普通車床用高精度回轉(zhuǎn)方刀架*

陳劍勇　饒?zhí)m花

(中原工學(xué)院,河南 鄭州 450007)

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普通車床用高精度回轉(zhuǎn)方刀架*

陳劍勇饒?zhí)m花

(中原工學(xué)院,河南 鄭州 450007)

為了解決普通車床批量加工高精度零件時(shí)定刀和換刀無法同時(shí)進(jìn)行的難題，設(shè)計(jì)了一種高精度回轉(zhuǎn)方刀架；介紹了高精度方刀架的工作原理、組成結(jié)構(gòu)和調(diào)整使用方法。實(shí)際應(yīng)用表明:車床一次裝夾精確定位換刀的回轉(zhuǎn)定位精度為0.006 5 mm，可以保證臺(tái)階孔和臺(tái)階外圓較高的尺寸精度和形位公差。該刀架調(diào)整方便、成本低、加工精度高。為普通車床非數(shù)控化改造提供了一種低成本通用部件。

普通車床；方刀架；加工精度；精確定位；通用部件

對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，是目前不少企業(yè)為提高普通機(jī)床加工能力和加工水平所采用的一種主要手段[1]。然而，與購買新機(jī)床相比，雖然普通機(jī)床的數(shù)控化改造可以節(jié)省大約一半的費(fèi)用[2]，但對(duì)于普通機(jī)床保有量較大的老企業(yè)來說仍具有較大的資金壓力，而無法大面積開展；尤其是對(duì)于一些中小企業(yè)則同時(shí)還面臨技術(shù)水平、配套條件以及產(chǎn)品特征等生產(chǎn)條件的制約。因此，根據(jù)自身?xiàng)l件，對(duì)普通機(jī)床的部分關(guān)鍵部件進(jìn)行單獨(dú)技術(shù)改造，以提高生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，是一條低成本、見效快的可行之路。

本文對(duì)普通車床的回轉(zhuǎn)方刀架進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一種高精度回轉(zhuǎn)方刀架，其回轉(zhuǎn)定位精度為0.006 5 mm，解決了普通車床批量加工高精度零件時(shí)定刀和換刀無法同時(shí)進(jìn)行的難題，可以大幅度提高生產(chǎn)效率和加工精度，且成本更低。

1　普通回轉(zhuǎn)方刀架的工作原理

普通車床一般都使用方刀架，刀架作為車床的重要配置，在機(jī)床運(yùn)行工作中起著至關(guān)重要的作用，回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力，同時(shí)要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。普通回轉(zhuǎn)方刀架是依據(jù)機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位的工作原理制成的[3]。以C6132型普通車床的方刀架為例，刀架回轉(zhuǎn)速度快，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，換刀便捷，但加工復(fù)位精度不高。

刀架工作過程可分為刀架松開、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架壓緊等幾個(gè)步驟。刀架松開后，以90°為單位手動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方刀架，刀架底部有凹槽，轉(zhuǎn)位到大致位置，拖板孔內(nèi)彈簧帶動(dòng)鋼珠向上彈入刀架凹槽，發(fā)出聲音，同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方刀架，有銷子實(shí)現(xiàn)限位，從而達(dá)到刀架定位的目的。

2　高精度回轉(zhuǎn)方刀架的工作原理

筆者設(shè)計(jì)一種高精度回轉(zhuǎn)方刀架，它在方刀架上安裝有兩個(gè)圓錐滾子軸承，利用圓錐銷精確定位裝置[4]，能快速實(shí)現(xiàn)：定位—鎖緊—松開—復(fù)位—回轉(zhuǎn)90°的動(dòng)作循環(huán)。重復(fù)定位精度高,從而保證了刀具的回轉(zhuǎn)精度。

