X6132型万能升降台铣床插削功能扩展的设计

张建国，刘 刚

（晋中学院机械学院，山西 晋中 030600）

0 引 言

X6132万能升降台铣床属于立卧两用铣床，是一种通用金属切削机床，如图1所示。由于它加工范围广泛，故在机械制造和修理部门得到广泛的应用[1]。插床实际是一种立式刨床，是利用插刀的竖直往复运动插削键槽和型孔的直线运动机床，如图2所示插床生产率和精度都较低，多用于单件或小批量生产中加工内孔键槽或花键孔，也可以加工平面、方孔或多边形孔等[2]，在批量生产中常被铣床或拉床代替，但在加工不通孔或有障碍台肩的内孔键槽时，就只有利用插床了。对于中小型企业而言，他们的经营规模小，所拥有的设备和资金不是很足，购买插床加工铣床无法加工的键槽，不仅浪费资源和空间，而且提高了成本。为了帮助中小型企业解决困难，我们结合铣床和插床的上述优点，对X6142型万能升降台铣床进行设计改进，即在主传动输出端处加装一个插削机构，使主轴的水平旋转运动转化为插刀的上下往复直线运动，在铣床上实现插削功能的扩展。目前这种功能扩展的改造在国内外都取得很高的成就。

图1 X6132万能升降台铣床

图2 插床

1 系统总体方案的设计

X6132万能升降台铣床主轴输出端是回转运动，插削作直线往复运动，本设计通过对主传动输出端传动机构的改进，设计加装一个插削机构，从而实现在铣床上进行插削加工的目的。设计运动简图如图3所示。

图3中2为偏心轮，作回转运动；1是铣床的主轴，在偏心轮上设有4个均匀分布的径向螺孔，旋紧各螺钉，将偏心轮固定在主轴上；5为滑枕，其上装有刀具；连杆4，一端通过轴3与偏心轮2连接，一端通过一个圆柱销与滑枕5连接。用镶条将滑枕与外壳固定，镶条用螺钉与壳体连接，调节螺钉可以调整滑枕的松紧。在滑枕上还伸出一个带键槽的轴，在键槽上就可以装插刀，在轴端开个轴向螺纹孔，用六角螺钉可以调整刀具的松紧，从而就实现了插削功能。

在主轴燕尾处通过4个螺钉将插削机构的底座与主轴连接，底座与壳体通过环形T型槽用4个T型螺钉连接，在底座T型槽外圆处有360°等分的刻度，可以将T型螺钉松动，然后将插削部分旋转一个角度，实现多角度插削零件。

设计出X6132型万能升降台铣床插削功能扩展的装配图，如图4所示，将该插削机构安装到X6132万能升降台铣床主轴上，得到铣床扩展后的外观图如图5所示。

图3 插削机构传动结构简图

图4 插削机构扩展后的装配图

图5 X6132铣床功能扩展后的外观图

2 插削机构的三维建模及仿真

三维实体模型是机构仿真的基础。进入proe系统的零件模块，建立每个零件的三维图，再导入组件模块装配，得到插削机构的三维装配图，如图6所示。

点击“应用程序/机构”，进入仿真窗口，设置各运动副的相关参数，建立各元件之间的关系[3]；然后定义伺服电动机，并确定电动机转动方向，输入常数为80；最后设定开始时间、终止时间及显示帧频。

完成机构设置后，定义测量名称和测量类型，进行位置、运动学分析，得到位移、速度、加速度变化曲线，如图7所示。由输出结果可以看出，插刀工作行程速度基本均匀，符合机械设计的理论，从而验证了整个建模过程的正确性。

图6 装配图

图7 插刀的位移速度加速度变化曲线

3 插削机构的工作要求

为了安全生产，延长产品的使用寿命，在使用中应注意以下几点：

1）正常工作时铣床的工作转速为90 r/min或112 r/min；2）使用前应注油润滑，减小滑枕与导轨间的摩擦；3）使用时各紧固件必须加紧；4）切削强度大的零件时，应严格控制进给量，切削强度较小的零件时，可以适当地扩大进给量。

4 结束语

本设计将铣床主轴与偏心轮连接，带动偏心轮转动，偏心轮又与装有滑枕的连杆相连接，滑枕装在固定在壳体的导轨上，从而由偏心轮的偏心作用，带动主轴将回转运动转变为直线运动传到滑枕，再由滑枕带动刀具做往复直线运动，从而实现了插削功能的扩展。然后利用Pro/E软件完成了零件与插削机构整体的三维造型，进行了运动仿真，从理论上证明了本设计的可行性。此设计解决了中小型企业设备不齐全，无法完成一些插削工作的难题，节约了设备成本，大大提高了生产效率，在实际生产中有着广阔的使用前景。

[1] 陈伟栋.机械加工设备[M].北京：北京大学出版社，2006.

[2] 孙恒，陈作模，薄文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 孙江宏，黄小龙，高宏.Pro/ENGINEER Wildfire/2001结构分析与运动仿真[M].北京：中国铁道出版社，2004.