摘 要:簡(jiǎn)述立臥復(fù)合鏜銑頭的發(fā)展及在龍門加工中心上的應(yīng)用,闡釋了該類銑頭的結(jié)構(gòu)原理及自動(dòng)分度、自動(dòng)換刀流程;介紹了設(shè)計(jì)立臥復(fù)合銑頭的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:立臥復(fù)合銑頭;龍門加工中心;自動(dòng)分度
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.016
0 引言
最初的數(shù)控龍門加工中心只配備立式銑頭,用來(lái)加工水平表面及垂直孔,而四周面的加工,需要將工件立起來(lái)加工,極不方便又效率底下,后來(lái)為滿足用戶及市場(chǎng)需求,多數(shù)廠商便在龍門加工中心上配備的臥式鏜銑頭,起初的臥式銑頭為手動(dòng)更換,后來(lái)漸漸地變成自動(dòng)更換,發(fā)展到今天多數(shù)的龍門機(jī)床都備有頭庫(kù),高檔的龍門機(jī)床可能備有3到4件銑頭,包括立式銑頭、臥式銑頭、雙軸頭等。
本文提到的是一種無(wú)需交換的立臥復(fù)合鏜銑頭,在銑頭上配置垂直和水平兩個(gè)方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)的復(fù)合主軸,當(dāng)加工不同的表面(水平面或四周面等)時(shí),只需垂直和水平主軸安裝上對(duì)應(yīng)的刀具,既可實(shí)現(xiàn)立式和臥式加工。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需更換主軸頭,從而節(jié)省輔助時(shí)間,極大地提高了效率。
1 結(jié)構(gòu)原理
本文介紹的立臥復(fù)合鏜銑頭,要通過(guò)螺紋連接安裝在龍門機(jī)床滑枕的端部;主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于滑枕上端的主軸電機(jī),臥式主軸通過(guò)螺旋傘齒輪實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出,立式主軸通過(guò)圓柱斜齒輪實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀、自動(dòng)分度。帶有刀柄清潔及中心出水等功能。
2 自動(dòng)分度及自動(dòng)換刀
2.1 自動(dòng)分度
在實(shí)際加工過(guò)程中,立臥復(fù)合鏜銑頭經(jīng)常要轉(zhuǎn)換不同的角度,因此鏜銑頭必須具自動(dòng)分度的功能,本例選用了高精度分度定位鼠牙盤,以更可靠地保證分度精度。其具體的動(dòng)作流程為,如圖2所示,在油腔2供油時(shí),推動(dòng)活塞動(dòng)作,使分度齒輪咬合(其中活塞與下頭體把和為一個(gè)整體),同時(shí),上下鼠牙盤脫開,此時(shí),下頭體可以旋轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定的角度,完成分度;然后,油腔1供油,推動(dòng)活塞反向動(dòng)作,拉緊下頭體,與此同時(shí),上下鼠牙盤咬合,實(shí)現(xiàn)精確定位。
2.2 自動(dòng)換刀
因?yàn)槭橇⑴P復(fù)合銑頭,所以換刀分立式主軸換刀和臥式主軸換刀兩種,立式主軸換刀過(guò)程為,卸刀油缸供油,壓縮碟璜組,使拉抓張開,此時(shí)換刀機(jī)械手將刀具送入主軸錐孔,控制系統(tǒng)得到指令后,油缸卸荷,碟璜復(fù)位,拉抓將刀具拉緊;而臥式主軸的換刀過(guò)程與其類似,需要注意的是,換刀時(shí),下頭體必須復(fù)位,回到分度零點(diǎn),以保證換刀機(jī)械手正常工作。
3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1 高精度、高剛性
高精度和高剛性是立臥復(fù)合銑頭的一般性要求,因此零部件及配套件均要求極高的精度,必要時(shí),需要相關(guān)工藝保證。本例,主軸軸承選用前三后二的布置,前端為三列角接觸球軸承,后端為兩列深溝球軸承,可以很好的承受軸向力和徑向力;此外,傳動(dòng)齒輪、拉刀力等均需校核以保證主軸剛性。至于精度,這里與軸承內(nèi)外圈配合的主軸和頭體均需要配磨,以保證精度要求,而頭體的分度,選用高精度鼠牙盤以保證分度精度。
3.2 動(dòng)作循環(huán)
自動(dòng)換刀和自動(dòng)分度是立臥復(fù)合銑頭的兩大動(dòng)作,如何保證動(dòng)作的可靠和穩(wěn)定,需要注意以下兩點(diǎn):其一,合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);本例的用于頭體分度的活塞和油缸體比較特殊,既往復(fù)運(yùn)動(dòng)又相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),因此在活塞和油缸體之間設(shè)計(jì)一組滾針軸承,用于支撐和傳動(dòng),而密封采用O型橡膠圈加格萊圈的組合密封結(jié)構(gòu),且選用品質(zhì)有保證的品牌,以保證油路不串腔;其二,正確的動(dòng)作指令;用于頭體自動(dòng)分度的齒輪耦合器,在分度時(shí)嚙合,分度完成后脫開,為了保證其每次嚙合時(shí)不會(huì)出現(xiàn)打齒的故障,就要求控制系統(tǒng)在每次分度前,記錄其主軸的相位,以保證齒輪耦合器的順利嚙合。
4 結(jié)語(yǔ)
伴隨著立臥復(fù)合鏜銑頭在龍門類加工中心上的應(yīng)用日益廣泛,其作為一個(gè)獨(dú)立而關(guān)鍵的核心部件,也引起業(yè)內(nèi)更多的關(guān)注,本文通過(guò)具體案例,闡述了立臥復(fù)合鏜銑頭的結(jié)構(gòu)原理,并總結(jié)了該類銑頭設(shè)計(jì)過(guò)程中的要點(diǎn),為后續(xù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供了理論依據(jù)及借鑒。
參考文獻(xiàn):
[1]薛兆云,康敏.基于力矩電機(jī)的雙擺動(dòng)銑頭設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程,2007(03):107-108.
[2]劉磊,楊慶東.幾種擺式銑頭的結(jié)構(gòu)分析及精度保持性研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2009(38):13-15.
作者簡(jiǎn)介:葛陽(yáng)(1982-),男,遼寧大連人,主要從事:龍門鏜銑類及五軸加工中心的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。