数控机床刀柄中心孔磨床的研制.pdf

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1、设计与研究DesignandResea数控机床刀柄中心孔磨床的研制王长生田东厚(哈尔滨量具刃具集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)摘要：简要介绍了数控刀柄中心孔磨床的设计思想、主要结构及实际使用情况。该机床的创新点主要是采用旋转砂轮对磨削砂轮进行修整，另外主轴进给采用柔性进给系统，主轴转速采用变频器实现一定范围内的无级调速。关键词：SK刀柄HSK刀柄中心孔磨床ResearchinTheShankCenterHoleofCNCMachineTooWANGChangsheng，TIANDongh

2、ou(HMCTGroup，Harbin150040，CHN)自哈量集团生产SK和HSK数控机床刀柄系列产磨合格率，我们新研制的数控刀柄中心孔磨床的设计品以来，sK刀柄在修磨中心孔这一道工序时，一直选思想必须要重点解决好以下几个问题：首先是磨削砂用我国传统的中心孔研磨机，其合格率最多能达到轮与刀柄中心孔的对磨问题，其次是磨削砂轮的修整60％～70％。而HSK刀柄中心孔的修磨也一直没有问题，再次是磨削砂轮的刚性进给问题。较好的工艺手段，只能使用普通中心孔磨床或安装圆锥形砂轮的普通立式钻床，其合格率始终在

3、20％～30％之间徘徊，致使该系列产品的生产无法正常进行。可见，刀柄中心孔的修磨问题已经成为其生产的瓶颈，必须尽快解决。为此，急需研制一台数控刀柄中心孔磨床，以彻底解决影响刀柄生产的瓶颈问题。1设计思想及工作原理经过对大量的废品进行数据分析后发现，产生废品的主要原因是选用的中心孔修磨机床不能满足数控刀柄系列产品对中心孔质量的要求。例如，中心孔研磨机是通过合金顶尖与刀柄中心孔对研的方法来修磨中DTL的，因为合金顶尖自身精度不高且不能修整，所以SK刀柄废品率较高；而普通中心孔磨床无法实现与HSK刀柄中,

4、DTL对磨，只能以一端中心孔定位，通过对刀柄外圆柱面或圆锥面增加辅助支承后进行另一端中心孔的磨削，特别是磨削端面带有传动键槽的刀柄时，因为磨削砂轮的进给系统是刚性的，所以中心孔的修磨精度很难保证。另一方面，采用金刚笔修整砂1一下顶尖；2一磨削砂轮；3一修整砂轮；4一修整手柄；5一进给手柄。轮时，由于砂轮尖部线速度较低，因此尖部的修整质量图1数控刀柄中心孔磨床外观图往往较差，甚至经常脱落，无法保证中心孔的修磨质量；至于安装圆锥形砂轮的普通立式钻床，因为兼具上如图1所示，该机床的工作原理较简单，运动由电

5、述两款机床的缺点，所以更无法满足修磨中心孔的工动机经三角皮带和卸荷带轮传至主轴，主轴带动磨削艺要求。砂轮2旋转。当修磨刀柄中心孔时，手持刀柄以其中针对现有机床的缺点，为了提高刀柄中心孔的修一端中心孔定位，并将该端放人下顶尖1上，转动进给，一‘uIu．手柄5使磨削砂轮2与刀柄上端中心孔进行对磨。重颈问题，本文对砂轮主轴的进给系统进行了创新设计，复以上过程进行刀柄另一端的对磨，从而实现刀柄的在传统齿轮齿条刚性进给系统的基础上引进柔性进给修磨工作。当磨削砂轮2需要修整时，启动修整砂轮系统，很好地解决了这一

6、问题。3后，通过扳动修整手柄4实现磨削砂轮2的修整工如图3所示，该柔性进给系统中的平面涡卷弹簧作。4通过弹性元件弯曲变形而产生扭力。其中弹簧的外端固定在蜗轮3上，而内端固定在与齿轮轴一起转动2主要结构设计的内套2上，其扭力大小通过转动蜗杆5来调整。另该机床主要参考传统中心孔研磨机和中心孔磨床外，调整日一剖面图中的调整螺钉7可以改变弹簧6的成熟立式结构，整体仍采用立式结构，如图1所示。压力的大小，从而使手柄1进给时的进给力发生变化，2．1主轴最终实现进给系统的柔性进给。主轴是机床的核心部件，其精度直接

7、影响刀柄中心孔的修磨质量，因此，其主要结构和精度指标尤为重要。如图2所示，本文所设计的主轴部件采用典型的套筒式磨头结构，其中主轴1的前后支承均采用双排高精度滚动轴承支承，这样既能满足精度要求，同时又4能提高磨头主轴的整体刚度。考虑到套筒2内孔加工5的工艺性，我们将其设计为等径的直孔，这样更易于保证内孔的高精度。整个磨头通过齿轮齿条在2个滑动轴承3的内孔中上下运动实现进给。而磨头主轴的转B—B动则是由电动机通过三角皮带经卸荷带轮4实现的，1一手柄；2一内套；3一蜗轮；4一涡卷弹簧；5一蜗杆；6一弹簧；

8、其转速通过变频器可在0～3000r／min范围内实现无7一调整螺钉。图3柔性进给系统结构图级调速，从而更好地满足了中心孔修磨对转速的要求。2．3修整器修整器是砂轮修整不可缺少的部件，传统的磨床砂轮修整器均为金刚笔，通过金刚笔的直线运动或曲线运动实现砂轮的修整，以满足工件对砂轮修整的要求。普通中心孔磨床亦采用金刚笔来完成锥形砂轮的修整工作，但由于锥形砂轮越接近尖部其线速度越低，1一主轴；2一套筒；3一滑动轴承；4一卸荷带轮。图2主轴结构图2．2进给系统传统中心孑L研磨机