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本文通过概述粉末合金零件的压坯粗加工现状,分析其机械加工工艺特点,提出了解决复杂形面加工的关键技术方案,并研发设计数控立式车床。同时,通过介绍该机床的总体设计、主要部件结构、整机传动系统和应用效果,展望其应用前景。 

目前,有的企业对粉末合金零件压粗加工,烧结后直接采用磨削工艺技术制造出零件。这种方式使用的模具种类和数量多,生产效率低,成本很高。有的企业虽对压坯进行粗加工,一般也是在普通、小型台式、卧式、手动车床上加工。由于压坯的强度低、刚性差、塑性不好,容易夹坏压坯。对于较长的压坯,在工件旋转或加工时也容易损坏压坯。对于圆弧、锥面、球面等复杂形面的加工更难达其准确度,废品率高、生产效率低、质量难以保证。基于此,研发设计了粉末合金零件压坯粗加工的CKL22 数控立式车床。该机床的应用大大降低了模具的使用种类和数量,大大降低了废品率,加工质量好,生产效率高,解决了复杂形面加工的关键技术难题。 

机床总体设计 

由于粉末合金零件压坯强度极低,易于破损,基于其加工工艺分析,不宜采用卧式加工。因而实施立式加工。 

机床由6个部件组成(如图1)所示:主要由10 底座部件 、20 立柱部件、 30 拖板部件、 40 主轴单元、 50 控制系统工程 、60 机床罩壳几分部组成。

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图1 总体设计示意图

机床主要部件结构 

立柱部件 

本部件(如图2)由两部分组成:立柱与传动机构。立柱上设计有55�燕尾导轨,以供安装大拖板。传动机构由伺服电机、滚珠丝杆螺母副组成,用以带动拖板部件上升、下降移动。

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图2 立柱部件

拖板部件 

本部件由四部分组成:大拖板、 传动机构、小拖板、电动刀架。大拖板的一个面上设计有55�的垂向燕尾导轨与立柱联接,以镶条适当锁紧。另一个面上有55�的横向燕尾导轨与小拖板联接,以镶条适当锁紧。电动刀架安装在小拖板的大面上。 

主轴单元户 

本部件由三部分组成导筒、主轴、轴承。高精度圆锥滚动轴承背靠背地装在导筒两端,以支承主轴。主轴内孔有定位基准,以供设计安装工装夹具用。主轴单元固定在底座主轴孔内。 

传动系统 

主传动 

主轴的旋转运动是由:1主电机、2 经皮带轮、3 三角皮带、4 皮带轮共同带动主轴作旋转运动。主轴的正、反转由电气控制主轴电机作正反转来实现,故本机床主轴正反转具有相同的级数与转速。主电机经变频器实现无级调速。

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图3 传动系统

进给运动 

刀架横向X移动,是通过:8 伺服电机、9 滚珠丝杆转动,经10 螺母带动小拖板从而实现。 

刀架Z向移动,是通过:13 伺服电机驱动、12 滚珠丝杆转动,经11 螺母带动大拖板而实现。 

刀架换位由7 电机驱动、6 蜗杆带动、5 蜗轮转动来实现。 

刀架X、Z向移动方向、距离及进给速度,按照所输入的加工程序数据经过计算机处理,发出所需要的脉冲信号,经驱动器放大功率后,驱动8 伺服电机、13拖动机械负载,实现机床的自动控制。其中,刀架垂向(Z)进给速度范围为:10~6,000mm/min;刀架横向(X)进给速度范围为5~3,000mm/min。 

机床的应用前景 

本机床系四川省科委科技支撑项目,已一次性成功生产三台。四川科力特硬质合金股份有限公司已用于粉末合金压坯粗加工三年多,机床运转良好,生产效率高,加工质量好。机床的切削加工是按所编程序自动完成加工工艺全过程,工人劳动强度低,可实现一人看管多机。机床属全封闭型范畴,基本上实现了绿色制造。本机床的应用解决了复杂形面加工的关键技术难题,已取得了很好的经济效益和社会效益。

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