重型卧式车床尾座设计

王　雷

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005)



重型卧式车床尾座设计

王雷

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

通过对尾座体、尾座移动传动链、尾座套筒及其传动链、卡盘及卡盘夹紧机构和自动润滑机构的设计，保证了重型卧式车床内部传动振动小、扭矩足够大、并验证了气动马达代替电动机的想法，对机床发展的多样性起到了很重要的推动作用。

尾座；传动；气动马达；自动润滑；设计分析

尾座是重型卧式车床最为关键的部件之一，尾座的作用是辅助顶紧工件，甚至卡紧工件，在工件转动时要求工件转动平稳，这就要求尾座内部传动振动小且具有大的顶紧力；笔者介绍的重型卧式车床尾座是一种特殊的卧车结构，该卧车坐落于龙门铣机床基座平板上，有独立的床头箱、床身及尾座结构，用于加工曲轴类工件，卧车的床身及尾座可随时吊离基座平板，使龙门铣独自工作。由于此原因，本尾座不方便电气元件参与(即机床尾座无电工作)。

1　尾座主要结构及设计

尾座结构如图1，主要由尾座体、尾座移动传动链、尾座套筒及其传动链、卡盘及卡盘夹紧机构、自动润滑机构等部分组成。每个结构都发挥着各自的作用，不可或缺，同时它们又组成了一个统一的整体，共同完成了夹紧、传递、输出、移动，保证了整个尾座的正常运转。

1.1尾座体设计

尾座体为整体箱式结构，采用低应力高强度灰口铸铁铸造而成，经有限元分析计算，合理布置箱体的外部形状和内部筋板窗口结构。尾座体重量较大，采用三导轨设计，中间承受力比较集中，斜拉筋结构更能起辅助支撑作用。经自然时效和振动时效处理，保证了尾座体具有充足的刚性、抗震能力、和降低噪音等特点。

1.2尾座移动传动链设计

尾座移动是由气动马达(回转气缸)驱动，通过手控阀、气控阀、换向阀等机构控制尾座前后移动。气动马达是在机床领域上新的尝试，具有大扭矩、柔性驱动、安全防爆等优点，同时气动马达可频繁快速启动、停机、换向，而且不需要控制器，方便快捷。气动马达通过联轴器连接蜗杆轴，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮带动齿轮转动，沿固定于床身的齿条咬合运动，使尾座在床身上前后移动。此结构马达提供了大扭矩转动，经蜗轮蜗杆降速增扭矩，即可实现近18 t重的尾座以1 500 mm/min的速度前进。马达通过过渡体把合在尾座体上，可充分的保证刚度及抗振性，气控连接中安装消音器，降低噪音污染。

1.3套筒移动组件及其传动链设计

因为套筒部位是为了顶紧最大可承受50 t曲轴工件而设计的结构，选择直径为630 mm的大规格套筒，套筒支撑轴承采用宽系列重型轴承，并以最佳的跨距布置，前支撑点靠近前端面，无悬伸受力，同时顶尖与尾座主轴采用短锥形式连接，确保套筒主轴系统具有足够的抗弯刚性，这是保证重型工件回转精度的前提条件。套筒移动与尾座移动相同，采用了更大规格的气动马达提供动力，经齿轮啮合传递至丝杠轴，通过丝母把合套筒，带动套筒移动，实现前进和后退。

1.4卡盘及其夹紧机构的设计

尾座卡盘需要卡紧工件的同时，可以随套筒伸出一定的长度。卡盘使用球墨铸铁材质，经球墨化处理，可实现更高的强度、硬度、耐磨性。合理布置箱内筋板，采用短锥结构与主轴连接，在卡盘上部两侧添加两个可伸出的夹紧体，用碟形弹簧和标准螺钉，通过人工操作即可完成此功能。

1.5自动润滑装置的设计

由于本尾座应用于重型机床，其中各传动链、轴承、套筒、导轨等部位均需要润滑油，故此处利用自制简易柱塞泵及单向阀组装而成一种自动润滑结构。在蜗杆轴上安置一凸轮，随马达的启动而旋转，柱塞泵活塞杆顶紧凸轮，进行往复运动，柱塞泵两侧安装两个单向阀，一个连接至油箱进行吸油，一个连接排油管供润滑。这样即可实现当尾座移动开始工作时，凸轮带动活塞杆运动，不断完成吸油排油的过程。

(编辑孙德茂)

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Design and analysis of heavy horizontal lathe tailstock

WANG Lei

(Qiqihar Heavy CNC Equipment Co., Ltd., Qiqihar 161005, CHN)

Through the design and analysis of tailstock body, tailstock mobile transmission chain, tailstock sleeve and the drive chain, chuck and chuck clamping mechanism and automatic lubrication mechanism, to ensure that the heavy horizontal lathe internal drive vibration is small, toque is large enough, and verify the idea of air motor instead of the motor, play a very important role in diversity of machine development.

tailstock; transmission; air motor; automatic lubrication; design and analysis

TH122

B

王雷,男,1987年生,助理工程师，主要从事机床研发设计工作。

2015-08-31)

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