黃曉呈，張 振

（廣東機械技師學院，廣東廣州 510450）

1 加工對象分析

傳動軸零件如圖1所示，加工內(nèi)容包含車削、銑削和鉆削，車削加工工序有外圓粗加工、外圓精加工、切槽粗加工以及切槽精加工，用到的車刀有90°外圓刀和3mm外槽刀。一般車削中心機床的刀塔有8個刀位或12個刀位，因此在進行圖1所示傳動軸零件車削加工工序時，所需的車刀可以一次性安裝在機床的刀塔上，無需中途拆裝刀具，只需要確定好刀具在機床坐標系中的位置，接下來調(diào)用讀取對應(yīng)的加工程序，轉(zhuǎn)動到相應(yīng)的刀位號即可進行該零件的加工。

圖1 傳動軸零件

該零件銑削加工工序有4種，分別是銑削粗加工、銑削精加工、動力刀座鉆孔和銑削倒角，用到的銑刀有Φ6立銑刀（粗加工用）、Φ10立銑刀（精加工用）、Φ6倒角刀和Φ5鉆頭。進行銑削加工工序時，傳統(tǒng)的動力刀座在加工工藝較多需要更換刀具時，需要通過兩把手動扳手配合完成裝卸，且需要重新確定刀具偏置才能進行下一工序的加工。

2 動力刀座快捷更換刀柄組件設(shè)計方案

為了解決在車削中心上加工復合工序軸類零件存在加工效率低下等方面的問題，設(shè)計了動力刀座快捷更換刀柄組件，解決加工中的難點，減少了工序之間的調(diào)整時間，提高了重復定位精度。

2.1 設(shè)計動力刀座快捷更換刀柄組件的技術(shù)背景

傳統(tǒng)動力刀座重復定位精度低，更換刀具后，需要重新確定刀具偏置，嚴重影響加工精度及加工效率。ER螺母和ER彈簧夾頭均為消耗品，頻繁地更換刀具，會對夾持精度帶來很大的影響，降低ER螺母和ER彈簧夾頭的使用壽命。為此，設(shè)計出動力刀座快捷更換刀柄組件，目的是增加夾持穩(wěn)定性，減少更換刀具的輔助時間，提高加工精度與加工效率，實現(xiàn)“一座多用”，大大降低昂貴的動力刀座的固定投資。

2.2 設(shè)計方案

動力刀座快捷更換刀柄組件結(jié)構(gòu)設(shè)計需解決的工藝難點包括：①更換刀柄的制作精度；②動力刀座與更換刀柄的連接與定位精度；③調(diào)整更換刀柄的便利性和快捷性；④動力刀座與更換刀柄配合的合理性，保證加工過程的可靠性和穩(wěn)定性。

本動力刀座快捷更換刀柄組件由更換刀柄[圖2（a）]和拆卸刀柄套筒[圖2（b）]兩部分組成。動力刀座、ER螺母和ER彈簧夾頭均為標準件，與動力刀座快捷更換刀柄組件配合使用。

動力刀座快捷更換刀柄組件如圖2所示。

圖2 動力刀座快捷更換刀柄組件

3 動力刀座快捷更換刀柄組件的工作原理

動力刀座快捷更換刀柄組件在動力刀座的基礎(chǔ)上和更換刀柄配合使用。更換刀柄通過ER彈簧夾頭和ER螺母配合使用，可裝成銑刀、倒角刀、鉆頭、絲錐、螺紋銑刀、鉸刀等刀具，避免了經(jīng)常拆卸ER螺母和ER彈簧夾頭，提高了ER彈簧夾頭和ER螺母的使用壽命。不同工序需要更換刀柄時，只需通過拆卸套筒連接更換刀柄，將更換刀柄的螺紋部分與動力刀座主體分離。

同時，這種更換刀柄可實現(xiàn)線下對刀，無需占用機床，可以預(yù)先測量記錄所有刀具的長度。接下來在車削中心刀補頁面創(chuàng)建多個刀沿，進行刀具刀沿數(shù)值偏置，在更換下一個工序時，只需將更換刀柄裝載在對應(yīng)刀位的動力刀座上，即可進行下一個工序的加工。

更換刀柄采用20CrMnTi滲碳鋼材料，加工后進行熱處理，具有綜合的力學性能，防止在反復使用過程中磨損，從而影響定位精度。拆卸刀柄套筒對力學性能要求不高，為了降低制作成本，用40Cr材料制作即可。

動力刀座快捷更換刀柄組件裝配圖紙如圖3所示。

圖3 動力刀座的快捷更換刀柄組件裝配圖

4 使用效果

利用動力刀座快捷更換刀柄組件在車削中心上加工傳動軸，不同銑削工序中間能夠快速調(diào)整，避免了長時間停機調(diào)整動力刀座，機床利用率較高?？筛鶕?jù)工序需要更換不同的刀具，無需重新確定刀具偏置，大大提高了加工精度和加工效率。使用該組件后只需單個動力刀座即可完成傳動軸的加工，動力刀座投資小，且無需占用動力刀塔的多個刀位，減少了刀具與零件、刀具與刀具的干涉。使用動力刀座快捷更換刀柄組件完成傳動軸加工，加工效率對比見表1。

表1 零件加工效率對比

5 結(jié)束語

車削中心是一種應(yīng)用廣泛的復合加工，目前，數(shù)控車床的多軸化、復合化已成為國內(nèi)外機床發(fā)展的必然趨勢，它能夠擴大機床的使用范圍，提高機床的使用效率。使用動力刀座快捷更換刀柄組件，可提高加工效率和加工精度。