重型卧式车床及轧辊车床数控化改造设计

　　对原有的重型卧式车床及轧辊车床进行现代化的数控改造是一条投资少、见效快、成效显著的捷径。用户厂要求数控改造后的重型卧式车床及轧辊车床，既要适用于材质为普钢、锻钢、合金铸铁、高速钢、高铭钢等轧辊的粗、精加工工序的高效重负荷切削，又要能完成外圆、内孔、端面、锥面、内外螺纹、圆弧及各种曲线复合孔f的高精度、低粗糙度的高效自动切削。

　　(1 )普通型与全新数控型重型卧式车床及轧辊车床的主参数、主传动转速范围基本一致。

　　(2 )纵、横向进给量范围:普通型 : 进给范围窄，且为有级变速，完成进给量运动和车削螺纹运动，依靠主传动、进给箱、光杠、丝杠、溜板箱、刀架等部件多组变速机构联动来实现。完成快速移动需要有专门的快速电机驱动，且速度是数控机床的一半。

　　全新数控型:进给范围宽，无级变速，可根据需要任意调整，各种进给加工运动均为分离传动，各运动轴线都有自己的交流伺服驱动电机、机械降速系统，结合主轴所配置的旋转位置编码器，在数控系统统一控制下完成主轴、纵向Z轴、横向X轴组合进给运动。快速移动速度是普通型的2倍，同时也就意味着空行程的运动效率提高了2倍，辅助准备时间缩短了一半。

　　(3 )切削加工原理(以加工冶金轧辊上的复杂孔型为例):普通 型 : 加工时需用各类成型样板刀具用已加工完的工件去找正待加工工件孔型进行对辊车削加工，效率低，精度差。加工的圆弧过渡曲线尺寸、轮廓精度不稳定、效率低，难以适应孔型多变的要求。

　　全新数控型:加工时由数控程序控制X轴、2轴插补联动和主轴S转速自动变换，带动可转位刀头完成平面坐标系内任意孔型曲线的加工，效率高精度高。任意孔型的变化，只要改变加工程序即可适应。

　　从以上的分析对比可以看出:对普通重型卧式车床或轧辊车床的数控化改造主要侧重于主传动部分的提高如注和纵、横向进给部分的现代化.妓化设计。

　　数控化改造设计内容

　　床身拆除原有光杠和丝杠，导轨重新磨削加工，大纵向镶装高精度斜齿条。

　　主传动主轴和齿轮系统优化处理，主轴尾部加装编码器，调速系统更新为先进的全数字直流调速或交流变频调速系统。纵向、横向进给系统废除原机床的刀架、溜板箱、进给箱，重新设计制作一套数控刀架、溜板箱、框式刀台(或多工位转塔刀台)。

　　1．数控刀架

　　由刀架拖板横滑板、横向进给传动链组成大拖板在床身纵向导轨上移动，采用贴塑导轨副、自动润滑来降低摩擦系数。横向传动链由交流伺服电机驱动降速齿轮、滚珠丝杠(螺母)副刀架横向滑板完成横向(X轴)进给运动。

　　2． 数控溜板箱

　　它是纵向超长距离高精度进给运动的关键传动元件，对于运动距离超过6m的重型运动部件，同时又有定位精度要求的进给运动尤1冬重要。大纵向(Z轴)的进给运动由交流伺服电机驱动，采用双小齿轮消隙传动结构。传动链内部利用斜齿轮螺旋原理及中心轴轴向移动驱使双小齿轮相对斜齿条转动，实现消隙传动的目的。

　　纵 (Z轴)、横(X轴)向进给运动轴线采用精密光栅尺作位置检测反馈元件，组成闭环控制。

　　3． 框式刀台

　　在刀架横滑板、刀台体左右两侧均安装有高刚性强力刀排，刀排可沿工件径向作仲缩、定位、夹紧运动，保证刀架在加工范围内最大悬伸时刚度足够，确保切削精度。同时具备快速换刀结构，使刀具有高精度定位功能。当配置专用附件时，还可车削内孔、内螺纹、内锥孔等。

　　4． 刀架走台和悬挂式操作按钮站

　　从人性化设计角度设计出便于操作者操作和加工的刀架走台和悬挂式操作按钮站。操作者站在刀架上，通过悬挂按钮站即可实现对机床零件加工主运动、进给运动的集中控制。

　　5． 配装英国“雷尼绍”侧头

　　便于对工件各加工部位的检测。

　　6． 数控系统

　　可根据功能需要任意选用西班牙"FAGOR"8040或8055,德国“西门子”802D或840D等数控系统。数控系统可控制X,Z两进给轴和主轴S，具有直线及圆弧插补、螺距误差补偿、刀具半径补偿、刀具长度补偿及刀具磨损补偿等功能，同时可实现图形模拟、蓝图编程、故障自诊断、多种参数的存储及调用等功能。

　　全新数控型与数控改造型重型卧式车床(轧辊车床)主要性能参数对比

　　(1 )全新数控型和数控改造型重型卧式车床及轧辊车床的主参数(表中前6项)基体一致;

　　(2 )主传动的性能参数两者一致，但数控改造型的床头箱内部的机械结构比数控重车复杂，维护略困难些;

　　(3 )关键的、决定机床整机性能的核心部分纵、横向进给运动的技术参数两者一致，结构设计也一致;

　　(4 )在床身大纵向刀架运动导轨防护中，全新数控重车的设计布局可以将导轨镶钢，同时全长用防护罩防护，有利于运动精度的长期保持;而数控改造重车因床身是旧机床的，故结构上受限，不能对导轨全防护。尽管可镶钢带但在长期运行时，铁屑等物难免会损害床身导轨面，对精度产生影响。

　　综上所述，数控改造后的重型卧式车床及轧辊车床的功能和主要性能参数(除床身防护以外)，均与全新数控重型卧式车床及轧辊车床的性能参数一致，然而其价格约为数控重车全新产品的1/3左右;生产周期比全新产品缩短了1/2。

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