新型双柱立式车床设计与实验研究

余传佩　杨静云

摘 要：该文分析了传统的双柱立式车床的缺陷，并设计了一种新型的双柱式立式车床，新型双柱立式车床主要采用圆柱立柱和方形立柱相结合的方式，使得加工工件的精细度得到了更大的提升。另外，该文用实验介绍了该新型车床的加工应用情况，并与传统车床c6235进行了比较。将加工工件的直线程度、平面度、园跳动和工件的表面粗糙程度作为评价标准。使用新型双柱立式车床和传统的C6235双柱立式车床对测量的零件进行粗加工和半精加工，对完成加工工作以后的零件进行分析和比较。

关键词：新型 双柱立式车床 设计 实验

中图分类号：TG515 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0007-02

1 传统双柱立式车床的缺陷

双柱立式车床属于大型机械设备，主要用于加工径向尺寸较大、轴向尺寸较小的工业工件，还能对形状较为复杂的大型和重型工件起到加工修饰的作用。双柱立式车床和卧式车床相比，后者的主轴轴线由于是水平的，在加工工件的过程中，由于工件自身就带有一定的重量，在加工装夹之后容易出现卡盘的现象或者工件变形的现象，这种事故在较长的工件当中出现的更为频繁和严重。不但工件不能符合生产的要求，也会对机床后续的使用和精度加工造成一定的影响。而且传统的双柱立式车床结构复杂，且立柱和横梁重量较大，给加工和运输都带来了许多困扰。针对这些问题，设计出了性能相同的新型双柱立式车床，在现阶段的工件加工事业当中展现出了良好的应用前景。

2 新型双柱立式车床的设计

2.1 整体外形结构设计

现代新型的双柱立式车床采用圆柱立柱和方形立柱两种立柱的组合方式，其整体外观如下图1所示。主要的结构包括底盘原基础和底盘方基础、圆立柱和圆柱横梁、行走架、顶梁、平衡重滑轮、刀架、方形立柱和回转工作台。

其中，在刀架滑座上安装刀架并且将其架设在横梁之上，实施切削交工；新型双柱立式车床的衡量则是由T型横梁和圆柱横梁组接而成，通过设置在两边的立柱滑座，在圆立柱上进行安置，分别承受由切削加工而产生的对刀架的切削力和扭矩；在立柱滑座的前段，设置了行走架，主要方便工作人员在工作当中行走在上面；在新型双柱立式车床的左右两边龙门式，分别安装了圆立柱，位于顶梁和底座之间，作为轨道保证横梁的上下移动，增加圆立柱的强度和稳定性能，使用一个空心方立柱来完成辅助支撑的工作；同步传动机构主要负责横梁的上下移动，新型的双柱立式车床为减少同步传动的传动功率，特别在横梁上设置了平衡重块，放置在方形立柱的中空内腔当中；新型双柱立式车床的工作台设置在底座之上、刀架之下，完成工件的装夹和旋转工作。以上各个机构通过高强度的螺丝来进行连接，这种新型的结构模式有利于日常的运输和加工。

2.2 龙门架的设计

在新型双柱立式车床设计的龙门架当中，主要包含底座圆基础、底座方基础、圆立柱、方筒、定量和立方柱等组成部门。在其中，底座原基础主要用于回转工作台的支撑工作；而底座方基础则为方筒和连接底座原基础提供支持；方筒则为圆立柱和方立柱提供支持力；顶梁也是依靠圆立柱和方立柱作为主要的支撑力，并且在其中，Z向导轨是由圆立柱来完成，在方立柱当中安放配置快；最终在顶梁当中安放平衡重滑轮组合同步传动机构装置，首尾连接，形成龙门，保证机床的正常工作需求。

2.3 刀架滑座和刀架的设计

刀架滑座和刀架的设计与传统的双柱立式车床有所不同，新型双柱立式车床为了实现加工的效率和自由性，在横梁上设置了两个可以随着横梁滑座在横梁上自由移动的刀架部件。刀架的部件主要由刀架、刀架滑座、刀架柱塞、刀架外壳和电机等组成，如图2所示。

