本實(shí)用新型屬于機(jī)械制造加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于軋輥孔型粗加工的專用數(shù)控車床。

背景技術(shù)：

機(jī)床作為“工作母機(jī)”，在國(guó)家工業(yè)發(fā)展過(guò)程中具有重要的戰(zhàn)略意義。機(jī)床包括普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床兩大類。按機(jī)床的通用化程度又可分為通用機(jī)床、專門化機(jī)床和專用機(jī)床。其中通用機(jī)床已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，其加工工藝范圍廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于單件小批量生產(chǎn)；而專用機(jī)床是專用于某一、兩類零件中一至兩道工序的加工，其特點(diǎn)是加工工藝范圍窄，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但需要進(jìn)行研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造，專用機(jī)床一般用于成批大量生產(chǎn)，而其中進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的專用機(jī)床稱為專用數(shù)控機(jī)床，用于車削加工的專用數(shù)控機(jī)床稱為專用數(shù)控車床。與二輥式冷軋管機(jī)相配套的軋制工具是軋輥和芯棒，本實(shí)用新型就是為了有效地解決軋輥環(huán)狀孔型工作曲面的粗加工和半精加工的車削工藝。經(jīng)研發(fā)設(shè)計(jì)了一種新型高效、簡(jiǎn)便實(shí)用的專用數(shù)控設(shè)備——專用數(shù)控車床。

本專用數(shù)控車床主要針對(duì)軋輥孔型的軋制變形區(qū)(bc段)，專用于完成磨削前的車削加工(粗車或粗車→半精車)。

針對(duì)軋輥孔型的軋制變形區(qū)(bc段)，其磨削前傳統(tǒng)原始的加工方法是：

工序1：先組合一對(duì)軋輥，在臥式鏜床上，借助于回轉(zhuǎn)分度式專用夾具對(duì)稱裝夾后，采用擴(kuò)鉆和鏜削方式，通過(guò)逐級(jí)分度、多次加工成型；

工序2：再通過(guò)鉗工對(duì)折線孔型段交接處的凸出部位，采用修磨和修銼等方法，使折線段孔型逐漸過(guò)渡，接近光滑為止，并使環(huán)狀孔型的磨削余量達(dá)到基本均勻。

不難看出傳統(tǒng)原始加工方法的缺點(diǎn)是需要專用工裝，加工工藝落后，自動(dòng)化程度低，加工精度和效率很低，后續(xù)余量不均勻，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等。

隨著國(guó)內(nèi)冷軋管行業(yè)的迅猛發(fā)展，在二輥冷軋管機(jī)上配套使用的軋輥需求量劇增，但用于軋輥環(huán)狀孔型曲面加工的專用車床及其制造企業(yè)卻幾乎沒(méi)有。目前，國(guó)內(nèi)只有為數(shù)很少的制造企業(yè)具有軋輥環(huán)狀孔型曲面專用車床的數(shù)控改造能力，它們大多只是在舊的普通車床上進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)改進(jìn)和局部數(shù)控化改造，但只是低檔次的簡(jiǎn)式開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，精度無(wú)法提高，一般只能滿足自用，不能作為批量產(chǎn)品投放市場(chǎng)。同時(shí)市場(chǎng)上幾乎找不到專用于軋輥孔型粗加工和半精加工的專用數(shù)控車床。

