數(shù)控旋壓機(jī)平刀架的改進(jìn)

羅昌輝++魏小紅

一、舊刀架工作原理及缺陷分析

1.工作原理

以下是一款數(shù)控旋壓機(jī)用平刀，其實(shí)物如圖1-1所示。

由于在產(chǎn)品生產(chǎn)中的產(chǎn)品存在多樣性，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)這款平刀架在生產(chǎn)有直壁臺階小圓弧過渡的零件時(shí)，如在生產(chǎn)如圖1-2所示的DD025吊頂射燈燈罩時(shí)，只要平刀加工到臺階面時(shí)，便會在臺階連接處壓出一道凹痕，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生壓裂的情況如圖1-2所示，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，達(dá)不到客戶的要求甚至造成工件的報(bào)廢。

2.擠傷開裂原因分析

由于刀架在工作過程中合金刀頭與刀架旋轉(zhuǎn)塊旋轉(zhuǎn)中心成三角形位置關(guān)系，當(dāng)?shù)都芾@旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一定角度后，合金刀頭就會沿縱方向發(fā)生一定量的相對位移。合金刀頭貼合工件表面，對工件做擠壓修光加工，使工件表面達(dá)到較高的質(zhì)量，而當(dāng)加工到工件臺階面時(shí)，合金刀頭與工件臺階面直壁面的瞬間，刀架受力情況發(fā)生變化，刀頭繞旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使合金刀頭發(fā)生位置形成變化，對工件表面產(chǎn)生擠壓現(xiàn)象，如上圖所示在工件表面留下凹痕，影響工件的表面質(zhì)量。

二、刀架的改進(jìn)

針對以上問題，通過討論研究并查閱大量設(shè)計(jì)資料，對以上刀架進(jìn)行了相應(yīng)改造。改進(jìn)后對工件的加工效果得到了很大的改善，滿足了客戶對工件表面質(zhì)量的要求，又降低了產(chǎn)品的廢品率。對此，在新刀架完成之后做了新舊刀架生產(chǎn)對比試驗(yàn)，試驗(yàn)對比結(jié)果顯示新刀架比原刀架廢品率降低了28%。

改造后的刀架結(jié)構(gòu)及實(shí)物如圖2-1所示：

改進(jìn)后的刀架主要由兩部分組成，壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（圖2-2），刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（圖2-3）組成，壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過連接桿經(jīng)風(fēng)銅焊技術(shù)與刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固定連接。在工作過程中，壓力調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)節(jié)刀頭與工件之間的壓力大小，刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以使刀具繞旋轉(zhuǎn)軸中心做一定角度的旋轉(zhuǎn)。這款平刀改進(jìn)成功后，在實(shí)際生產(chǎn)中充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢，不僅解決了一直以來旋壓痕難以解決的難題，而且避免了舊刀架出現(xiàn)的擠傷工件表面情況的出現(xiàn)，有效提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量。在使用過程中安裝方便，只要將刀架上的六工位刀架連接板放入六工位刀架裝刀槽內(nèi)，鎖緊螺栓，在生產(chǎn)過程中通過對刀、刀補(bǔ)設(shè)置、試模調(diào)壓后就可進(jìn)行批量生產(chǎn)，方便實(shí)用。

圖2-2為壓力調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)圖，該機(jī)構(gòu)主要由六工位刀架連接板、壓力調(diào)節(jié)桿 、壓力調(diào)節(jié)螺母、鎖緊螺栓、蓋板、調(diào)壓筒、調(diào)壓彈簧、連接桿、止轉(zhuǎn)螺栓組成。壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過連接桿將壓力傳遞給刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。止轉(zhuǎn)螺栓的設(shè)置則避免了刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在加工過程中由于受力而發(fā)生的旋轉(zhuǎn)。

