数事其术与变用
导叶球面数控加工装置的研制
王洪斌1李冰2
(1.哈尔滨电机厂有限责任公司工装分厂黑龙江哈尔滨150040； 2.哈尔滨电机厂有限责任公司制造工艺部黑龙江哈尔滨150040)
应用研究
摘要：数控机床较好的解决形状复杂、精密工件的加工问题，但对于被加工工件形状简单、专用性比较强、吨位比较大的情况下，可通过数控改造,提高原有设备的加工能力，成本又不高。
关键调：导叶球面数控机床中图分类号TK7
1前言
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2013)06-0125-01
4.2刀架受力挑度的计算(如图b)
①首先将刀杆、刀架和小滑台简化成三段不同截面的悬肾梁。
贯流式水轮机是我国近年来开发出的新产品，其结构复杂，很多部件形状是球形、锥形、加工困难。为了达到工艺要求，我们对 C9020落地车镗床进行了改造，配上数控刀架，使机床具备数控加
工能力，成为一台经济型数控车镗床。 2研究内容
导叶球面数控加工装置能够加工贯流式水轮机导叶瓣体两端球面和两端轴颈，以及其它球形、曲面形工件。导叶体端面和叶片肾臂膀属于断续切削。该装置在横向行程为600mm，在纵向行程为 1000mm，利用数控系统对刀架纵向进给机构和横向进给机构进行半封闭环控制。纵向、横向进给机构采用了一级齿轮减速，并且定期
人工调整螺钉紧固办法消除齿轮间的闻隙。 3方案的比较和选择
数控化改造较多的采用步进电机作为驱动元件。步进电机的优点是结构简单、体积小、重量轻、容易调试。缺点是没有过载能力、高速时扭矩下降、起动频率低、容易丢步。采用交流伺服电机的半闭环控制，调速范围广、过载能力强。采用反馈控制能补偿机械传动系统的部分误差。经过比较，综合了成功率、加工精度等因素，决定选用
交流伺服率闭环控制。 4部分设计和计算
4.2切削力的计算切削功率：Nc=NnK
式中N一电机功率为4.4KW，
n一主传动系统总效率，般为0.6~0.7.取0.65， K一进给系统系数.取0.96
则Nc=4.4 × 0.65 × 0.96=2. 7456K W
又因为Nc=FzV/6120 所以Fz=6120/V
式中：V一切削线速度，取120m/min。
主切削力：Fz=6120×2.7456/120=140kgf
-般外圆车削时(如图a) Fx=(0.10.6)Fz
Fy=(0.150.7)Fz
取:Fx=0.5Fz=0.5 × 140=70Kgf
Fy=0.6Fz=0.6 × 140=84Kgf
P
Pat
图a
F
Fa
8
002
200
100
200
24
图b
设三段长度分别为：L、2L、2L
②由于简化的结构为阶梯状，所以必须分段计算，再进行叠加。
D端的挑度为：()
3t C端的挠度为：
4FP 4F-28F(0) Yna s
3EI,4EI
3EI
B端的挠度为：
20FP 6F/.3/=38F()
(1)(2)(3)
3E,
3E,
E,
整个梁的变形，如图c。在此拼合过程中D点又获得额外的挑度 Y，.Y.,最后D端的挠度为：
参考《材料力学》查知碳钢的E值，取E=200Gpa
I1=40 × 403/12=2.133 × 10°(mm*) 12=100 × 70°/12=2.858 × 10(mm*)
Y, = Yo, + Yp, + Yp
F,,28F,3,38F,3
3EI,3EI，
3EI,
13=500 × 100P/12=4.167 × 10(mmt) 将E,I,,I,L代人(8)中：
Y:
F,7°',1,28, 38 3E,,.
2960×100° ×10002
3x200×10°
38
28
2.133×1052.858×10°
) = 0.0107(mm)
4.167x107
(4)
从上面的计算可知：数控刀架在如工过程中，Z方向的变形或者说刀头与工件加工点的位置上刀头下移0.0107mm。
根据Z方向的计算方法可以同样计算出，Y方向的变形量为 0.0236mm.
根据计算结果，刀架在工作过程中Z方向的变形比较大，因此
在设计中加强了Z方向阴度减少变形量。 5数控刀架精度和误差的补偿
在数控机床上如工零件时，从零件图上的信息开始直到加工成零件的全过程，每个环节的误差都会影响到工件的加工精度。第类误差在编程阶段产生近似计算误差、分割点坐标计算误差，插值误差，尺寸圆整误差以及编程误差。编程误差大小与数控机床的脉
冲数量有一定关系。 6结语
数控机床较好的解决形状复杂，精密工件的加工间题，但对于被加工工件形状简单、专用性比较强、吨位比较大的情况下，可通过数控改造，提高原有设备的加工能力，成本又不高。该设备已投人使用，效果非常好，能够达到工艺要求，大大提高了生产率。因此，普通机床的数控改造是非常必要的，而且是大有可为的。