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的具有C軸功能的車削中心，其加工對(duì)象主要是復(fù)雜零件的錐面、以復(fù)雜曲線為母線的回轉(zhuǎn)體等，但一般無(wú)法加工軋輥的“環(huán)狀孔型曲面”，且機(jī)床結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜、體積龐大，價(jià)格較高。當(dāng)前軋輥制造已成為專業(yè)化的成批大量生產(chǎn)類型，為了提高生產(chǎn)率和加工精度，降低制造成本，不斷滿足市場(chǎng)的需要，必須及時(shí)研發(fā)具有結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、體積小、成本較低和性價(jià)比高的高效專用數(shù)控車床，以完成軋輥“環(huán)狀孔型工作曲面”在淬火和磨削前的粗、半精加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種用于軋輥孔型粗加工的專用數(shù)控車床，具有結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、體積小、成本較低和性價(jià)比高，用于軋輥“環(huán)狀孔型工作曲面”在淬火和磨削前的粗、半精加工。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，機(jī)床由主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助裝置組成，所述的主傳動(dòng)系統(tǒng)由主軸伺服電機(jī)、小支架、主電機(jī)減速機(jī)、大支架、主動(dòng)同步帶輪、同步帶、被動(dòng)同步帶輪、主軸單元、主軸箱、同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置和三爪卡盤組成。該主軸伺服電機(jī)和主電機(jī)減速機(jī)通過(guò)小支架和大支架固定在主軸箱的頂面上，主軸伺服電機(jī)的輸出軸與主電機(jī)減速機(jī)的輸入軸孔相配合，小支架通過(guò)螺釘固定在大支架上，且大支架通過(guò)六個(gè)T型螺釘固定在主軸箱的頂面上，主軸單元位于主軸箱內(nèi)，且主軸單元的兩端外徑與主軸箱的兩端大孔相配合定位，主軸箱位于床身座左后側(cè)的上面，主動(dòng)同步帶輪、同步帶和被動(dòng)同步帶輪組成同步帶傳動(dòng)裝置，并位于機(jī)床的左上側(cè)，同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置位于主軸箱的頂面上，三爪卡盤位于主軸單元的右端。所述的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)由Z軸伺服電機(jī)、數(shù)控十字滑臺(tái)、X軸伺服電機(jī)、刀架支座、方刀架、車刀和刀具壓緊螺釘組成。數(shù)控十字滑臺(tái)位于床身座的右前側(cè)上面，Z軸伺服電機(jī)位于數(shù)控十字滑臺(tái)的左側(cè)，且Z軸伺服電機(jī)的輸出軸與數(shù)控十字滑臺(tái)下層的絲杠輸入軸采用聯(lián)軸器聯(lián)接，X軸伺服電機(jī)位于數(shù)控十字滑臺(tái)的后面，且X軸伺服電機(jī)的輸出軸與數(shù)控十字滑臺(tái)上層的絲杠輸入軸采用聯(lián)軸器聯(lián)接，刀架支座位于數(shù)控十字滑臺(tái)的正上方，方刀架位于刀架支座的上平面，車刀安裝在方刀架的左右兩側(cè)槽內(nèi)，每側(cè)通過(guò)四個(gè)刀具壓緊螺釘對(duì)車刀進(jìn)行壓緊固定。所述的輔助裝置主要由床身座、冷卻潤(rùn)滑站等組成，該冷卻潤(rùn)滑站放置于床身座左前側(cè)的地面上。

作為優(yōu)選，所述的主動(dòng)同步帶輪位于同步帶傳動(dòng)裝置的左上方，通過(guò)軸轂聯(lián)接，用壓板和螺栓固定在主電機(jī)減速機(jī)的輸出軸上，被動(dòng)同步帶輪位于同步帶傳動(dòng)裝置的左下方，通過(guò)軸轂聯(lián)接，用壓板和螺栓固定在主軸單元的輸入軸上，同步帶同時(shí)與主動(dòng)同步帶輪和被動(dòng)同步帶輪通過(guò)同步齒進(jìn)行嚙合傳動(dòng)，主動(dòng)同步帶輪和被動(dòng)同步帶輪的節(jié)圓直徑相等，其傳動(dòng)比為1。

作為優(yōu)選，所述的刀具壓緊螺釘共八個(gè)，對(duì)稱均布于方刀架的左右兩側(cè)，每個(gè)刀具壓緊螺釘與方刀架的上端螺孔組成螺紋聯(lián)接，形成簡(jiǎn)易螺旋機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益效果為：采用“模組化封閉式優(yōu)化設(shè)計(jì)”，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，大大縮短了設(shè)計(jì)與制造周期，降低了產(chǎn)品成本；同時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、互換性好、可靠性高、質(zhì)量保證、成功率高；采用臥式車削方式與結(jié)構(gòu)布局，使機(jī)床具有剛性好、加工尺寸大、車削效率高、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高和編程操作方便等優(yōu)點(diǎn)；車床采用三軸聯(lián)動(dòng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，并實(shí)現(xiàn)環(huán)狀孔型軋輥數(shù)控加工工藝參數(shù)的智能選擇和模擬加工，同時(shí)簡(jiǎn)化了各種規(guī)格孔型加工的數(shù)控編程；加工時(shí)不需要專用工裝，加工精度和效率大大提高，而且余量均勻，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，從而為專業(yè)化、成批生產(chǎn)軋輥，解決了軋輥系列孔型粗、半精加工和開(kāi)口等高效專用數(shù)控設(shè)備問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是軋輥孔型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中A-A剖的軋輥孔型三個(gè)區(qū)域示意圖。

