数控车床结构改进设想

烟台机电工业学校 （山东 265200） 许秀举

在车削和铣削加工中，工件和刀具的装夹是必不可少的操作步骤。二者装夹的精度会直接影响零件制造精度，在很多情况下安装误差约占加工误差的20%～60%。因此寻求减少安装误差的方法是提高在机床上加工零件的精度和生产率的途径之一。

1.机床使用中遇到的问题

（1）刀体尺寸与刀具安装 在生产加工中，不同类型的数控车床对刀体的尺寸有不同的要求。在院校或企业中的机床设备，因为受采购的时间和采购资金的限制，型号也不尽相同。比如，6130型和6150型车床，前者要求刀体的尺寸为20mm×20mm，而后者则要求刀体的尺寸为25mm×25mm。6150型车床可以使用25mm和20mm刀方两种刀体，但用20mm刀方需要加的垫片数量明显增加，延长了装刀的时间，且影响加工的稳定性。而6130型车床只能使用20mm刀方一种刀体。这样一来，在刀具的选配上就要准备两种不同刀体尺寸的刀具，不但增加了生产成本，而且降低了生产效率，对生产质量也产生了一定的影响。

其次，车刀刀尖的高低会引起刀具角度的变化而影响切削，一般车刀刀尖的高低不超过工件直径的1%。高于中心，后角减少，摩擦加剧，表面粗糙度增大，同时前角增大，振动加剧。车端面时会出现凸头，实际尺寸会增大。低于中心，前角减少，切削力集中于刀刃，容易崩刀。车端面时会出现凸头，实际尺寸会增大。所以刀具安装时，刀尖高度的调节，对一线操作工人机床的熟练程度和技术也提出了较高的要求。如果我们不注意车刀的正确安装，就会使切削的效果降低，甚至损坏刀具和产品。这一点在数控车床上更为明显

（2）工件与刀具夹紧力 在车削加工中，我们在装夹工件和刀具时，夹紧力的大小，对工件的质量也会产生影响。比如，刀具装夹时，如果夹紧力过大（特别是使用套筒），会破坏压紧螺钉的端部，在刀体表面形成凹坑，时间一长就会造成刀具损坏，甚至压紧螺钉报废等情况。其次，在工件装夹时若工件的夹紧力过大，不但会夹伤工件，严重的会导致工件歪斜严重，找正困难。现在虽然有液压卡盘，但液压卡盘卡爪的开度和夹持力是预先调定的，只适合定型和批量产品使用。对单件或小批量（三、五件）产品加工使用就没有任何优势。

2.设想的结构改造

鉴于以上几个问题，提出机床改进的几点设想。

（1）关于工件和刀具的夹紧力问题 通过对卡盘或刀架的电路改造，运用一键式操作，实现普通卡盘的自动装夹，并保持合适的预紧力。对于刀具的安装也是如此。本文设想了两种方式，一种是改造卡盘和刀架扳手的方式，一种是通过电路改进。具体设想如下：

设想一：在刀架或自定心卡盘上设置相关感应电路，将夹紧功能设置在操作面板的按键上。通过按键来实现工件和刀具的夹紧，并能根据实际情况预置夹紧力。

设想二：把汽车修理用的电动扭力扳手改造成我们现在的刀架和卡盘扳手，通过它来实现自动锁紧和自动调节预紧力的大小，从而实现可靠快速夹紧。

（2）关于刀体尺寸与刀具安装问题 通过对刀架改进，让其成为能够自动适应刀体高度，自动调节刀尖高度，自动锁紧的全自动化刀架。这样就可以快速可靠地实现刀具的准确安装，告别刀垫，真正的提高生产效率，提高企业效益。具体设想如下：

设想一：在刀架上安装传感器装置，能自动判断刀尖的高低。

设想二：在刀架上安装刀具位置的下部改造成四块可以相对运动的部分，不管多大刀方的刀具安装上后，通过传感器判断刀尖的高低，并自动修正刀体的高度。然后自动装夹。

总之，个人认为这种改进可以改变传统的数控车床操作方式。改善劳动条件，逐步提高生产效率。第二 ，有效减少人为因素造成零件的质量降低。第三，消除枯燥无味的工作，减少工艺过程中的工作量。第四，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险。