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斜床身数控车床在使用中的优势分析
谢黎明，邢冠梅
兰州理工大学机电工程学院
730050
摘要：我国是一个制造业大国，尤其是在传统的工业领域内，我国长期发挥重要的作用，而且在国际事务中也发挥了较大的作用，机械制造业就是其中之一。随着我国的机械加工走向数字化，以及全自动的发展趋势，越来越多的数控车床引入到该行业中，并为我国的经济建设服务。斜床身数控车床就是一种比较全面的精密型数控车床，不仅有较高的精度，而且还比较耐用，不仅外观好，而且有较好的实用性，具有走刀机与走心机等多个方面的优势。所以，该类设备在我国的航空、电子、钟表等领域内广泛适用，尤其是其中的高精度、多批量、外形复杂的零件，我们更要采用此类机床进行加工，以保证制造出的零件可以达到要求的精度。本文主要是通过比较斜床身数控机床和平床身数控机床，进而分析斜床身数控车床的优势所在。
关键词：斜床身;数控车床;使用;优势分析
1. 定义
随着制造业对产品的精度越来越高，在新世纪数控机床问世了，其主要出发点是解决各种机械零件的自动加工以及精加工等相关问题。再往后，不少专业技术人员发现一些以往的数控车床往往不具备足够的加工精度，或者达不到应有的加工要求，所以不断地寻找新的问题的解决方案。为此，有一些地方引入了斜床身数控车床，这是一种精度很高，效率良好的自动化机床，在机床上，不仅仅含有多工位刀塔或动力刀塔，而且机床的加工精度较好，可以对直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等相对比较复杂的工序进行加工，所以它们有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，它们最大的好处就在于可以大规模地应用于生产批量的复杂零件，并且从中获得一定的经济效益。
2. 斜床身数控车床的基本情况介绍
2.1斜床身的总体情况
在实际进行切削加工时，斜床身数控车床拥有选配动力刀具功能以及8工位转塔刀架，所以它在不同产品的加工中都可以发挥重要的作用，尤其在多种产品、中小批量产品的加工中相对适用；特别是在复杂、高精度零件明显具备其他产品不具备的优势。
2.2斜床身数控车床试运转前的准备
　　在使用前，斜床身数控车床要先通过几何精度检验合格，然后再清理整机。具体地，就是要利用含有清洗剂的棉布或绸布来清洗，这一阶段不得使用棉纱或纱布，以免出现机器卡阻现象，也就是说要把斜床身数控车床在出厂时为保护导轨面和加工面而涂上的防锈油或防锈漆清洗掉，同时洗干净外表面的灰尘。与此同时，在各滑动面及工作面涂上厂家指定的润滑油。与此同时，还要仔细检查斜床身数控车床各部位是否已经根据相关要求把油加满了，冷却箱中的冷却液是否充足。机床液压站、自动间润滑装置的油是否可以达到油位批示器规定的部位。同时对电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否正常运作进行检查。通电以后，我们还要启动集中润滑装轩，以保证润滑部位及润滑油路上有足够的润滑油，以做好该机床在使用前的一系列准备工作。
2.3斜床身数控车床的安装
斜床身数控车床放在基础之上，必须要在自由状态下找平，并通过地脚螺栓锁紧。就普通机床而言，其水平仪读数不会高于0.04/1000mm，而如果是高精度的数控机床，水平仪也不会高于0.02／1000mm。在对安装精度进行测量时，我们往往要在恒定的温度下进行，测量工具要经过一段时间定温以后再使用。斜床身数控车床在安装时，要尽可能地减少数控机床造成强迫变形的安装方法。斜床身数控车床安装时不可以随便地把机床的某些部件拆下，如果拆下了某些部件，很有可能会造成数控车床内应力要再一次进行分配，从而对机床精度造成影响。