圖3是軋輥孔型加工的工藝流程圖。

圖4是本專用數(shù)控車床圖5的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本專用數(shù)控車床圖4中A-A剖主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本專用數(shù)控車床圖5的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中的標(biāo)號(hào)分別為：1、主軸伺服電機(jī)；2、小支架；3、主電機(jī)減速機(jī)；4、大支架；5、主動(dòng)同步帶輪；6、同步帶；7、被動(dòng)同步帶輪；8、主軸單元；9、主軸箱；10、床身座；11、Z軸伺服電機(jī)；12、冷卻潤(rùn)滑站；13、同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置；14、數(shù)控十字滑臺(tái)；15、X軸伺服電機(jī)；16、刀架支座；17、方刀架；18、車刀；19、刀具壓緊螺釘；20、三爪卡盤。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹：如附圖1至6所示，本實(shí)用新型主要由主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助裝置三大系統(tǒng)(或裝置)組成，每大系統(tǒng)(或裝置)均由各種零部件構(gòu)成。

其中主傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主軸伺服電機(jī)1、小支架2、主電機(jī)減速機(jī)3、大支架4、主動(dòng)同步帶輪5、同步帶6、被動(dòng)同步帶輪7、主軸單元8、主軸箱9、同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置13和三爪卡盤20等零部件組成，見(jiàn)圖5、6所示；

進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要由Z軸伺服電機(jī)11、數(shù)控十字滑臺(tái)14、X軸伺服電機(jī)15、刀架支座16、方刀架17、車刀18和刀具壓緊螺釘19等零部件組成，見(jiàn)圖5、6所示；

輔助裝置主要由床身座10、冷卻潤(rùn)滑站12及電氣控制裝置(外協(xié))和其它機(jī)床附件(外購(gòu))等零部件組成，見(jiàn)圖5所示。

下面簡(jiǎn)述各主要零部件的相互位置關(guān)系、安裝聯(lián)接方式及其各自功能：

1、作為優(yōu)選的主傳動(dòng)系統(tǒng)

1)主傳動(dòng)系統(tǒng)各主要零部件的相互位置關(guān)系和安裝聯(lián)接方式：

主軸伺服電機(jī)1和主電機(jī)減速機(jī)3通過(guò)小支架2和大支架4固定在主軸箱9的頂面上。主軸伺服電機(jī)1的輸出軸與主電機(jī)減速機(jī)3的輸入軸孔相配合，以平鍵傳遞轉(zhuǎn)矩，并以大軸肩配合定位，以螺釘軸向固定，使主軸伺服電機(jī)1和主電機(jī)減速機(jī)3形成一體。然后再用小支架2和大支架4上的大孔對(duì)其對(duì)應(yīng)的外徑進(jìn)行配合定位，并用螺釘軸向固定，同時(shí)使小支架2用螺釘固定在大支架4上，最終大支架4用六個(gè)T型螺釘固定在主軸箱9的頂面上。

主軸單元8的兩端外徑與主軸箱9的兩端大孔相配合定位，箱體兩端分別用大圓螺母和螺釘聯(lián)接固定。主軸箱9位于床身座10左后側(cè)的上面，并用兩個(gè)定位銷定位，八個(gè)螺栓緊固。

