王浩 孙德义

摘 要：介绍斜床身数控车床冲屑系统及其主要结构， 用于铝合金轮毂的车削加工， 实现了数控车床自动冲屑功能， 提高了铝合金轮毂车削加工的自动化和加工效率， 具有推广应用价值。

关键词：斜床身数控车床； 铝合金轮毂车削； 自动冲屑

随着汽车工业的发展， 对高性能铝合金轮毂的需求量大幅度增加， 使得对该类铝合金轮毂的生产加工提出了更高的要求。 车削加工是铝合金轮毂的一种主要生产工艺， 要求高效率、 高精度。目前， 在机床工具工业中， 车削加工铝合金轮毂主要使用全防护式斜床身数控车床， 湿式加工。 由于铝合金轮毂的车削加工有以下特点：（1） 汽车轮毂加工是专业化大批量生产；（2） 粗车、 精车车削量大，铝屑量大；（3）铝为轻金属， 与微乳化的切削液混杂在一起的铝屑比较粘， 极容易粘或堆积在机床内防护上， 因此， 与数控车床车削重金属材质如铁等不同， 车铝或铝合金等工件材质的数控机床排屑不是很流畅。 在通常的数控车床上车削铝合金轮毂时， 需要操作者暂停机床， 手工清理一下铝屑， 从而降低了加工效率。 数控车床冲屑系统根据全防护式斜床身车床的内防护和机床自动排屑的结构特点， 设置适当的冷却液管路， 利用一定量的切削液及其适当的冲刷力， 自动便捷地将大量的铝屑冲至机床下部的排屑槽中， 再由机床的自动排屑器排出机床外部。 这种冲屑系统降低了人力成本， 提高了机床的加工效率， 机床自动化程度更高。

1、冲屑系统方案

在全防护斜床身数控车床的主体结构中， 主要为后置多工位转塔刀架， 机床车削工件时主轴多为顺时针旋转。 在机床全防护顶部内侧设置冷却液冲屑管路， 沿机床Z 轴方向平行安装， 冲屑在机床Z 轴全行程进行； 独立式水泵通过冲屑管路提供冲屑用冷却液 （机床车削用切削液由另一个水泵通过多工位转塔刀架刀盘处提供）， 冲屑用冷却液与机床车削用切削液相同。 数控车床在车削加工的同时， 大量的冷却液冲向机床内防护， 水流可以冲掉粘或堆积在机床内防护上的铝屑等， 并带着铝屑进入机床下部的自动排屑器槽口， 再由机床的自动排屑器将铝屑排至机床外部； 冲屑时间及间隔根据机床加工铝屑量的多少编程自动控制。

2、布局及结构示意图

图 1 是斜床身数控车床冲屑系统的截面示意图；图 2 是该冲屑装置示意图 （图中未显示数控车床防护顶梁 1、 防护门 2、 前护罩 4、 自动排屑器 5、 内防护 8 等零部件）。

在示意图中，机床主体为全防护斜床身结构，主要包括防护顶梁 1、防护门 2 铝合金轮毂 3（其装夹于主轴箱头部）、前护罩 4、自动排屑器 5、冷却箱6、内防护8、床鞍 9、床身 10、多工位刀架 11。示意图中， 在机床防护顶梁 1 处内侧沿车床Z 轴方向平行设置冲屑管7， 并沿车床Z轴总行程设置， 在冲屑管7上沿图 1 上部箭头方向钻一定数量的冲屑小孔（直径D1）。冲屑装置外接独立式水泵15，提供冲屑用冷却液， 该冷却液与机床车削用切削液相同，水泵的扬程需不低于4m。该冲屑装置设置电气梯形图，编程控制。在车削加工铝合金轮毂3时，主轴为顺时針旋转， 机床车削时大量的铝屑就飞溅至内防护8上面；微乳化的切削液与铝屑混合在一起， 极容易粘贴或堆积在内防护8的内侧面上，铝屑等不容易排出机床，有时需要操作者暂停机床， 手工清理一下铝屑，从而提高不了加工效率。使用此冲屑装置时， 根据车削铝合金轮毂工件特点和机床内的铝屑量多少编程控制，沿图 1 上部箭头方向向内防护 8内侧自动控制冲刷冷却液， 水流将大量的铝屑冲至机床下部前护罩 4 与内防护 8 形成的自动排屑器槽口中， 机床自动排屑器 5再将铝屑排至机床外部。

3、冲屑系统达到的效果

该斜床身数控车床冲屑系统有以下特点或效果：

（1） 该装置需设置在全防护式斜床身数控车床上， 机床的防护罩密封性效果要比较好；

（2） 在全防护式斜床身数控车床中，设置于机床防护罩内侧的冲屑结构，布局合理、 结构简单，降低了人力成本，提高了机床的加工效率；

（3） 采用编程控制，在机床加工零件的同时实现了数控车床自动冲屑功能，提高了机床的自动化，特别是铝合金轮毂车削加工时的自动化和加工效率；

（4） 该冲屑系统已作为数控铝合金轮毂车床的标准结构或功能；

（5） 该装置已应用于实际生产， 实现了斜床身数控车床车削加工铝合金材质的冲屑功能，效果明显。

4、结论

这种冲屑系统布局合理、结构简单、成本低，在国内的多家铝合金轮毂加工企业中应用效果很好，用户评价高，具有实用和市场推广价值。该冲屑系统或设计思路可以在机床工具工业中其他类似的数控机床或自动化加工中推广应用。

参考文献：

[1] 文怀兴，夏田.数控机床设计实践指南[M].北京：化学工业出版社，2018.

[2] 戴曙.金属切削机床[M].北京：机械工业出版社，2017：71-79.

[3] 第一机械工业部北京机床研究所.金属切削机床[M].北京：机械工业出版社，2015.