm。在對安裝精度進(jìn)行測量 時，我們往往要在恒定的溫度下進(jìn)行，測量工具要經(jīng)過一段時間定溫以后再使 用。斜床身數(shù)控車床在安裝時，要盡可能地減少數(shù)控機(jī)床造成強(qiáng)迫變形的安裝 方法。斜床身數(shù)控車床安裝時不可以隨便地把機(jī)床的某些部件拆下，如果拆下 了某些部件，很有可能會造成數(shù)控車床內(nèi)應(yīng)力要再一次進(jìn)行分配，從而對機(jī)床 精度造成影響。3. 斜床身與平床身數(shù)控機(jī)床比較在國

6、內(nèi)，常見的數(shù)控機(jī)床有二種：平床身數(shù)控車床，也叫經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床， 或者也稱之為簡易型數(shù)控機(jī)床，另外有一種是斜床身數(shù)控機(jī)床，也叫普及型數(shù) 控車床和全功能數(shù)控車床。根據(jù)我們對二種數(shù)控機(jī)床的分析，不難發(fā)現(xiàn)斜床身 數(shù)控車床相比平床身數(shù)控車床。從使用角度來看，盡管平床身數(shù)控車床和斜床 身數(shù)控車床都可以用來進(jìn)行數(shù)控車削，但是所能加工的零件規(guī)格不一樣。數(shù)控 機(jī)床主要是為了實現(xiàn)現(xiàn)代化的批量生產(chǎn)而出現(xiàn)的，其最大的特點(diǎn)就是自動化， 減少了大量的重復(fù)的人工勞動。平床身數(shù)控車床都是通過普通車床進(jìn)行簡單數(shù) 控改造而形成的，所以他們往往難以進(jìn)行自動化控制。而斜床身數(shù)控車床則不 同，它們主要是依據(jù)數(shù)控加工的基本原理而設(shè)計的，

7、有較強(qiáng)的針對性，在機(jī)床 的布局、剛性、精度，以及排屑能力方面，相對于平床身數(shù)控機(jī)床而言，都有 明顯的改進(jìn)。而這些優(yōu)勢是在設(shè)計時就被賦予了的，無法通過后面改進(jìn)而獲得。 具體的，我們可以詳見下圖1和圖2。圖1斜床身數(shù)控機(jī)床圖圖2平床身數(shù)控機(jī)床圖3.1機(jī)床布局對比從二種數(shù)控車床的布局來看，平床身數(shù)控車床的最大特點(diǎn)就是兩根導(dǎo)軌所在 平面與地平面是保持相互平行的，而斜床身數(shù)控車床則不同，其兩根導(dǎo)軌所在 平面則與地平面是相交的，而且還會呈現(xiàn)一個斜面，此傾斜角可以是30 0 ,45600 ,75°不等。根據(jù)二類機(jī)床的側(cè)面情況，我們可以發(fā)現(xiàn)平床身數(shù)控車床的床 身是四方形的，斜床身數(shù)控車床的床身是直角

8、三角形的。從這一點(diǎn)來看，我們 很明顯可以發(fā)現(xiàn)在相同導(dǎo)軌寬度的情況下，斜床身的X向拖板相對丁平床身來看，會更長，也就是說可以安排更多的刀位數(shù)。3.2切削剛性對比從切削性能來看，斜床身數(shù)控車床的截面積往往要大于同規(guī)格的平床身，也 就是說其抗彎曲和抗扭能力更強(qiáng)。斜床身數(shù)控車床的刀具都是從工件的斜上方 往下切削的，切削力可以和工件的重力在方向上保持一致，因此主軸可以保持 相對平穩(wěn)的運(yùn)動，難以造成切削振動，而平床身數(shù)控車床則不同，刀具與工件 產(chǎn)生的切削力往往是與工件保持垂直狀態(tài)，較易引起振動。3.3機(jī)床加工精度對比對于數(shù)控車床而言，其傳動絲桿都是高精度的滾珠絲桿，絲桿與螺母之間存 在不大的傳動間隙，但也