主動(dòng)同步帶輪5、同步帶6和被動(dòng)同步帶輪7組成同步帶傳動(dòng)裝置，位于機(jī)床的左上側(cè)，主動(dòng)同步帶輪5位于左上方，通過(guò)軸轂聯(lián)接，用壓板和螺栓固定在主電機(jī)減速機(jī)3的輸出軸上，被動(dòng)同步帶輪7位于左下方，通過(guò)軸轂聯(lián)接，用壓板和螺栓固定在主軸單元8的輸入軸上，同步帶6同時(shí)與主動(dòng)同步帶輪5和被動(dòng)同步帶輪7通過(guò)同步齒進(jìn)行嚙合傳動(dòng)，兩個(gè)同步帶輪的節(jié)圓直徑相等，其傳動(dòng)比為1。

同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置13位于主軸箱9的頂面上，由左右兩副螺旋機(jī)構(gòu)組成，并通過(guò)左右兩個(gè)螺母座用螺釘固定在主軸箱9的頂面上。

三爪卡盤20位于主軸單元8的右端，軸向通過(guò)大錐面定位，以保證兩者的同軸度要求，周向以單側(cè)的小圓柱面定位，以防止兩者的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軸向用螺釘緊固，安裝方便。

2)主傳動(dòng)系統(tǒng)各主要零部件的各自功能：

主軸伺服電機(jī)1的功能是通過(guò)編程控制車床主軸的轉(zhuǎn)速，同時(shí)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)；

主電機(jī)減速機(jī)3是采用伺服電機(jī)專用減速機(jī)，在結(jié)構(gòu)上已消除正反轉(zhuǎn)傳動(dòng)間隙，其功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)車床主軸的減速，同時(shí)增大車床主軸的輸出轉(zhuǎn)矩；

小支架2和大支架4的功能是固定主軸伺服電機(jī)1與主電機(jī)減速機(jī)3組成的整體；

主軸單元8是標(biāo)準(zhǔn)模塊，內(nèi)藏軸承，結(jié)構(gòu)緊湊剛性好，左端由同步帶傳動(dòng)輸入動(dòng)力，通過(guò)右端三爪卡盤20實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)；

主軸箱9是基礎(chǔ)件，其功能是固定主軸單元8、大支架4和同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置13等零部件，保持它們一定的位置關(guān)系；

主動(dòng)同步帶輪5、同步帶6和被動(dòng)同步帶輪7組成同步帶傳動(dòng)裝置的功能是保持準(zhǔn)確的瞬時(shí)傳動(dòng)比，傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲??；

同步帶中心距調(diào)節(jié)裝置13的功能是調(diào)節(jié)兩個(gè)同步帶輪之中心距至合適的緊松程度或便于更換同步帶。調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)先松開(kāi)大支架4上的六個(gè)T型螺釘，用扳手通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，使大支架4帶動(dòng)主軸伺服電機(jī)1與主電機(jī)減速機(jī)3組成的整體，在主軸箱9頂面上前后平移至合適位置，然后再擰緊大支架4上六個(gè)T型螺釘上的緊固螺母；

三爪卡盤20是標(biāo)準(zhǔn)件，三個(gè)卡爪具有自定心功能，用于裝夾工件(軋輥)。

2、作為優(yōu)選的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

1)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)各主要零部件的相互位置關(guān)系和安裝聯(lián)接方式：

數(shù)控十字滑臺(tái)14位于床身座10的右前側(cè)上面，并用八個(gè)螺釘緊固。

Z軸伺服電機(jī)11位于數(shù)控十字滑臺(tái)14的左側(cè)，兩者通過(guò)圓柱面與止口組合定位，端面上用四個(gè)螺釘緊固，Z軸伺服電機(jī)11的輸出軸與數(shù)控十字滑臺(tái)14下層的絲杠輸入軸采用專用聯(lián)軸器聯(lián)接，以平健傳遞轉(zhuǎn)矩。

同理，X軸伺服電機(jī)15位于數(shù)控十字滑臺(tái)14的后面，兩者也通過(guò)圓柱面與止口組合定位，端面上用四個(gè)螺釘緊固，X軸伺服電機(jī)15的輸出軸與數(shù)控十字滑臺(tái)14上層的絲杠輸入軸采用專用聯(lián)軸器聯(lián)接，以平健傳遞轉(zhuǎn)矩。