在图2中可以看到，刀架、刀架蜗轮蜗杆总成的涡轮和刀架外壳3部分被安置在横梁滑座的环形槽当中，刀架蜗轮蜗杆总成的涡轮和横梁滑座上安置好的蜗杆刚好吻合。在工件加工的过程中，旋转蜗杆，就能够改变刀架柱塞和横梁之间的夹角大小，满足不同工件的加工需求。电机驱使刀架，通过转动丝杠螺母的让刀架柱塞做直线运动，方便工件的加工。

2.4 回转工作台的设计

图3展示了新型双柱立式车床回转工作台的设计。将主轴总成、回转工作台、支撑座、推力球轴承以及大小齿轮轮轴共同组成了回转工作台。新型双柱立式车床将具有更高精度和更高强度的大型推力球轴承作为工作台的滚道，不但自动定心好，还能节省近40%以上的能源

3 新型双柱立式车床的改进和优势

新型的双柱立式车床的组合方式不同于传统的双柱立式车床，是将圆柱立柱和方形立柱两种立柱进行组合而构建的全新结构，使得整体加工的精度变得更高、刚性变得更强；双柱立式车床的主轴轴线为垂直水平，加工工件在加装和找正中较为方便，较少了对主轴和轴承的荷载，使得双柱立式车床能够在更长的时间当中保持加工的精准程度；横梁滑座和立柱滑座当中用密封圈和防尘圈保证了横梁和立柱的密封性，让新型双柱立式车床一次加油，使用时间更长，并且确保新型双柱立式车床的自动润滑功能和防尘减震功能的有效性；在横梁滑座和立柱滑座当中，将三轴瓦可调滑动轴承运用在其中，使得本身的精度提高了四倍；新型双柱立式车床还将大型推力球轴承设计成为自己的工作台滚道，不但自动定心好，还能节省近40%以上的能源。新型双柱立式车床在未来有着更加广阔的应用前景，在今后也必将发挥更大的作用。

4 新型双柱立式车床实验研究分析

4.1 实验材料和方法

比较对象是C6235传统双柱立式车床。加工工件是外径2 000 mm，内径1 800 mm的连接套管。材料牌号为45，材质为钢，设置20 r/min为粗加工主轴转速，进给速度设置为0.68 mm/r，80 r/min为半精加工主轴转速，进给速度设置为0.056 mm/r。轴向长度为200 mm。加工零件的外圆、内孔、端面。

4.2 实验结果

终上所述，当零件仅仅是粗加工时，零件最终表现出的直线度、表面粗糙度Ra值和端面平面度这些数据，都是新型双柱立式车床的加工效果比传统双柱立式车床更好。其中，最大的差值是端面平面度，其主要原因是新型双柱立式车床当中的推力球轴承比滑动轴承所能承受的轴向载荷更大，因此也能承受更多的，在切削过程当中产生的冲击载荷，在粗加工中自然也能更好的保证断面的平面度。经过新型双柱立式车床加工的零件，无论是直线度、端面平面度和表面粗糙度Ra值均在零件的要求标准线内，由此可以看出，新型双柱立式车床更能使用粗加工的要求。

5 结语

综上所述，基于传统双柱立式车床结构复杂、横梁立柱重量较重的缺陷，还有后续对车床进行维护工作较为困难等的问题，新型双柱立式车床英语二生，用新型双柱立式车床来完成工件的加工任务，能够大幅度提高精准度，该文介绍的新型双双柱立式车床就是采用圆柱立柱和方形立柱两种立柱的组合方式，能够有效的减少后续维修车床的困难。上文主要从设计方面分析了新型双柱立式车床，探讨了该车床在未来的广阔应用前景，也必将在今后发挥更大的作用。

参考文献

[1] 杨振宇，王勇，黄绍伟，等.新型双柱立式车床设计与实验[J].机床与液压，2013，41（16）：7-10，67.

[2] 张林鹏.基于现场总线的立式车床电气系统的设计与研究[D].西安：西安理工大学，2009.

[3] 马超.机床结构设计方法研究及在立柱设计中的应用[D].大连：大连理工大学，2010.