数控立式车床的模块化结构

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随着机床相关技术的发展，数控立式车床的结构也在不断发展，其模块化结构必须体现增加功能，扩大工艺性能，提高控制的自动化水平。为了减少加工新零件的专用工艺设备和安装调整时间，应增加多用途刀架、刀库和直接检验零件尺寸的检测装置等（这些均代表数控立式车床模块化的发展趋势）。本文将基于某厂数控立式车床系列的结构，阐述数控立式车床模块化结构的实现过程。
　　1工作台模块工作台模块的横系列模块化按用途不同分为一般工作台、分度工作台、移动工作台和交换工作台。而其纵系列模块化则按加工直径的不同，从125Ctam到3150mm分为5个区段，因此每一种横系列工作台均有5个纵系列模块。
　　为了能够方便地加工工件的端面、侧面以及与毛坯回转轴线不同轴的孔，可在一般工作台的基础上增设工作台分度装置，从而得到分度工作台结构模块。
　　分度装置包括花盘补充拖动装置、回转读数传感器以及花盘定位夹持器。为使刀具能作三维移动，就要设计可移动工作台。在制造柔性加工单元和柔性加工系统时，为了自动交换工件，应增加拖换台、存贮台和找正台，形成可交换工作台。工作台横系列的结构模块主要是增加机床功能，满足工作台多用途的需要。
　　2刀架模块刀架模块的基础件为焊接件。在进行刀架的纵系列模块化时，考虑的主要因素是最大切削力的影响。
　　加工直径为1250mm以下时规范为一种规格的模块，加工直径为1250mm到3150mm时，其最大切削力变化刀架横系列模块化时按其功能不同可分为车刀架和车铣刀架，其中车刀架的装刀和刀具夹紧如果是手工进行，采用四方或六方刀台转位型车刀架；如果是自动夹紧刀具，则采用单刀自动夹紧型车刀架。单刀自动夹紧型车刀架有非旋转型车刀架和旋转型车刀架两种，为扩大机床的工艺性能，若在垂直车刀架上装铣削功能头，则只能用刀具旋转型车刀架。刀架横系列结构模块的形成主要是适应机床自动化程度及满足机床功能的需要。
　　3支承模块支承模块主要有立柱、横梁和滑座模块，其基础件均为数控立式车床的大件，由铸造而成。因此支承模块的模块化主要考虑大件模块化，模块化的目的是扩大机床工作空间，使机床的规格在保证机床刚度的前提下具有变化的可能性。
　　立柱的横系列模块化主要根据加工高度的变化分为基型、轻型和加高型3种；横梁的横系列模块化主要根据刀架在水平方向的移动范围而定。由于刀库安装在横梁体上，刀库的安装影响了刀架沿水平方向的移动行程，因此根据刀库安装与否和安装位置，横梁长度应有所变化。例如，若横梁右边装刀库，则其右边需相应加长。滑座的作用主要是支承刀架，不影响机床的加工范围，其用途比较单一，因此没有发展横系列的必要。
　　立柱和横梁在其加工直径范围内，刚度变化较大，分别规范为5个纵系列模块。其中横梁体采用箱形结构，而其纵系列模块的背部结构则依次加大。滑座纵系列模块由于其刚度变化不大，仅分两种截面，加工直径为1250mm以下时规范为一种规格的模块，加工直径为1250mm到3150mm时，规范为另一种规格的模块。
　　不大，规范哝一种规格的模块。疆以孤伽也PushingH块化的初级阶段主要是大件模块化，武重厂以前的立式车床模块化设计基本上处于这一水平。
　　4传动模块传动模块主要有主变速箱、垂直和水平进给箱、横梁升降箱等模块，其传动结构比较成熟，不宜发展结构不同的横系列产品。其纵系列模块化主要考虑由动力引起的强度和刚度问题，由于传动功率的差异，加工直径为1250mm以下时规范为一种规格的模块，加工直径为1250mm到3150mm时规范为另一种规格的模块。
　　对于横梁升降箱模块，在机床加工范围内，机床的最大加工高度有4种，对应的横梁升降行程也不同，但只需更换丝杆即可通用。故横梁升降箱模块只需一种规格。
　　5辅助模块和监测模块辅助模块和监测模块均为具有独立性的功能单元，可以任选，易于拼组和搭配，主要作用是扩大机床功能，增加自动化程度，提高加工效率。对于铣头、防护罩、拖线装置可实现部件模块化；对工件测量装置、机内对刀装置、刀具监控装置可实现功能单元模块化。
　　对自动换刀装置，根据用途和性能不同，可发展横系列模块。如果仅需车刀实现自动换刀，则采用圆盘式刀库；若车刀和铣刀均需自动更换，则采用双层圆盘刀库，且上层存放4~6把非旋转式刀具（夹刀器），下层（上接第34页）内容的图形文件（。dwg）。装载并运行上述程序，即在命令行键入*（load*profile.lsp*）*回车，再键入profile，可连续运行直至得到齿轮的全部齿廓，如（c），（b）为轮齿形成过程中的画面。
　　2通过对自动生成的实体齿轮的转换，生成渐开线齿轮的全部齿廓的方法一般具备自动生成实体齿轮功能的软件，www.vtoall.com都可用于这一类方法。我们以北航开发的一种实体造型软件caxa-V2为例加以说明。
　　在其实体造型环境，点击工具项里齿轮图标后，在出现的对话框中，指定齿数、齿形、压力角和分度圆的半径等，就可生成相应的实体齿轮，然后存盘。
　　在其绘图环境，把相应的实体齿轮转换为所需的多面视图，就可直接生成齿轮的全部齿廓。
　　存放直径较小的刀杆和铣刀。对柔性加工单元所需的大容量铣刀库则采用回转式拖链刀库，并配以机械手来实现刀具自动更换。
　　辅助模块和监测模块最能体现立式车床的发展水平。随着现代技术的发展，在进行立式车床模块化设计时，辅助模块和监测模块的模块化是应当得到重视的。
　　数控立式车床的模块化设计最终体现在模块化结构上，对于每一功能模块均有不同用途和不同结构的结构模块存在，这些结构模块的集合构成了数控立式车床的模块库。从功能的角度看，机械产品的功能都可分解为传动、执行、支承、辅助和监测等分功能，设计的目的就是要实现从功能到结构的转化。与此相适应，机械产品的结构也可由传动模块、执行模块等模块组成，对于不同的模块采用不同的模块化方法，做到传动模块通用化，执行模块扩展化，支承模块可调化，辅助、监测模块自控化，才能真正体现模块化设计的优势。