孫 波

（中國(guó)一重大連加氫反應(yīng)器制造有限公司，遼寧 大連 114113）

為滿足生產(chǎn)需要，由于加氫公司加工超大工件急需粗加工設(shè)備，外購(gòu)粗加工機(jī)床周期長(zhǎng)，公司決定自制粗加工鏜床來滿足生產(chǎn)需求。

自制鏜床的主軸箱是由уФ5225－06俄羅斯產(chǎn)3×8m數(shù)顯龍門銑側(cè)銑頭改裝而成，由于側(cè)銑頭閑置多年，拉刀系統(tǒng)已經(jīng)報(bào)廢無法恢復(fù)使用。我經(jīng)過實(shí)際研究分析，采用方案如下：①采用人工更換刀具方式；②采用自動(dòng)更換刀具方式。

人工更換刀具方式就是通過主軸軸孔插入螺桿通過機(jī)床操作工在主軸后端旋轉(zhuǎn)螺桿，依靠主軸后端定位將刀具卡緊在主軸錐孔內(nèi)，或從錐孔里放松的方式。

如果采用人工更換刀具方式，主軸回轉(zhuǎn)中心距地標(biāo)高最高距離不應(yīng)大于1.5m，經(jīng)過我實(shí)際測(cè)量機(jī)床主軸箱降不到這么低，而且采用這種更換刀具方式，也勢(shì)必造成工作效率低，因?yàn)槊看螕Q刀必須將主軸箱降到換刀位置方可操作；且考慮到有些工件定心后不允許機(jī)床開動(dòng)，采用手動(dòng)換刀滿足不了工作要求，因此決定采用第2種方案自動(dòng)更換刀具方式。

自動(dòng)更換刀具方式就是操作人員通過主軸控制面板，借助安裝在主軸尾部的拉刀電機(jī)，通過一系列的機(jī)械構(gòu)造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換刀具的方式。

圖1 主軸箱的構(gòu)造及尾部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

如圖1所示。筆者根據(jù)計(jì)算，每次刀具卡緊力量不小于10KN，拉刀電機(jī)所產(chǎn)生的扭矩不小于300NM，由于主軸后半部分結(jié)構(gòu)緊湊，空間實(shí)際尺寸為245×300×400(高×寬×深)的箱式結(jié)構(gòu)（如圖1所示），體積大的拉刀傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無法安裝。在借鑒同等型號(hào)機(jī)床后，筆者決定按型號(hào)購(gòu)買俄羅斯產(chǎn)原裝拉刀電機(jī)（離心式夾刀電機(jī)機(jī)構(gòu)），但對(duì)方供貨周期為45天,根據(jù)公司生產(chǎn)狀況認(rèn)為供貨周期太長(zhǎng)，不能滿足生產(chǎn)要求，因此我決定與其他廠家聯(lián)系同等功率的拉刀電機(jī)，最后采用了沈陽依鎦進(jìn)出口公司提供的俄羅斯生產(chǎn)的現(xiàn)貨產(chǎn)品，但其拉刀結(jié)構(gòu)與原拉刀機(jī)構(gòu)不同，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 新型拉刀電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

原拉刀機(jī)構(gòu)原理如下：機(jī)床主軸帶動(dòng)扭距傳動(dòng)杠及拉刀電機(jī)扭矩軸部分減速機(jī)構(gòu)一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圖1所示），這種拉刀電機(jī)軸上的機(jī)械機(jī)構(gòu)與輸出軸減速部分在不工作狀態(tài)下是脫開的，拉刀電機(jī)固定在箱體上不跟隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)要求裝夾刀具時(shí)，拉刀電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，通過拉刀電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械的特殊構(gòu)造，使電機(jī)軸上的偏重輪產(chǎn)生離心力，偏重輪在離心力的帶動(dòng)下向外甩開，偏重輪甩開后通過在電機(jī)軸上的杠桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)電機(jī)軸上的離合器沿軸向向下運(yùn)動(dòng)，最終與減速機(jī)動(dòng)力輸出部分的離合器結(jié)合在一起帶動(dòng)減速機(jī)動(dòng)力輸出部分機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，這樣在拉刀電機(jī)中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及扭矩通過圖一中的扭距傳動(dòng)杠，將旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給拉刀螺桿，螺桿旋轉(zhuǎn)后與刀柄的尾部螺紋連接，將刀體拉緊在主軸的錐孔內(nèi)。拉緊后通過力矩檢測(cè)系統(tǒng)給電機(jī)發(fā)出指令，當(dāng)拉刀力矩已經(jīng)達(dá)到額定值時(shí)，指令要求拉刀電機(jī)斷電停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床可以開始工作；拆卸刀具時(shí)電機(jī)的動(dòng)作亦然，只是控制電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，通過力矩檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到拉刀力矩等于空轉(zhuǎn)輸出的力矩時(shí)，要求電機(jī)再延時(shí)旋轉(zhuǎn)5s鐘斷電停止旋轉(zhuǎn)，即可將刀具拆卸下來。

購(gòu)買的新型拉刀電機(jī)（圖2所示）輸出軸1和拉刀電機(jī)及加速機(jī)構(gòu)2作為整體，通過電機(jī)連接法蘭固定在主軸上隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這種拉刀電機(jī)是機(jī)械、電氣合成式電機(jī)，當(dāng)電機(jī)不工作時(shí)，電機(jī)與機(jī)械減速機(jī)構(gòu)不分離。當(dāng)要更換刀具時(shí)，通過電機(jī)產(chǎn)生扭距，并將扭距傳遞給行星變速機(jī)構(gòu)（拉刀電機(jī)前半部分2），最終傳遞給扭距輸出軸1后再通過扭距傳動(dòng)杠和拉刀螺桿完成刀具的拉緊和放松動(dòng)作。由于拉刀電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，拉緊或放松刀具后，電機(jī)的1、2部分要求與主軸同步旋轉(zhuǎn)，后半部分力矩檢測(cè)裝置3保持靜止，這樣就要求將1、2同時(shí)固定在主軸上，根據(jù)機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)將拉刀機(jī)構(gòu)固定在主軸上，又要將后半部3固定在機(jī)床的靜止部分上。依據(jù)圖1所示，原裝機(jī)械機(jī)構(gòu)都不能與現(xiàn)有拉刀電機(jī)直接安裝在一起，要重新設(shè)計(jì)一套連接機(jī)構(gòu)，將現(xiàn)有的電機(jī)安裝上，因此筆者通過實(shí)際測(cè)量，設(shè)計(jì)了如下結(jié)構(gòu)（圖3所示）。

圖3 電機(jī)安裝機(jī)構(gòu)示意圖

通過圖3裝置，既可以把扭距傳遞出來，又可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)與主軸的同步旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過四天的加工與安裝，筆者完成了拉刀機(jī)構(gòu)的改裝工作，大大縮短了改造時(shí)間，有力地保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

通過八個(gè)月實(shí)際生產(chǎn)考驗(yàn)，此套機(jī)構(gòu)符合拉刀電機(jī)運(yùn)動(dòng)原理，運(yùn)轉(zhuǎn)正常可靠故障率低，大大提高了生產(chǎn)效率，有力地保證了公司生產(chǎn)地順利進(jìn)行。