數(shù)控車床尾座的改進(jìn)設(shè)計(jì)與分析

1、數(shù)控車床尾座的改進(jìn)設(shè)計(jì)與分析摘要:本文認(rèn)真分析了數(shù)控車床的各個(gè)裝配組件的零件加工精度，尤其對(duì)數(shù)控車床尾座體的應(yīng)用執(zhí)行軟件(COSMOSWorks)做了精確的有限元研究，找到了其回轉(zhuǎn)精度不穩(wěn)定的內(nèi)在原因，同時(shí)對(duì)數(shù)控車床尾座體進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，解決了數(shù)控機(jī)床尾座體在生產(chǎn)和工作中的實(shí)際問題，意義重大。關(guān)鍵詞:COSMOSWorks數(shù)控車床尾座體回轉(zhuǎn)精度數(shù)控車床的工作者對(duì)簡(jiǎn)式數(shù)控車床和全功能數(shù)控車床的操作過程中,他們最關(guān)心和關(guān)注的就是機(jī)床自身的精度(數(shù)控機(jī)床的硬件指標(biāo))以及這些指標(biāo)下的可以保證實(shí)現(xiàn)的加工精度。數(shù)控機(jī)床由諸多功能部件組成，其中，尾座是機(jī)床中最重要的核心部件之一。檢驗(yàn)機(jī)床的一項(xiàng)重要指標(biāo)

2、就是對(duì)數(shù)控機(jī)床的尾座幾何精度的檢查。如表1所示，根據(jù)“GB1853徽控車床精度檢驗(yàn)”標(biāo)準(zhǔn)，其中允許誤差就對(duì)數(shù)控機(jī)床的尾座的要求精度。我們發(fā)現(xiàn)，近期的企業(yè)生產(chǎn)的CK3160型號(hào)的全功能數(shù)控車床系列產(chǎn)品，在不固定的時(shí)間段內(nèi)，對(duì)機(jī)床的整機(jī)檢驗(yàn)指標(biāo)-允許誤差這項(xiàng)指標(biāo)的精度不夠穩(wěn)定，而且就對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的使用過程中也存在忽好忽壞的精度問題。為此，我們對(duì)數(shù)控機(jī)床CK系列產(chǎn)品展開了詳細(xì)的分析與研究。1尾座的主要分件加工精度分析1.1尾座套筒的加工精度分析尾座的套筒外圓的同軸度為0.005mm相對(duì)于外圓來說，莫氏錐孔都有有形位上的要求，這些設(shè)備部件主要通過高精度的大型設(shè)備來加工制造，最終目標(biāo)就是要保證套筒零件

3、的加工精度值。1.2對(duì)尾座體部件的加工精度分析其中對(duì)尾座體套筒孔平行度（相對(duì)于底面）、底面的平面度以及對(duì)個(gè)長的圓度和尺寸公差等均有嚴(yán)格的規(guī)定和要求。其中，為了保證了套筒孔相對(duì)于底面的位置精度，我們引入了精鏜工序流程。為了保證底面的平面度，我們采用了坐標(biāo)鏜床的精鏜銑工序來保障其精度要求。同時(shí)，還通過珩磨工序來保證尾座體套筒孔的形狀公差與尺寸。設(shè)計(jì)的最初我們這樣定義，即要求尾座體和套簡(jiǎn)的二者之間配置和配合的最大間隙為0.01mm0.02mm。為了使加工精度均符合圖紙要求，我們需要首先對(duì)尾座體進(jìn)行精確加工。加工合格后，才能保證尾座體的套筒孔徑的精度值達(dá)一定的尺寸要求。再以加工好的尾座體的套筒孔徑為基

4、礎(chǔ)，配制和制造套筒外徑，這樣加工完的尾座體與套簡(jiǎn)經(jīng)層層測(cè)試和檢驗(yàn)，從組件到分件均符合要求。2尾座裝配結(jié)構(gòu)的分析般情況下，尾座體主要用幾個(gè)螺栓將其連接在尾座的底板下方。通過螺桿和壓板，尾座底板與床身的導(dǎo)軌一同固定，由于空間結(jié)構(gòu)的束縛和限制，在尾座體上緊緊貼著壓緊螺母，由壓緊螺母直接壓緊和固定。雖然壓緊螺母的作用是為了壓緊尾座底板，但最終受力的卻是尾座體，這是由于這個(gè)原因最終導(dǎo)致了機(jī)床在使用過程回轉(zhuǎn)精度的問題的發(fā)生。3尾座體的受力分析3.1對(duì)尾座體的受力狀況進(jìn)行有限元分析對(duì)尾座體的受力狀況進(jìn)行有限元分析，我們主要采用應(yīng)用p采用COSMOSWorks分析軟件，對(duì)有限元模型進(jìn)行力學(xué)模擬分析，尾座體的部

5、分區(qū)域發(fā)生了扭曲和變形，問題嚴(yán)重。這說明：尾座被裝配到機(jī)床上后，由于尾座體的受力，使其自身扭曲、變形，其中套筒安裝孔和底面都在長向上也隨之發(fā)生了形變。3.4結(jié)論通過以上的模擬和分析，筆者認(rèn)為當(dāng)尾座被安裝至機(jī)床后，其幾何精度（物理精度）的誤差是由于尾座的不合理組織結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致。套筒與尾座體二者在沒有裝配到機(jī)床之前，其所有加工精度的指標(biāo)是符合要求的。由于沒有外力的作用，其身不會(huì)產(chǎn)生形變，因此，此時(shí)機(jī)床的加工精度會(huì)在小范圍內(nèi)變化，套筒與尾座體二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)靈活，各自完成各自的功能。但是，當(dāng)尾座體按結(jié)構(gòu)裝夾后，為了將尾座體夾緊、固定在尾座底板上，尾座體自身受到了四周夾緊力的作用。這就直接導(dǎo)致了尾座體的行變

6、，就連套筒也受其影響，產(chǎn)生物理變形，因此致使套筒與尾座二者的配合受到阻滯，使得范圍內(nèi)的幾何精度無法得到保證，如表1所示的。4尾座的裝配結(jié)構(gòu)改進(jìn)通過第3節(jié)的分析，我們找到了機(jī)床尾座體變形、幾何精度得不到保障的原因。為了使尾座體裝配至機(jī)床后不發(fā)生以上的形變，最簡(jiǎn)單和直接的方法就是使得尾座體在工作狀態(tài)過程中，不受力的作用。經(jīng)過對(duì)比和分析，我們?cè)谖沧w上增加了空心套與平墊的方法。空心套和平墊的使用，使得螺母通過螺桿旋緊在空心套上，而不是尾座體。直接受力的物體是空心套，這樣使尾座底板即固定在床身導(dǎo)軌上的，也達(dá)到了目的。5裝置改進(jìn)后的效果通過空心套與平墊的引入，使得前面的問題迎刃而解。并且采用了新結(jié)構(gòu)的夾緊裝置，尾座裝配至機(jī)床后，尾座