同樣以重復(fù)定位達(dá)到0.006 5 mm的精度要求為例，高精度回轉(zhuǎn)方刀架的原理圖如圖1所示，它由扳手桿、鎖緊扳手、銷子、彈簧、鎖緊螺紋套、螺釘、定位銷、刀架體、鎖緊螺母、圓錐滾子軸承、回轉(zhuǎn)軸等組成?；剞D(zhuǎn)軸與機(jī)床拖板固聯(lián)，方刀架通過兩個(gè)圓錐滾子軸承實(shí)現(xiàn)高精度回轉(zhuǎn)；通過雙螺母的防松功能對(duì)刀架實(shí)現(xiàn)粗加工或者非連續(xù)切削時(shí)的牢固鎖緊。

(1)刀架松開、復(fù)位如圖1所示，按下扳手桿1，克服彈簧4向上的彈力，同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)扳手桿，使銷子3順利從直角槽的左下部轉(zhuǎn)移到上部位置，在彈簧的作用下，鎖緊扳手帶動(dòng)定位銷7向上移動(dòng)，使定位銷脫離定位孔，處于復(fù)位狀態(tài)，然后，使用扳手逆時(shí)針?biāo)砷_雙螺母即可實(shí)現(xiàn)刀架松開。

(2)刀架轉(zhuǎn)位刀架松開后，以90°為單位手動(dòng)旋轉(zhuǎn)方刀架，方刀架通過兩個(gè)圓錐滾子軸承實(shí)現(xiàn)高精度回轉(zhuǎn)。

(3)刀架定位、鎖緊刀架轉(zhuǎn)位到大致位置，如圖1所示，按下鎖緊扳手2，克服彈簧4向上的彈力，鎖緊扳手帶動(dòng)定位銷7向下移動(dòng)到直角槽底部，使定位銷與定位孔完全配合，方刀架處于高精度定位狀態(tài)，同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)扳手桿1，使銷子3順利從直角槽的上部轉(zhuǎn)移到左下部位置，繼續(xù)用力順時(shí)針旋轉(zhuǎn)扳手桿1，使鎖緊螺紋套5旋轉(zhuǎn)至鎖緊狀態(tài)，然后，使用扳手順時(shí)針鎖緊雙螺母即可實(shí)現(xiàn)刀架鎖緊。

3　高精度回轉(zhuǎn)方刀架的優(yōu)點(diǎn)

高精度回轉(zhuǎn)方刀架利用圓錐銷精確定位裝置，能快速實(shí)現(xiàn)：定位—鎖緊—松開—復(fù)位—回轉(zhuǎn)90°的動(dòng)作循環(huán)，它具有廣泛的適用性，可作為通用技術(shù)推廣應(yīng)用到車削加工中，解決了長(zhǎng)期困擾的在普通車床上較大批量一次裝夾鏜臺(tái)階孔、車削臺(tái)階外圓時(shí)，尺寸精度和形位公差不易同時(shí)保證，效率較低，且工人操作難度較大的難題。

[1]林松.CA6140車床刀架動(dòng)力分析及其結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,1994(5):31-33.

[2]孫有亮,劉春東,馬曉欣.CA6140車床刀架故障分析[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2009(4):89-91.

[3]陳雷,孫曙光,郭宇超.普通車床輔助安全裝置設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2011(7):39-40.

[4]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社,2006.

(編輯汪藝)

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High precision rotary tool holder used in universal lathe

CHEN Jianyong, RAO Lanhua

(Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, CHN)

In order to solve the problem that fixed cutting tool and replacing tool can not be carried out at the same time when the large quantities of high precision parts in universal lathe are processed, the high precision rotary tool holder is designed. The principle,composition and operation method are discussed. The practical application shows that the rotary positioning accuracy of accurate positioning and replacing tool in a fixture of lathe is 0.006 5 mm, high tolerances of form and position and high dimension accuracy of stepped holes and cylindrical surfaces are ensured, the tool holder of lathe can achieve easy adjustment,low cost, high precision. A kind of low cost general components for the non numerical control reconstruction of the ordinary lathe is provided.

universal lathe; tool holder; machining accuracy; accurate positioning; general components

TH12

B

陳劍勇，男，1976年生，學(xué)士，主要從事機(jī)電設(shè)計(jì)與制造研究。

2015-10-13)

160432

*河南省科技廳科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(0524260065)