在生產(chǎn)過程中，該刀架通過六工位刀架連接板連接到機(jī)床的六工位旋轉(zhuǎn)刀架上。如果沒有壓力調(diào)節(jié)裝置，整個刀架和六工位旋轉(zhuǎn)刀架成剛性連接，壓力不可調(diào)節(jié)，如果加工過程中刀具與工件之間的壓力太大，就會造成工件過于貼膜，使產(chǎn)品表面出現(xiàn)嚴(yán)重波浪紋甚至是開裂，造成工件報(bào)廢；而壓力太小，又不能達(dá)到修光目的，不能提高工件表面質(zhì)量。通過該裝置可以調(diào)節(jié)刀具與工件之間的壓力大小，壓力彈簧選擇TF30×16×60矩形壓縮彈簧，其壓縮載荷為120kg，大于原刀架兩根LR12×8×30圓柱壓縮彈簧的壓縮載荷30kg，滿足加工不同材料零件過程中對刀具與工件之間的壓力調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中調(diào)壓彈簧為刀架工作提供壓力，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)桿、壓力調(diào)節(jié)螺母，以調(diào)節(jié)彈簧對連接桿的拉力，最終達(dá)到調(diào)節(jié)刀頭對工件表面的壓緊力，避免了壓力過大或不足而造成的表面質(zhì)量缺陷。

1 六工位刀架連接板2 壓力調(diào)節(jié)桿3 壓力調(diào)節(jié)螺母4 鎖緊螺栓5 蓋板6 調(diào)壓筒7 調(diào)壓彈簧8 連接桿9 止轉(zhuǎn)螺栓

圖2-3所示為合金刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由合金刀頭支承軸、限位銷、旋轉(zhuǎn)塊、蝸卷形旋轉(zhuǎn)彈簧、軸承、支撐筒、合金刀頭組成。在刀架安裝試模調(diào)試過程中，通過調(diào)試調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力大小，使得合金刀頭以合適的位置修光工件表面而又不應(yīng)受力過大發(fā)生過大旋轉(zhuǎn)，影響刀具的工作。

1 合金刀頭支承軸2 限位銷3 旋轉(zhuǎn)塊4 蝸卷形旋轉(zhuǎn)彈簧5、7 軸承6 支撐筒8 合金刀頭

其中合金刀頭同樣用風(fēng)銅焊技術(shù)焊接在支承軸上，其幾何尺寸如圖2-4所示，由兩個加工面組成，兩工作面之間通過R2圓弧連接，刀頭加工面1對工件進(jìn)行擠壓修光工作；當(dāng)加工到X方向臺階面時(shí)，刀頭跟著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度，以第2加工面完成對工件表面的擠壓修光加工。

合金刀頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以使合金刀頭繞支承軸旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，如圖2-5所示為支撐筒零件圖，除安裝軸承所需要的臺階孔面外，還增加了一個臺階孔位用以安裝蝸卷形彈簧，支撐筒通過蝸卷形彈簧與合金刀頭支承軸連接，并在支撐筒上開了一個90°的槽。支承軸上設(shè)置有限位銷以及旋轉(zhuǎn)塊，通過螺紋與支承軸固定連接。在彈簧的作用下支承軸可繞支撐筒中心旋轉(zhuǎn)90°。

由于燈罩零件表面多為圓弧面連接，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以使刀頭隨著工件表面的圓弧變化情況旋轉(zhuǎn)，讓刀頭以最佳的相對位置對工件表面做修光加工。當(dāng)加工到工件臺階面時(shí)，合金刀頭隨著受力的變化旋轉(zhuǎn)一定的角度，以第二加工面對臺階面進(jìn)行加工，旋轉(zhuǎn)后刀頭沒有發(fā)生位移而擠傷工件，在旋轉(zhuǎn)過程中，合金刀頭加工面1與2之間隨著旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)的完成加工面而轉(zhuǎn)化，使兩個面之間能夠保證相同的表面質(zhì)量要求。

使用該平刀進(jìn)行表面修光加工后的效果對比如下圖。仔細(xì)看不難看出工件修光前后的表面效果，經(jīng)過平刀修光之前，工件表面有明顯的螺紋狀痕跡，平刀修光后，工件的表面均能達(dá)到鏡面反光效果，達(dá)到了客戶對表面質(zhì)量的要求，得到了客戶的認(rèn)可。

三、結(jié)束語

該刀架的改進(jìn)，不僅保留了平刀在生產(chǎn)中增加旋壓件表面質(zhì)量的功能，改進(jìn)后刀架結(jié)構(gòu)中標(biāo)準(zhǔn)件的選用，簡化了整個刀架的維修難度，降低了維修費(fèi)用，旋轉(zhuǎn)活動塊改成選裝軸的設(shè)計(jì)，加大了合金刀刀頭的旋轉(zhuǎn)角度，使刀架能適應(yīng)不同類型零件的加工，增加了刀具的使用范圍。

責(zé)任編輯朱守鋰