王玉玲

（太原工业学院，山西 太原 030008）

0 引言

在机械加工中，龙门刨床主要用来加工大平面，尤其是长而窄的平面，也可以用来加工沟槽［1］；它与龙门铣床的外形相似，但对于大平面的加工，其效率远低于龙门铣床。随着制造业市场的快速发展，企业之间的竞争更加激烈，加工企业对加工效率及产品质量的要求也越来越高。某企业原有一台长4m的724龙门刨床，生产中故障率高、生产率低、加工质量不高，工程技术人员通过对原刨床结构和功能的分析，组织多方讨论，决定对此龙门刨床进行改造，以便更好地发挥该机床的加工能力。

1 机械部分总体改造方案

从降低改造成本和缩短工期的原则出发，在对龙门刨床进行改造时，保留原刨床的侧刀架，用以刨削工件的竖直平面；拆掉原刨床横梁上两个垂直刨刀架并新增两个垂直铣头，实现对上平面的铣削加工。这样，改造后的机床具备刨铣复合功能，大大提高了加工质量和生产率。

在龙门刨床上刨削上平面时，工作台沿床身导轨的直线往复运动是主运动［2］，工进速度快；而在龙门铣床上铣削上平面时，铣头的旋转是主运动，工作台直线往复运动是进给运动，要求工进速度慢。因此，对工作台要实现减速改造，下面简述一下改造方案。

2 工作台减速改造方案

原刨床工作台的传动系统如图1所示，电动机轴与减速器的输入轴通过联轴器刚性联接，减速器的输出轴与执行机构通过联轴器刚性联接，执行机构由齿轮、齿条和工作台组成。工作时，运动由电动机传至减速器的输入轴，经过齿轮传动传至输出轴，输出轴再将运动传至执行机构中的齿轮，通过齿轮齿条啮合带动机床工作台实现往复直线运动。

起初的减速改造方案是：保留原减速器，将原55 kW的直流电机改造为交流电机，通过变频调速器实现无级调速，实际试生产后发现变频器长期在低效的低频段（5Hz附近）工作，电气系统发热增多，并且经常出现闷车、啃刀、跳闸等不良现象，严重影响了加工质量和生产率。

为此，考虑完善改造方案，由于更换减速器存在着成本高、工期长等问题，通过咨询及对工作台运动传动链的分析，决定拆掉原刨床中电机与减速器之间的联轴器，更换为V带轮传动联接，如图2所示。

图1 原刨床工作台 传动系统

图2 改造后刨床工作台 传动系统

改造后的工作台传动系统中，电动机与V带传动的小带轮联接，大带轮与减速器的输入轴联接。工作时，运动由电动机经V带传动传至减速器输入轴，再由减速器输出传至执行机构，最后，经过齿轮齿条啮合带动工作台运动。

3 V带传动主要参数计算

3.1 确定小带轮和大带轮的直径

小带轮与原刨床的电机轴头通过键联接，电机的转速n＝132.5r／min～1 325r／min，功率为55kW，电机轴头的直径为Φ65mm，根据电机轴头的尺寸，初步确定小带轮的直径为d1＝180mm。

大带轮与原刨床的减速器输入轴通过键联接，根据带传动比一般i≤7的要求，再考虑设备附近的空间大小，最后确定大带轮的直径为d2＝900mm。此时，传动比i＝900／180＝5＜7，满足要求。

3.2 确定中心距、验算主动轮包角

3.2.1 确定中心距a

参考文献［3］，带轮中心距应满足：

将相关参数代入式（1）计算得：756＜a＜2 160。最后，取中心距a＝950mm。

3.2.2 验算小带轮包角α

包角α是带传动很重要的一个参数，包角越大，带与带轮之间的摩擦力越大，带传动能力就越高。根据文献［3］带轮包角α由下式计算：

将相关参数代入式（2）计算得：α＝136.6°＞120°，符合要求。

3.3 确定带轮的材料、结构及V带的型号

两个V带轮的材料均选HT250的灰铸铁。小带轮直径较小，采用实心式结构；大带轮直径大于350 mm，采用轮辐式结构。

由于此刨床负荷较大，且工作可靠性要求较高，故选四槽V型（15N）皮带传动。

4 结论

经生产实践证明，改造后的刨床工作过程平稳可靠，加工过程中再没有出现闷车、啃刀等现象，并且变频器的工作频率提高了5倍，很好地解决了过去经常出现的跳闸以及电器元件发热量大等问题。

这次改造只是将原刨床的直流发电机组改造为交流电机组，并将电机与减速器之间的联轴器刚性联接更换为V带传动联接，成本低、工期短，机床的加工能力明显提升，同时，也提高了生产率和加工质量，改造效果良好，值得推广。