9、并不意味著不存在間隙。然而，只要是存在間隙，當(dāng) 絲桿向著一個方向運(yùn)動后再反向傳動時，就會出現(xiàn)反向間隙，有反向間隙就必 定要對重復(fù)定位精度造成影響，并最終降低加工精度。斜床身數(shù)控車床的布局 則不同，它直接可以對X方向滾珠絲桿的間隙產(chǎn)生影響，重力將直接對絲桿的 軸向產(chǎn)生作用，從而保證傳動時的反向間隙是零。而平床身數(shù)控車床的X方向絲桿未受到X軸向重力的影響，所以難以直接消除間隙。這也就足以說明以斜 床身數(shù)控車床在加工精度上比傳統(tǒng)的平床身機(jī)床有優(yōu)勢。3.4排屑能力對比考慮到重力的影響，斜床身數(shù)控車床難以產(chǎn)生纏繞刀具，而且在排屑中往往 會占據(jù)一定的優(yōu)勢；而且還配合中置絲桿和導(dǎo)軌防護(hù)飯金，從而達(dá)到避免切屑

10、 在絲桿和導(dǎo)軌上堆積的現(xiàn)象。大多數(shù)的斜床身數(shù)控車床都會設(shè)計一個自動排屑 機(jī)，該部件的主要作用就是自動活除切屑，并增加工人的工作時間。而平床身 受到結(jié)構(gòu)的限制，往往難以再增加一個自動排屑機(jī)。3.5自動化生產(chǎn)對比對于數(shù)控機(jī)床。無論是增加刀位數(shù)，還是配置自動排屑機(jī)，其最終的目的 就是要進(jìn)行自動化生產(chǎn)。在未來，數(shù)控機(jī)床將會出現(xiàn)一人值守多臺機(jī)床的現(xiàn)象。斜床身數(shù)控車床會再增加一個銖削動力頭、自動送料機(jī)床或者機(jī)械手，同時還 會自動上料，一次裝夾完成工件的所有施工工序，自動把料下下來，并自動排 屑，也就是要發(fā)展成高效的全自動的無人需要管理的數(shù)控機(jī)床。所以，平床身 數(shù)控車床要想實現(xiàn)自動化在結(jié)構(gòu)上不具備優(yōu)勢。3.

11、6制造成本對比盡管斜床身數(shù)控車床從許多方面來看，比平床身數(shù)控車床先進(jìn)，但是在市場上卻未有很好的反響。究其原因，主要就在于平床身數(shù)控車床往往價格不高，而且生產(chǎn)快，所以能夠許多中低消費(fèi)群體的宵睞，尤其是小工廠，小作坊。相對而言，斜床身數(shù)控車床就明顯在制造上難度有所增加，而且床身也比較重，X向還要有伺服電機(jī)帶剎車功能，其最大的不利因素還就是制造成本高。所以，按照我國的制造業(yè)的實際情況，大多數(shù)企業(yè)只是需要加工中低端產(chǎn)品，對機(jī)床 精度沒有太高的要求，購買機(jī)床時主要還是考慮了價格因素。4. 斜床身數(shù)控車床在使用中的優(yōu)勢分析根據(jù)上面的分析，我們得出斜床身數(shù)控機(jī)床有以下的一些優(yōu)勢是值得我們注意的。4.1能夠加

12、工高精度產(chǎn)品對于數(shù)控機(jī)床的拖板傳動絲桿而言，基本上都是高精度的滾珠絲桿，絲桿與螺母之間往往存在一定的間隙，所以絲桿向著一個方向運(yùn)動后再反向傳動時，就會產(chǎn)生反向間隙而影響最后的加工精度。而斜床身的數(shù)控機(jī)床在重力的作用 下將會直接作用于絲桿的軸向，傳動時往往難以出現(xiàn)反向間隙。例如，我們可 以找一個普通螺母與螺絲，豎直向上，擰動螺絲，然后再反向退回來，就會發(fā) 現(xiàn)螺母始終從一邊壓著絲桿，這樣就產(chǎn)生不了反向間隙，如果我們讓螺母與螺 絲平放，就難以產(chǎn)生這樣的效果。4.2:機(jī)床剛性好，切削時不易引起振動。斜床身數(shù)控機(jī)床的刀具在切削時，往往是位于工件的斜上方，切削力與主軸 工件形成的重力是一致的，所以主軸運(yùn)轉(zhuǎn)

