折疊式換刀器的制作

郄偉 劉玲 雷彪

摘 要：隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控銑床被越來越廣泛的應(yīng)用，銑床的換刀器的應(yīng)用也越來越平凡。但是傳統(tǒng)換刀器需要固定在桌子上才能進(jìn)行銑刀的更換，因而造成了換刀器不可移動的問題。這個問題在數(shù)控技能中會顯得尤為突出。競賽選手在外地參賽，會因為比賽場地大，換刀器位置固定，且換刀器個數(shù)有限，造成有限的比賽時間內(nèi)因為換刀而占用一部分。所設(shè)計的這款可攜帶的新型換刀器，創(chuàng)新性的采用了折疊方式使換刀器不僅實現(xiàn)了移動方便，而且收納自如。

關(guān)鍵字：換刀器；折疊式

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.21.105

1 換刀器的國內(nèi)現(xiàn)狀

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機床品種日益增多，有車床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有自動換刀、一次性進(jìn)行多道工序加工的加工中心、車削中心等。

數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的機床，它可以進(jìn)行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削，還可以鉆削銑削、镋削、螺紋切削等孔加工。由于數(shù)控銑床越來越廣泛的應(yīng)用，銑床的換刀器應(yīng)用越來越平凡，但是傳統(tǒng)換刀器需要固定在桌子上才能進(jìn)行銑刀的更換，因而造成了換刀器不可移動的問題。

這個問題在數(shù)控技能比賽中會顯得尤為突出。競賽選手在外地參賽時，第一因為比賽場地面積一般都很大，但它的換刀器都在固定的地點，當(dāng)比賽中途需要換刀的時候需要從自己的機床走到換刀器放置地點，這需要一定的時間；第二換刀器的個數(shù)是有限的，當(dāng)多個選手都要進(jìn)行換刀的時候大家需要排隊使用，但大賽卻是爭分奪秒的，勢必會造成有限的比賽時間內(nèi)因為換刀而占用一部分，也許就在換刀所浪費的時間內(nèi)有一位選手會超過我們。出于在技能競賽中節(jié)約加工輔助時間的考慮，目前國內(nèi)許多院校在自制可攜帶的換刀器，但其支架結(jié)構(gòu)多為十字支撐，在使用前需要安裝、使用后再進(jìn)行拆卸。因此本文設(shè)計了一款可攜帶的新型換刀器。

2 新型換刀器的制作

2.1 確定制作方案

新型換刀器的設(shè)計主要滿足兩個要求：①穩(wěn)定；②方便攜帶。因此，在換刀器的支架結(jié)構(gòu)上我們選擇三角形支架以實現(xiàn)“穩(wěn)定”的要求；并經(jīng)過不斷討論，最終確定“折疊式”以達(dá)到“方便攜帶”的要求。使用厚度10mm的長方形鋼板做成三角形支架，在各部分連接處的地方使用合頁方式連接，以解決它拆裝的麻煩，同時因為是三角支撐，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，減輕了支架的搖晃程度。

2.2 確定加工材料

從使用壽命的角度考慮，材料選用10mm厚的45#鋼板：

900*80*10，2塊，用作加工換刀器支架的兩側(cè)支撐板；

300*80*10，2塊，用作加工換刀器支架的地板；

150*150*50，1塊，用作加工換刀器。

2.3 制作新型換刀器

2.3.1 換刀器的加工

（1）繪制換刀器的三視圖。

為了保證此款換刀器的通用性，我們對實訓(xùn)基地正在使用的傳統(tǒng)換刀器進(jìn)行了測繪，并利用CAD軟件繪制了換刀器的三視圖，如圖1所示。

（2）繪制換刀器三維實體圖。

利用CAXA軟件繪制換刀器三維實體圖，如圖2所示。

（3）編輯換刀器的數(shù)控銑床加工程序。

%0001

N1 G54 G0 X45 Y45 S1000 M03

N2 Z100. M08

N3 Z10.

N4 G01 Z0. F600

N5 Y45Z-0.8

N6 X-45 F1000

N7 G02X20.5Y45Z34.5R20.5

N8 G01 Z2

N9 G02X33.47Y45 Z-5R33.47

N10 G01 Z2

N11 G01 X-8 Y11.55 Z-34

N12 Y11.55 Z-0.8

N13 X-8 F1000

N14 X-9 Y6.55 Z34

N15 G01 X-8 Y6.55 Z-34

N16 Y6.55 Z-0.8

N17X-8 F1000

N18 G01 X8 Y6.55 Z-34

N19G01 X8 Y6.55 Z-34

N20Y6.55 Z-0.8

……

2.3.2 換刀器支架的加工

（1）設(shè)計支架的結(jié)構(gòu)方案，由于支架材料為鋼板，質(zhì)量較重，為了方便攜帶，盡量減輕裝置的重量，所以在鋼板上做了鏤空工藝處理，鏤空圖形為可緊密布置的三角形，如圖4所示。

（2）繪制三維圖并加工。

利用CAXA軟件繪制三維實體圖，并生成加工程序，以下為部分加工程序。

圖5所示為加工出的支撐板實物圖。

圖5 支架實物圖 圖6 折疊式換刀器實物圖

2.3.3 換刀器的組裝

（1）加工好的鋼板、換刀器，在其連接部分打孔；

（2）用合頁將4塊鋼板連接固定好，形成換刀器的支架；

（3）用螺絲將支架的2塊側(cè)板與換刀器兩側(cè)連接在一起，組裝后的新型換刀器如圖6所示。

2.4 成品檢驗

將制作并組裝好的折疊式換刀器帶入實訓(xùn)基地進(jìn)行檢測，測試折疊式換刀器的連接、折疊是否牢固、方便。

（1）將折疊式換刀器放置于平坦的地面并支撐好；

（2）模擬換刀過程；

（3）調(diào)整支架角度，找到最佳換刀角度。

經(jīng)過在實訓(xùn)基地的檢驗與隨機測試，在攜帶、使用、輕便、支架搖晃程度等方面實現(xiàn)了預(yù)期效果，并得到了數(shù)控加工實訓(xùn)教師的肯定。

3 特色與創(chuàng)新

此款新型換刀器的換刀部分與常見換刀器完全相同，主要將換刀器的支架創(chuàng)新性的采用了合頁連接而實現(xiàn)了可折疊，因而解決了兩個問題。第一，因為傳統(tǒng)換刀器不可移動，加工者在換刀時，勢必將一部分時間花費在往返于機床和固定著換刀器的工作臺之間，此款換刀器可在機床旁邊，節(jié)約了加工人員從機床到操作臺的行走時間，提高了工件的加工效率；第二，因為此款新型換刀器在支架結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新性地采用了可折疊的方式，使其不僅攜帶方便，而且不必每次拆裝，通過折疊就可方便帶走。

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