3.斜床身与平床身数控机床比较
在国内，常见的数控机床有二种：平床身数控车床，也叫经济型数控车床，或者也称之为简易型数控机床，另外有一种是斜床身数控机床，也叫普及型数控车床和全功能数控车床。根据我们对二种数控机床的分析，不难发现斜床身数控车床相比平床身数控车床。从使用角度来看，尽管平床身数控车床和斜床身数控车床都可以用来进行数控车削，但是所能加工的零件规格不一样。数控机床主要是为了实现现代化的批量生产而出现的，其最大的特点就是自动化，减少了大量的重复的人工劳动。平床身数控车床都是通过普通车床进行简单数控改造而形成的，所以他们往往难以进行自动化控制。而斜床身数控车床则不同，它们主要是依据数控加工的基本原理而设计的，有较强的针对性，在机床的布局、刚性、精度，以及排屑能力方面，相对于平床身数控机床而言，都有明显的改进。而这些优势是在设计时就被赋予了的，无法通过后面改进而获得。具体的，我们可以详见下图1和图2。

图1 斜床身数控机床图

图2 平床身数控机床图
3.1机床布局对比
从二种数控车床的布局来看，平床身数控车床的最大特点就是两根导轨所在平面与地平面是保持相互平行的，而斜床身数控车床则不同，其两根导轨所在平面则与地平面是相交的，而且还会呈现一个斜面，此倾斜角可以是30°，45°，60°，75°不等。根据二类机床的侧面情况，我们可以发现平床身数控车床的床身是四方形的，斜床身数控车床的床身是直角三角形的。从这一点来看，我们很明显可以发现在相同导轨宽度的情况下，斜床身的X向拖板相对于平床身来看，会更长，也就是说可以安排更多的刀位数。
3.2切削刚性对比
从切削性能来看，斜床身数控车床的截面积往往要大于同规格的平床身，也就是说其抗弯曲和抗扭能力更强。斜床身数控车床的刀具都是从工件的斜上方往下切削的，切削力可以和工件的重力在方向上保持一致，因此主轴可以保持相对平稳的运动，难以造成切削振动，而平床身数控车床则不同，刀具与工件产生的切削力往往是与工件保持垂直状态，较易引起振动。
3.3机床加工精度对比
对于数控车床而言，其传动丝杆都是高精度的滚珠丝杆，丝杆与螺母之间存在不大的传动间隙，但也并不意味着不存在间隙。然而，只要是存在间隙，当丝杆向着一个方向运动后再反向传动时，就会出现反向间隙，有反向间隙就必定要对重复定位精度造成影响，并最终降低加工精度。斜床身数控车床的布局则不同，它直接可以对X方向滚珠丝杆的间隙产生影响，重力将直接对丝杆的轴向产生作用，从而保证传动时的反向间隙是零。而平床身数控车床的X方向丝杆未受到X轴向重力的影响，所以难以直接消除间隙。这也就足以说明以斜床身数控车床在加工精度上比传统的平床身机床有优势。
3.4排屑能力对比
考虑到重力的影响，斜床身数控车床难以产生缠绕刀具，而且在排屑中往往会占据一定的优势；而且还配合中置丝杆和导轨防护钣金，从而达到避免切屑在丝杆和导轨上堆积的现象。大多数的斜床身数控车床都会设计一个自动排屑机，该部件的主要作用就是自动清除切屑，并增加工人的工作时间。而平床身受到结构的限制，往往难以再增加一个自动排屑机。
3.5自动化生产对比
对于数控机床。无论是增加刀位数，还是配置自动排屑机，其最终的目的就是要进行自动化生产。在未来，数控机床将会出现一人值守多台机床的现象。斜床身数控车床会再增加一个铣削动力头、自动送料机床或者机械手，同时还会自动上料，一次装夹完成工件的所有施工工序，自动把料下下来，并自动排屑，也就是要发展成高效的全自动的无人需要管理的数控机床。所以，平床身数控车床要想实现自动化在结构上不具备优势。