13、會比較穩(wěn)定，彳艮難出現(xiàn)切削振動的現(xiàn) 象。而普通數(shù)控車床則不然，它們在作業(yè)時，刀具與工件產(chǎn)生了向上的切削力， 與主軸工件產(chǎn)生了不一致的重力，所以很容易就會產(chǎn)生振動，發(fā)出較大的噪音， 并且最終影響機(jī)床的剛性和使用壽命。4.3斜床身數(shù)控機(jī)床的其他優(yōu)勢根據(jù)我們前面的分析，我們發(fā)現(xiàn)斜床身數(shù)控車床主要是在精密復(fù)雜的各種回 轉(zhuǎn)體零件的多品種，中小批量加工中使用。與此同時，我們還可選配液壓卡盤 及尾座，以達(dá)到自動上下料，選配好系統(tǒng)及功能部件一次夾持可實現(xiàn)車削及鐵 削功能等。可以在內(nèi)圓、外圓、臺階、錐面、球面、溝槽、各種螺紋和復(fù)雜曲 面的加工上獲得一定的優(yōu)勢，同時還可以進(jìn)行各類高溫合金、鈦合金、耐熱合 金、不銹

14、鋼、鑄鐵、鑄鋼等材料的鑄鍛件毛坯件的各類加工。對于鑄造件而言， 先要進(jìn)行回火，消除內(nèi)應(yīng)力，X、Z軸導(dǎo)軌使用的是線性導(dǎo)軌，對于整個切削過 程，還要進(jìn)行直線度校正，以此來保證機(jī)床運(yùn)動精確度和保持切削產(chǎn)品的精度。 最后，斜床身數(shù)控車床還具有良好的可靠性，剛性，精度，較長的壽命，加工 速度快，可以對各種難以加工的材料進(jìn)行粗、細(xì)、精加工。斜床身數(shù)控車床主 軸拖動扭短大，而且轉(zhuǎn)速高等。這一切優(yōu)勢都極有利于其開展切削工作。5. 結(jié)束語根據(jù)筆者在本文中對斜床身數(shù)控機(jī)床的分析，我們發(fā)現(xiàn)在社會深刻變革的 形勢下，制造業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，由以往只是依靠傳統(tǒng)的手工加工，轉(zhuǎn) 向了現(xiàn)代的數(shù)控加工，不僅提高了加工精度，

15、也縮短了加工時間，同時還改善 了作業(yè)環(huán)境，這確實是一大奇跡。筆者作為機(jī)床從業(yè)人員，認(rèn)為我們要用全面 發(fā)展的觀點(diǎn)看待這一產(chǎn)業(yè)。全球制造業(yè)都在不斷變化著，從天上的飛船，到地 下的高鐵，可以說這一切變化都對我們的生活方式帶來了較大的變化。在高科 技引領(lǐng)時代的情況下，像斜床身數(shù)控機(jī)床這類高精度的機(jī)床肯定是未來加工業(yè) 的發(fā)展趨勢。所以，我們一定要學(xué)會使用先進(jìn)的加工工具，了解其性能，并最 終為在未來加工出更多的質(zhì)量優(yōu)良，價格低廉，產(chǎn)量高的機(jī)械產(chǎn)品做出應(yīng)用的 努力。參考文獻(xiàn)1 任愛華，周宏.H187凸輪軸斜頭架磨床的數(shù)控改造J.煤礦機(jī)械.2012(05)2 馬林聯(lián).BEIJING-FANUCOi-MA數(shù)控系統(tǒng)在X53T立式鐵床數(shù)控改造中的應(yīng) 用J.煤礦機(jī)械.2011(03)3 冷玉國，靳丹有.斜導(dǎo)軌床身類鑄件氣孔產(chǎn)生的原因及改進(jìn)措施J.中國