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新型無(wú)動(dòng)力源快換刀柄式鉆床
2018-06-20 11:02:33 來(lái)源: 作者:朱明 【 】 瀏覽:1456次 評(píng)論:0

 摘要:在目前批量零件孔加工都采用數(shù)控的趨勢(shì)下,怎樣使傳統(tǒng)機(jī)床發(fā)揮出更多的作用與效能?唯一的辦法就是改變傳統(tǒng)。這種快換刀柄具有無(wú)需外動(dòng)力源,更換快捷、剛性好、整體精度高的特點(diǎn),而改變傳統(tǒng)莫氏孔鉆床主軸接口,換成連體主軸方式,就可以生產(chǎn)系列新型搖臂鉆床、立式鉆床、數(shù)控經(jīng)濟(jì)型鉆床、內(nèi)冷卻經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床、其它鉆孔機(jī)等。希望與有前瞻性眼光的鉆床生產(chǎn)廠或精密主軸廠合作,進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),這樣可以為我國(guó)的傳統(tǒng)鉆床增添新的活力,為機(jī)械加工行業(yè)零件加工工藝多一種選擇,以達(dá)到降低生產(chǎn)成本,提高效率的目的。而經(jīng)濟(jì)型內(nèi)冷卻數(shù)控鉆床的產(chǎn)業(yè)化,也可以為莫氏內(nèi)冷卻鉆頭的產(chǎn)業(yè)化提供更多的應(yīng)用空間。

 關(guān)鍵字:新型鉆床 新型鉆床主軸接口無(wú)動(dòng)力源快換刀柄式鉆床  內(nèi)冷卻鉆床

 技術(shù)歷史:

本廠長(zhǎng)期致力于精密快換夾頭的研究與生產(chǎn),從2001年開始至今,快換夾頭已經(jīng)是第三代,新型無(wú)動(dòng)力源快換刀柄式鉆床是基于我發(fā)明的連體拉釘?shù)侗娇鞊Q夾頭的技術(shù)上延伸而來(lái)的。自從2007年該快換夾頭問(wèn)世以來(lái),產(chǎn)品已經(jīng)使用了10年,而現(xiàn)在又做了重要改進(jìn),使得刀柄整體性能更加完美。但是由于夾頭結(jié)構(gòu)緊湊、配合精度要求高、加工困難、成本較重的特點(diǎn),又缺乏資金投入,而且這種刀柄式夾頭又只能做高端產(chǎn)品,因此銷售價(jià)格偏高,只有追求高性能高質(zhì)量的單位才會(huì)使用,因此并沒有大量應(yīng)用,而大部分使用機(jī)床也以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床為主。該技術(shù)的相關(guān)文章在《金屬加工》冷加工2016年第17期作過(guò)具體介紹,本文主要介紹刀柄扭力傳遞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與生產(chǎn)適應(yīng)的鉆床系列品種,希望在新的發(fā)展形勢(shì)下,使傳統(tǒng)通用型鉆床發(fā)揮出更多的作用于與效能。

 原結(jié)構(gòu)圖:

1中為原來(lái)采用鋼球傳遞扭力的結(jié)構(gòu)圖,2為刀柄插入后結(jié)構(gòu)圖。錐孔為1/3,當(dāng)?shù)侗?/span>19插入后,鋼球17會(huì)因受到外壓圈13移動(dòng)的作用瞬間卡入刀柄球R槽中,斜壓柱12受到斜壓圈上面均布彈簧3的軸向力移動(dòng)和斜面的作用使其瞬間向徑向軸心移動(dòng)而壓緊刀柄19連體拉釘?shù)男泵妫迦肱浜暇o密可靠,無(wú)任何間隙,連接剛性十分強(qiáng)。由于刀柄連體拉釘斜面、斜壓柱角度、斜壓圈斜面增力的作用,可以在炮塔銑上面以最高5440/分鐘的轉(zhuǎn)速下也十分穩(wěn)定可靠。


圖3為鋼球傳遞扭力結(jié)構(gòu)圖,這個(gè)圖顯示出鋼球與主體和刀柄之間的接觸受力狀態(tài),當(dāng)鋼球受徑向扭力后,鋼球會(huì)沿刀柄球R向外撐緊,使外壓圈受力,當(dāng)外壓圈受力特別大時(shí),還由于是錐度配合的緣故,停下來(lái)時(shí)刀柄又處于受力緊配合狀態(tài),因此,外壓圈有時(shí)會(huì)被漲太緊而不能移動(dòng),該狀況在使用時(shí)只要用任何小東西在外壓圈上面震一下外壓圈即就松開。產(chǎn)生這種狀況的因素主要為,主體鋼球孔與刀柄的球R位置均布加工精度,還有熱處理變形。同樣是采用鋼球作為扭力傳遞的其他快換夾頭,則不會(huì)出現(xiàn)這中情況,只有這個(gè)一種全錐式的受強(qiáng)力后才會(huì)產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象,出現(xiàn)這種狀況的夾頭大部分在使用差不多1年左右,經(jīng)過(guò)磨合后鋼球同時(shí)接觸會(huì)自動(dòng)消除。而這種狀況的出現(xiàn)就是證明了這個(gè)結(jié)構(gòu)的夾頭加工配合精度要求高而只能做高端精密型。實(shí)際上,一個(gè)夾頭主體錐孔比一個(gè)7/24的主軸孔加工難度要求還要高。