3.6制造成本对比
尽管斜床身数控车床从许多方面来看，比平床身数控车床先进，但是在市场上却未有很好的反响。究其原因，主要就在于平床身数控车床往往价格不高，而且生产快，所以能够许多中低消费群体的青睐，尤其是小工厂，小作坊。相对而言，斜床身数控车床就明显在制造上难度有所增加，而且床身也比较重，X向还要有伺服电机带刹车功能，其最大的不利因素还就是制造成本高。所以，按照我国的制造业的实际情况，大多数企业只是需要加工中低端产品，对机床精度没有太高的要求，购买机床时主要还是考虑了价格因素。
4. 斜床身数控车床在使用中的优势分析
根据上面的分析，我们得出斜床身数控机床有以下的一些优势是值得我们注意的。
4.1能够加工高精度产品
对于数控机床的拖板传动丝杆而言，基本上都是高精度的滚珠丝杆，丝杆与螺母之间往往存在一定的间隙，所以丝杆向着一个方向运动后再反向传动时，就会产生反向间隙而影响最后的加工精度。而斜床身的数控机床在重力的作用下将会直接作用于丝杆的轴向，传动时往往难以出现反向间隙。例如，我们可以找一个普通螺母与螺丝，竖直向上，拧动螺丝，然后再反向退回来，就会发现螺母始终从一边压着丝杆，这样就产生不了反向间隙，如果我们让螺母与螺丝平放，就难以产生这样的效果。
4.2：机床刚性好，切削时不易引起振动。
斜床身数控机床的刀具在切削时，往往是位于工件的斜上方，切削力与主轴工件形成的重力是一致的，所以主轴运转会比较稳定，很难出现切削振动的现象。而普通数控车床则不然，它们在作业时，刀具与工件产生了向上的切削力，与主轴工件产生了不一致的重力，所以很容易就会产生振动，发出较大的噪音，并且最终影响机床的刚性和使用寿命。
4.3斜床身数控机床的其他优势
　 根据我们前面的分析，我们发现斜床身数控车床主要是在精密复杂的各种回转体零件的多品种，中小批量加工中使用。与此同时，我们还可选配液压卡盘及尾座，以达到自动上下料，选配好系统及功能部件一次夹持可实现车削及铣削功能等。可以在内圆、外圆、台阶、锥面、球面、沟槽、各种螺纹和复杂曲面的加工上获得一定的优势，同时还可以进行各类高温合金、钛合金、耐热合金、不锈钢、铸铁、铸钢等材料的铸锻件毛坯件的各类加工。对于铸造件而言，先要进行回火，消除内应力，X、Z轴导轨使用的是线性导轨，对于整个切削过程，还要进行直线度校正，以此来保证机床运动精确度和保持切削产品的精度。最后，斜床身数控车床还具有良好的可靠性，刚性，精度，较长的寿命，加工速度快，可以对各种难以加工的材料进行粗、细、精加工。斜床身数控车床主轴拖动扭短大，而且转速高等。这一切优势都极有利于其开展切削工作。
5.结束语
根据笔者在本文中对斜床身数控机床的分析，我们发现在社会深刻变革的形势下，制造业发生了翻天覆地的变化，由以往只是依靠传统的手工加工，转向了现代的数控加工，不仅提高了加工精度，也缩短了加工时间，同时还改善了作业环境，这确实是一大奇迹。笔者作为机床从业人员，认为我们要用全面发展的观点看待这一产业。全球制造业都在不断变化着，从天上的飞船，到地下的高铁，可以说这一切变化都对我们的生活方式带来了较大的变化。在高科技引领时代的情况下，像斜床身数控机床这类高精度的机床肯定是未来加工业的发展趋势。所以，我们一定要学会使用先进的加工工具，了解其性能，并最终为在未来加工出更多的质量优良，价格低廉，产量高的机械产品做出应用的努力。
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