李立強 姜 輝
(齊重數(shù)控裝備股份有限公司,黑龍江齊齊哈爾 161005)
我國現(xiàn)有滾齒機的主軸多采用滑動軸承結構,由于這種軸承在使用中特別容易磨損,從而常因主軸精度的降低而導致滾齒機不能承受重載荷的切削條件。另外,現(xiàn)有滾齒機的主軸換刀一般都采用手動操作,當更換不同規(guī)格的刀桿、滾刀時,首先需要手動松開長拉桿上的鎖緊螺母和刀桿上的螺母,手動松開長拉桿,將刀桿、滾刀拆下后,安裝新的刀桿和滾刀;然后重新鎖緊長拉桿和螺母;在滾刀更換后,需要重新試切加工工件進行對刀,換、對刀時間長,工人勞動強度大,機床的工作效率低。
為解決上述問題,設計了一種新型數(shù)控滾齒機的主軸結構,該主軸裝置具有承載能力大、定心精度高、精度保持性好、機外對刀以及機動整體換刀時間短等特點。該主軸裝置前后支承軸承均采用恒流靜壓軸承結構,可以在高頻斷續(xù)、重載荷切削條件下持續(xù)工作,工件加工精度高、主軸精度高、精度保持性好;其裝有滾刀的刀桿組件在刀具車間進行機外安裝、對刀,刀桿組件在滾齒機上進行整體換刀,滾刀的對刀輔助時間不占用機床總的工件加工時間,故機床整機工作效率高。
該主軸裝置包括刀桿組件、刀桿組件卡緊裝置、拉刀裝置、主軸定心機構和刀桿左端定心機構(圖1)。
滾刀4固定在刀桿23的中部,在其兩側裝有調(diào)刀墊3,軸套28裝在調(diào)刀墊的左側,刀桿左端裝有鎖緊螺母,右端開有鍵槽,主軸17通過兩個方鍵6將扭矩傳遞給刀桿,在刀桿錐柄的尾端裝有刀桿拉釘7,刀桿通過安裝在刀桿中部的平鍵22將扭矩傳遞給滾刀。
在主軸17左端面兩側開有鍵槽,鍵槽內(nèi)裝有與刀桿右端面處鍵槽相配合的方鍵6;在主軸的內(nèi)孔中裝有瓣爪組件8,瓣爪組件中的瓣爪鉤與刀桿拉釘7的圓柱凸臺相對應,通過瓣爪鉤拉緊、放松刀桿拉釘來卡緊、放松刀桿組件。
瓣爪組件8與拉桿20的左端螺紋連接,拉桿右端與活塞桿9螺紋連接;在主軸17右部長孔的右端面和活塞桿的左端面之間裝有碟形彈簧16;油缸體15裝在主軸的尾部,其右端依次裝有法蘭盤11、支架12;旋轉接頭14左端與活塞桿螺紋連接,其下部裝有限位開關組件13。采用碟形彈簧拉緊、液壓放松的結構,在機床工作中,碟簧承擔拉刀力,拉刀結構安全、可靠。
由裝在滾刀架體5右端圓柱孔內(nèi)左側的后靜壓軸瓦21和右側的雙向推力滾子軸承19組成。主軸的左端穿在后靜壓瓦圓柱孔內(nèi),雙向推力滾子軸承的左側頂在主軸左部的軸肩上。由于采用了后靜壓軸瓦承受徑向載荷、雙向推力滾子軸承承受軸向載荷的結構,主軸的精度高、承重大。
在滾刀架體的左部裝有移動支架2,支架錐孔左端的法蘭盤26將前靜壓瓦25固定在支架錐孔內(nèi),滑套24安裝在前靜壓瓦內(nèi),在前靜壓瓦的定心孔與滑套的外圓之間裝有深溝球軸承27,軸套28安裝在滑套中。因前靜壓瓦固定采用錐孔定心結構,前靜壓瓦的油膜間隙可微量調(diào)整,刀桿前支承定心精度非常高。
如圖1所示,首先將移動支架2移到滾刀架體5的左側,按下按鈕站上的松刀按鈕,旋轉接頭14內(nèi)通入帶有一定壓力的液壓油,液壓油通過活塞桿9頭部的進油孔流入油缸體15的右側油腔內(nèi),液壓油推動活塞10、活塞桿9、拉桿20、瓣爪組件8向主軸17左側移動,瓣爪組件8中的左側凸臺推動刀桿拉釘7向主軸17左側運動,當活塞10到達油缸體15的左極限位置時,限位開關組件13發(fā)出刀桿23已脫開的電信號,液壓系統(tǒng)停止向旋轉接頭14內(nèi)通入液壓油,此時瓣爪組件8的瓣爪已經(jīng)張開,刀桿23的鍵槽從裝在主軸17端面兩側的方鍵6中脫出,將原刀桿23組件換下,將裝有新滾刀4的刀桿23組件錐柄按裝在主軸17的錐孔中,將刀桿23的鍵槽對準主軸17端面兩側的方鍵6,按下按鈕站上的鎖刀按鈕,液壓系統(tǒng)控制旋轉接頭14內(nèi)的液壓油回油,碟形彈簧組件16推動活塞桿9、活塞10向油缸體15的右側運動,活塞桿9帶動拉桿20、瓣爪組件8向主軸17的右側方向運動,瓣爪組件8的瓣爪鉤住拉緊裝在刀桿23尾部的刀桿拉釘7向主軸17的右側方向運動,當?shù)稐U23的錐柄靠緊在主軸17的錐孔中時,活塞10已到達油缸體15的左極限位置,此時限位開關組件13發(fā)出刀桿23已鎖緊的電信號,至此,刀桿組件的更換過程結束。
新型數(shù)控滾齒機主軸裝置,經(jīng)過在我國首臺加工直徑12.5 m的數(shù)控立式滾齒機上使用后驗證,該主軸結構承載能力大、精度高。該傳動結構已在我公司數(shù)控立式滾齒機系列上全面投入使用,經(jīng)濟效果顯著(國家發(fā)明專利號為:201010598801.4)。