 使用情況:

該夾頭從研究出來(lái)至今已經(jīng)有11年歷史,目前的夾頭主體、刀柄、斜壓柱均為Gcr15軸承鋼加工,熱處理硬度為HRC58~62,由于是全錐式配合,受力時(shí)不會(huì)有扭動(dòng)而產(chǎn)生磨損,可以正常使用8年以上,非常耐用。由于沒有間隙,更換方便,剛性足,精度高,大部分都是在數(shù)控鉆床上面使用。使用時(shí),直柄刀具均采用了ER夾頭裝夾,對(duì)零件的半邊沉孔都可以用銑刀加工,直徑4mm鉆頭以上均無(wú)需加工預(yù)孔和中心孔,對(duì)硬材料難加工材料均可以用硬質(zhì)合金鉆頭加工。這個(gè)夾頭除有時(shí)會(huì)出現(xiàn)外壓圈卡死現(xiàn)象外,總體上非常滿意,特別經(jīng)久耐用,更換快捷,刀柄錐度配合結(jié)構(gòu)精度持久性好,即使用了很多年后,精度幾乎沒有什么變化。在刀柄插入卡緊方面,拉釘卡緊零件的受力負(fù)荷極小,盡管夾頭零件偏多,但是每個(gè)零件都能夠保持長(zhǎng)久的可靠性和極長(zhǎng)的使用壽命,裝夾卡緊如初。

 新結(jié)構(gòu)圖:

4、圖5、圖6新結(jié)構(gòu)圖中可以看出,實(shí)際上除了扭力鋼球改變外,其它完全相同。在圖6中,由原來(lái)的3個(gè)鋼球改變?yōu)?/span>4個(gè)扭力柱8,刀柄相應(yīng)配合為4個(gè)錐孔。而4個(gè)扭力柱的特點(diǎn)為:1、刀柄相對(duì)應(yīng)的配合小錐孔加工測(cè)量更加方便;2、每個(gè)扭力柱受力較輕,的使用壽命會(huì)無(wú)限長(zhǎng);3、當(dāng)工作時(shí)扭力柱受徑向力時(shí),其受力不會(huì)再向徑往外作用到外壓圈上。因此,卸刀柄時(shí)外壓圈始終是能夠輕松往上面移動(dòng),從而壓迫斜壓圈15使之與撞擊柱12撞擊,使撞擊柱的斜面壓迫彈出柱10斜面,使刀柄順利取下。再由于扭力柱有一定的角度,不至于在刀柄取下來(lái)時(shí)掛住刀柄,而會(huì)像鋼球一樣自然縮回外壓圈凹槽中。考慮到成本的因素,夾頭還是采用鋼絲擋圈,而連體快換主軸方式一般性為鍛件,可以考慮帶臺(tái)階的方式,這樣更加完美。


攻絲配置:

 在攻絲刀柄配置方面目前比較完善,可以適應(yīng)不同的加工條件需求。圖7為超短攻絲刀柄;圖8為微縮攻絲刀柄,主要用于數(shù)控鉆床攻絲;圖9為雙向伸縮攻絲刀柄。攻絲夾頭可以用扭力保護(hù)型和無(wú)扭力剛性型。

 制造難點(diǎn):

 該快換刀柄由于是1/3錐度配合,錐孔大小頭孔徑差大,磨加工要求高,難度大,還有較高的尺寸要求,而快換刀柄的尺寸就相對(duì)容易控制,還有熱處理硬度低了也會(huì)影響使用,因此無(wú)法降低要求做普通低價(jià)產(chǎn)品。

 應(yīng)用范圍:

在目前批量零件孔加工都采用數(shù)控的趨勢(shì)下,怎樣使傳統(tǒng)機(jī)床發(fā)揮出更多的作用與效能?唯一的辦法就是改變傳統(tǒng)。這種快換刀柄具有無(wú)需外動(dòng)力源,更換快捷、剛性好、整體精度高的特點(diǎn),而改變傳統(tǒng)莫氏孔鉆床主軸接口,換成連體主軸方式,就可以生產(chǎn)系列新型搖臂鉆床、立式鉆床、數(shù)控經(jīng)濟(jì)型鉆床、內(nèi)冷卻經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床、其它鉆孔機(jī)等。希望與有前瞻性眼光的鉆床生產(chǎn)廠或精密主軸廠合作,進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),這樣可以為我國(guó)的傳統(tǒng)鉆床增添新的活力,為機(jī)械加工行業(yè)零件加工工藝多一種選擇,以達(dá)到降低生產(chǎn)成本,提高效率的目的。而經(jīng)濟(jì)型內(nèi)冷卻數(shù)控鉆床的產(chǎn)業(yè)化,也可以為莫氏內(nèi)冷卻鉆頭的產(chǎn)業(yè)化提供更多的應(yīng)用空間。


參考文獻(xiàn)

[1] 朱明,“一種機(jī)床快換夾頭系統(tǒng)”專利,ZL200710088026.6.

[2] 朱明,《刀柄式快換鉆夾頭的延伸與發(fā)展前景》.

[3] 朱明,“一種鉆床快換刀柄系統(tǒng)”專利,ZL201721190872.4.


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