刀架支座16位于數(shù)控十字滑臺(tái)14的正上方，并用兩個(gè)定位銷定位，六個(gè)螺釘緊固。

方刀架17位于刀架支座16的上平面，也用兩個(gè)定位銷定位，六個(gè)螺釘緊固。

車刀18可以安裝在方刀架17的左右兩側(cè)槽內(nèi)，以槽的底面與側(cè)面定位，每側(cè)可通過(guò)四個(gè)刀具壓緊螺釘19對(duì)車刀18進(jìn)行壓緊固定。

刀具壓緊螺釘19共八個(gè)，對(duì)稱均布于方刀架17的左右兩側(cè)，每個(gè)螺釘與方刀架17的上端螺孔組成螺紋聯(lián)接，形成簡(jiǎn)易螺旋機(jī)構(gòu)。

2)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)各主要零部件的各自功能：

Z軸伺服電機(jī)11的功能是通過(guò)數(shù)控十字滑臺(tái)14下層的滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線移動(dòng)，并通過(guò)編程控制數(shù)控十字滑臺(tái)14的縱向進(jìn)給速度，最終對(duì)車刀18實(shí)現(xiàn)Z軸方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；

同理，X軸伺服電機(jī)15的功能是通過(guò)數(shù)控十字滑臺(tái)14上層的滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線移動(dòng)，并通過(guò)編程控制數(shù)控十字滑臺(tái)14的橫向進(jìn)給速度，最終對(duì)車刀18實(shí)現(xiàn)X軸方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；

數(shù)控十字滑臺(tái)14是標(biāo)準(zhǔn)模塊，上下雙層十字結(jié)構(gòu)，每層都內(nèi)藏著單獨(dú)的滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)，并在結(jié)構(gòu)上已消除了軸向傳動(dòng)間隙，是實(shí)現(xiàn)X、Z軸雙向移動(dòng)的工作臺(tái),配兩個(gè)伺服電機(jī)后能實(shí)現(xiàn)車刀18的二軸(X軸、Z軸)聯(lián)動(dòng)；

刀架支座16的功能是支承方刀架17，保持車刀18處于合適的加工高度；

方刀架17用于安裝車刀18，可以同時(shí)安裝左右兩把車刀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好；

車刀18是球頭型切削刀具，用于加工軋輥孔型面，安裝時(shí)必須使車刀18的球頭切削刃與軋輥旋轉(zhuǎn)中心線等高，必要時(shí)可通過(guò)增減刀墊來(lái)調(diào)整；

刀具壓緊螺釘19左右兩側(cè)各四個(gè)，用于對(duì)車刀18進(jìn)行壓緊固定，能自鎖，操作方便。

3、作為優(yōu)選的機(jī)床輔助裝置

1)機(jī)床輔助裝置各主要零部件的相互位置關(guān)系和安裝聯(lián)接方式：

床身座10是機(jī)床的基礎(chǔ)大件，其底面與地面直接接觸并固定。

冷卻潤(rùn)滑站12單獨(dú)放置于床身座10左前側(cè)的地面上，便于靈活移動(dòng)。

電氣控制裝置是外協(xié)定做裝置，一般可安放在機(jī)床的后側(cè)(圖中未畫(huà)出)。

其它機(jī)床附件是根據(jù)需要配置的外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，如導(dǎo)軌防護(hù)罩、履帶式拖鏈、冷卻潤(rùn)滑油管、照明燈等，可在機(jī)床總裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配作(圖中未畫(huà)出)。

2)機(jī)床輔助裝置各主要零部件的各自功能：

床身座10是機(jī)床最大基礎(chǔ)件，上面安裝著機(jī)床的各種零部件，并保持它們相對(duì)的位置關(guān)系，其底腳用螺栓固定在地面上；

冷卻潤(rùn)滑站12是采用標(biāo)準(zhǔn)外購(gòu)件的機(jī)床輔助裝置，其功能是為車削加工提供切削液，對(duì)軋輥切削區(qū)和車刀起到冷卻與潤(rùn)滑作用，以提高加工質(zhì)量和刀具耐用度。冷卻潤(rùn)滑站12主要由冷卻泵、濾油器、油箱及油管等組成，由冷卻泵打出的切削液進(jìn)入切削區(qū)，進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑后經(jīng)過(guò)床身座10的回油口和回油管后，再回流至油箱，經(jīng)濾油器過(guò)濾冷卻后又由冷卻泵輸入至切削區(qū)，這樣循環(huán)進(jìn)行；

