数控活塞车床直线伺服刀架的设计.pdf

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1、第1期组合机床与自动化加工技术NO．12012年1月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJan．2012文章编号：1001—2265(2012)01—0093—03数控活塞车床直线伺服刀架的设计宋东超(安阳鑫盛机床股份有限公司，河南安阳455000)摘要：活塞裙部异型外圆加工是活塞加工的关键，文章针对活塞裙部非圆加工的特点，提出一种由两套直线电机背对背安装的结构形式，研制出一种可以实现高频响微进给大推力的直线伺服刀架。该刀架结构简单、调试操作方

2、便，为我国高档活塞的加工提供一种有效的加工设备。关键词：数控活塞车床；直线伺服刀架；直线电机；中凸变椭圆活塞中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ATheDesignonLinearServoToolpostofCNCPistonLatheSONGDong·chao(AnyangXinshengMachineToolCo．，Ltd，AnyangHenan455000，China)Abstract：Pistonskinisakeyproblemintheprocessingpistonturning．Th

3、ispaperfocusonthecharac—teristicofnoncircularturning，putforwardasortofconfigurationwithtwoLinearMotorinstalledbacktoback，developedahighfrequencymicro-feedLinearservocarriagesystem．Thecarriagestructureissim。pie，operationandcommissioningeasy．ForChina’Shigh·g

4、radepistonprocessingprovidesasetofideaprocessingequipment．Keywords：CNCpistonlathe；linearservotoolpost；linearmotor；middle—convexandellipsepiston的轨迹运动。同时高频响直线电动机带动刀具做高0引言频高精度往复运动，从而加工出椭圆截面。使用数控车削方法加工中凸变椭圆活塞，在主轴高速旋转的情况下，要求刀具在轴向运动的同时，径向保持高速高精度往复运动，以加工出椭圆截面和中凸曲

5、线，并具有高速、高频响的特性，为了满足以上要求。刀具的径向直线运动需要一种能够提供高速度、高加速度、高精度运动的直线驱动装置。国内外目前已开发出多种微进给伺服刀架如电液伺服式、电磁吸铁式、伺服电机-滚珠丝杠式、压电执行装置等。但存在传动间隙无法消除、精度低、动态响应图1中凸变椭圆活塞数控车削示意图慢、噪音大、能耗高等问题，无法满足高频响、高精度首先根据活塞加工的特点对机床所需的运动进非圆加工的需求。行分析。活塞加工所需的机床运动可分为成形运动1数控活塞车床加工活塞原理和辅助运动，其中成形运动包括工件的旋转运

6、动以中凸变椭圆活塞数控车削加工原理如图1所及轴、y轴和z轴的进给运动，径向进给运动采用示。利用车床车削外圆的特性，使用刀具车削出角，y轴叠加的复合进给系统。其中轴的径向进给度为8的多段插值曲线(直线、弧线、样条曲线等)来运动采用高精度滚珠丝杠和高精度交流伺服进给电逼近设计的椭圆曲线。在数控车削加工中凸变椭圆机驱动；Y轴为高频振荡轴，采用直线电机驱动，是活活塞时，主轴带动工件旋转，、y、z轴按照程序设定塞加工中最重要的部分，、】，、z均配备高精度直线收藕日期：2011—04—18；修回日期：2011—07—0

7、5·基金项目：国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”项目(2011ZX4002—132)作者简介：宋东超(1969一)，男，河南安阳人，安阳鑫盛机床股份有限公司研发中心高级工程师，从事数控机床设计、工艺管理工作。(E—mail)weifg366@163．corn。·94·组合机床与自动化加工技术第1期导轨和高精度光栅尺；可以完成三轴联动，并且可以朝循环方向排列，润滑充分、运动顺畅，可以实现短实现连续可调。活塞加工中，依靠该刀具的往复运行程的平滑而稳定的运动。动完成对活塞表面的椭圆部分进行加工。经过以

8、上两个方面的考虑本刀架结构设计能够满足直线伺服刀架高频响、高精度的要求。2直线伺服刀架的设计与计算2．2直线伺服刀架的计算2．1结构设计2．2．1推力计算直线伺服刀架结构如图2所示，主要有6个部分考虑活塞加工特点，主轴每旋转一周，刀具需要组成，包括底座、运动滑板、左、右直线电机、直线导做两次往复运动。故在主轴1500r／rain，刀架往复运轨、压块等。为了提高直线伺服刀架的高频响特性，动50次／s(50Hz)，主