電氣控制裝置是外協(xié)定做裝置，由專業(yè)的機(jī)床電氣工程師完成，數(shù)控系統(tǒng)配置FANUC-OTE系統(tǒng)，主要用于控制機(jī)床的三軸(X、Z、C)聯(lián)動(dòng)；

其它機(jī)床附件是外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，如導(dǎo)軌防護(hù)罩、履帶式拖鏈、冷卻潤(rùn)滑油管、照明燈等。其中導(dǎo)軌防護(hù)罩用于保護(hù)導(dǎo)軌，防止切屑、灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)軌面；履帶式拖鏈用于支撐和導(dǎo)向本機(jī)床工作時(shí)需要移動(dòng)的X軸伺服電機(jī)15之電控接線；冷卻潤(rùn)滑油管是用于輸送切削液的出油管和回油管；照明燈用于機(jī)床工作時(shí)作照明之用。

1.軋輥環(huán)狀孔型曲面的形狀特征

根據(jù)軋輥孔型的形狀特征，整個(gè)孔型區(qū)可劃分為三個(gè)區(qū)域：回轉(zhuǎn)送進(jìn)區(qū)(ab段)、軋制變形區(qū)(bc段)和均整定徑區(qū)(cd段)，見(jiàn)圖1、2所示。

回轉(zhuǎn)送進(jìn)區(qū)的展開(kāi)圖是一段半圓柱段，精度較低。均整定徑區(qū)的展開(kāi)圖也是一段呈半圓柱形的孔型，其半徑與軋制變形區(qū)的最小半徑相等。

軋制變形區(qū)是指孔型工作部分的開(kāi)始處直至均整定徑段開(kāi)始處為止，中間用平滑曲線逐漸過(guò)渡，其起始點(diǎn)具有最大半徑，終點(diǎn)處具有最小半徑。該段孔型的軸向交線是一條接近圓錐母線的曲線，而與孔型中心軸線垂直的任一剖面均為半徑逐漸減小的半圓，相鄰半圓實(shí)現(xiàn)曲線間的平滑連接，這樣便生成了光滑的環(huán)狀孔型工作曲面。軋制變形區(qū)是形狀復(fù)雜、受力最大的工作表面，它是軋輥孔型加工的重難點(diǎn)。

2.軋輥加工要求與孔型加工工藝

軋輥材料一般為軸承鋼GCr15，工作表面須淬火，硬度達(dá)HRC58～62，其加工精度為IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra0.4～0.8μm，要求孔型圓度小于0.05mm。軋輥孔型機(jī)械加工的創(chuàng)新工藝過(guò)程可歸納為如圖3所示的工藝流程。

其中工序3采用了本專用數(shù)控車床，其加工內(nèi)容為：在保證磨削余量的條件下，針對(duì)軋輥孔型的軋制變形區(qū)(bc段)進(jìn)行車削加工(粗車或粗車→半精車)。

對(duì)于工序3，其原始的加工方法與工序2相似，其缺點(diǎn)是需要專用工裝，加工工藝落后，自動(dòng)化程度低，加工精度和效率很低，后續(xù)余量不均勻，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等。本專用數(shù)控車床就是為了解決上述工序3的加工工藝，重點(diǎn)針對(duì)軋輥孔型的軋制變形區(qū)(bc段)完成數(shù)車加工而研發(fā)的。

因軋制變形區(qū)是接近于“半正圓錐”的孔型，為了簡(jiǎn)化編程，可將車削加工的整個(gè)“軋制變形區(qū)”孔型近似地加工成“半圓錐孔型”，這與其原孔型相比誤差很小，并可在下道粗磨工序中得到糾正。

3.專用數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)

本專用數(shù)控車床采用了“模塊組合化”(簡(jiǎn)稱“模組化”)的研發(fā)與設(shè)計(jì)方法。其設(shè)計(jì)理念是：為了減少自制件，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)外購(gòu)件(零部件)為模塊，進(jìn)行組合裝配后形成專用數(shù)控機(jī)床。所選用的標(biāo)準(zhǔn)模塊(零部件)均由專業(yè)廠家，實(shí)行“三化”生產(chǎn)(專用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化)，因此質(zhì)量保證、價(jià)格不高、互換性好。

我們知道普通數(shù)控車床是二軸聯(lián)動(dòng)，其加工回轉(zhuǎn)體零件時(shí)，形成的軌跡是：軸向剖面可以是曲線，徑向剖面都是圓；而用于車削軋輥環(huán)狀孔型工作曲面的專用數(shù)控車床，加工回轉(zhuǎn)體零件時(shí)要求形成的軌跡是：軸向剖面是按同一方向半徑逐漸減小的半圓，所以徑向任一剖面的輪廓線都是非圓曲線，這就要求該專用數(shù)控車床具有三軸(兩個(gè)移動(dòng)軸X、Z和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸C)聯(lián)動(dòng)的功能。并且機(jī)床整機(jī)要符合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)和控制方便、制造成本較低、實(shí)用可靠和性價(jià)比高等要求。該專用數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表1所示：

表1專用數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)

下面重點(diǎn)對(duì)該專用數(shù)控車床，在車削時(shí)的軋輥裝夾與工作原理作進(jìn)一步介紹：

由于軋輥內(nèi)孔較大，所以裝夾時(shí)一般以軋輥的左端面和內(nèi)孔組合定位，在三爪卡盤20上采用“反爪法”夾緊。方刀架17上可以安裝左右兩把車刀18，一般情況下優(yōu)先使用左邊車刀，車刀的刀頭必須磨制成球頭型，孔型車削時(shí)是從大口至小口方向進(jìn)行的，車刀在縱向可以選擇正反進(jìn)給。

車床工作時(shí)首先由主軸伺服電機(jī)1通過(guò)主電機(jī)減速機(jī)3減速后，再通過(guò)同步帶傳動(dòng)輸入到主軸箱9內(nèi)的主軸單元8，帶動(dòng)三爪卡盤20上的軋輥旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。其次由Z軸伺服電機(jī)11和X軸伺服電機(jī)15分別帶動(dòng)數(shù)控十字滑臺(tái)14，再通過(guò)刀架支座16、方刀架17，最終實(shí)現(xiàn)車刀18的縱向和橫向的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

孔型車削時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)(C軸)與車刀的橫向(X軸)、縱向(Z軸)兩個(gè)移動(dòng)軸必須實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)，三軸分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的三個(gè)伺服電機(jī)來(lái)控制與傳動(dòng)，切削軌跡是三軸運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。為了便于編程和數(shù)控，獲得良好的切削軌跡，主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速不能太高，本車床的最高設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為300r/min。

本專用數(shù)控車床主要具有以下優(yōu)點(diǎn)與效果：

1、采用“模組化封閉式優(yōu)化設(shè)計(jì)”，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，大大縮短了設(shè)計(jì)與制造周期，降低了產(chǎn)品成本；同時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、互換性好、可靠性高、質(zhì)量保證、成功率高。

2、機(jī)床采用臥式車削方式與結(jié)構(gòu)布局，通過(guò)模組化優(yōu)化設(shè)計(jì)，使機(jī)床具有剛性好、加工尺寸大、車削效率高、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高和編程操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

3、車床采用三軸聯(lián)動(dòng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，并實(shí)現(xiàn)環(huán)狀孔型軋輥數(shù)控加工工藝參數(shù)的智能選擇和模擬加工，同時(shí)簡(jiǎn)化了各種規(guī)格孔型加工的數(shù)控編程。

4、加工時(shí)不需要專用工裝，加工精度和效率大大提高，而且余量均勻，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，從而為專業(yè)化、成批生產(chǎn)軋輥，解決了軋輥系列孔型粗、半精加工和開(kāi)口等高效專用數(shù)控設(shè)備問(wèn)題。

本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施方式，不論在其形狀或材料構(gòu)成上作任何變化，凡是采用本實(shí)用新型所提供的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都是本實(shí)用新型的一種變形，均應(yīng)認(rèn)為在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。