普通車床用高精度回轉方刀架*

陳劍勇　饒蘭花

(中原工學院,河南 鄭州 450007)

?

普通車床用高精度回轉方刀架*

陳劍勇饒蘭花

(中原工學院,河南 鄭州 450007)

為了解決普通車床批量加工高精度零件時定刀和換刀無法同時進行的難題，設計了一種高精度回轉方刀架；介紹了高精度方刀架的工作原理、組成結構和調整使用方法。實際應用表明:車床一次裝夾精確定位換刀的回轉定位精度為0.006 5 mm，可以保證臺階孔和臺階外圓較高的尺寸精度和形位公差。該刀架調整方便、成本低、加工精度高。為普通車床非數控化改造提供了一種低成本通用部件。

普通車床；方刀架；加工精度；精確定位；通用部件

對普通機床進行數控化改造，是目前不少企業為提高普通機床加工能力和加工水平所采用的一種主要手段[1]。然而，與購買新機床相比，雖然普通機床的數控化改造可以節省大約一半的費用[2]，但對于普通機床保有量較大的老企業來說仍具有較大的資金壓力，而無法大面積開展；尤其是對于一些中小企業則同時還面臨技術水平、配套條件以及產品特征等生產條件的制約。因此，根據自身條件，對普通機床的部分關鍵部件進行單獨技術改造，以提高生產能力和產品質量，是一條低成本、見效快的可行之路。

本文對普通車床的回轉方刀架進行了研究，設計了一種高精度回轉方刀架，其回轉定位精度為0.006 5 mm，解決了普通車床批量加工高精度零件時定刀和換刀無法同時進行的難題，可以大幅度提高生產效率和加工精度，且成本更低。

1　普通回轉方刀架的工作原理

普通車床一般都使用方刀架，刀架作為車床的重要配置，在機床運行工作中起著至關重要的作用，回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力，同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。普通回轉方刀架是依據機械螺母升降轉位的工作原理制成的[3]。以C6132型普通車床的方刀架為例，刀架回轉速度快，結構緊湊，剛性好，換刀便捷，但加工復位精度不高。

刀架工作過程可分為刀架松開、刀架轉位、刀架定位和刀架壓緊等幾個步驟。刀架松開后，以90°為單位手動逆時針旋轉方刀架，刀架底部有凹槽，轉位到大致位置，拖板孔內彈簧帶動鋼珠向上彈入刀架凹槽，發出聲音，同時順時針旋轉方刀架，有銷子實現限位，從而達到刀架定位的目的。

2　高精度回轉方刀架的工作原理

筆者設計一種高精度回轉方刀架，它在方刀架上安裝有兩個圓錐滾子軸承，利用圓錐銷精確定位裝置[4]，能快速實現：定位—鎖緊—松開—復位—回轉90°的動作循環。重復定位精度高,從而保證了刀具的回轉精度。

同樣以重復定位達到0.006 5 mm的精度要求為例，高精度回轉方刀架的原理圖如圖1所示，它由扳手桿、鎖緊扳手、銷子、彈簧、鎖緊螺紋套、螺釘、定位銷、刀架體、鎖緊螺母、圓錐滾子軸承、回轉軸等組成。回轉軸與機床拖板固聯，方刀架通過兩個圓錐滾子軸承實現高精度回轉；通過雙螺母的防松功能對刀架實現粗加工或者非連續切削時的牢固鎖緊。

(1)刀架松開、復位如圖1所示，按下扳手桿1，克服彈簧4向上的彈力，同時逆時針旋轉扳手桿，使銷子3順利從直角槽的左下部轉移到上部位置，在彈簧的作用下，鎖緊扳手帶動定位銷7向上移動，使定位銷脫離定位孔，處于復位狀態，然后，使用扳手逆時針松開雙螺母即可實現刀架松開。

(2)刀架轉位刀架松開后，以90°為單位手動旋轉方刀架，方刀架通過兩個圓錐滾子軸承實現高精度回轉。

(3)刀架定位、鎖緊刀架轉位到大致位置，如圖1所示，按下鎖緊扳手2，克服彈簧4向上的彈力，鎖緊扳手帶動定位銷7向下移動到直角槽底部，使定位銷與定位孔完全配合，方刀架處于高精度定位狀態，同時順時針旋轉扳手桿1，使銷子3順利從直角槽的上部轉移到左下部位置，繼續用力順時針旋轉扳手桿1，使鎖緊螺紋套5旋轉至鎖緊狀態，然后，使用扳手順時針鎖緊雙螺母即可實現刀架鎖緊。

3　高精度回轉方刀架的優點

高精度回轉方刀架利用圓錐銷精確定位裝置，能快速實現：定位—鎖緊—松開—復位—回轉90°的動作循環，它具有廣泛的適用性，可作為通用技術推廣應用到車削加工中，解決了長期困擾的在普通車床上較大批量一次裝夾鏜臺階孔、車削臺階外圓時，尺寸精度和形位公差不易同時保證，效率較低，且工人操作難度較大的難題。

[1]林松.CA6140車床刀架動力分析及其結構改進[J].制造技術與機床,1994(5):31-33.

[2]孫有亮,劉春東,馬曉欣.CA6140車床刀架故障分析[J].河北建筑工程學院學報,2009(4):89-91.

[3]陳雷,孫曙光,郭宇超.普通車床輔助安全裝置設計[J].林業機械與木工設備,2011(7):39-40.

[4]濮良貴,紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社,2006.

(編輯汪藝)

如果您想發表對本文的看法，請將文章編號填入讀者意見調查表中的相應位置。

High precision rotary tool holder used in universal lathe

CHEN Jianyong, RAO Lanhua

(Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, CHN)

In order to solve the problem that fixed cutting tool and replacing tool can not be carried out at the same time when the large quantities of high precision parts in universal lathe are processed, the high precision rotary tool holder is designed. The principle,composition and operation method are discussed. The practical application shows that the rotary positioning accuracy of accurate positioning and replacing tool in a fixture of lathe is 0.006 5 mm, high tolerances of form and position and high dimension accuracy of stepped holes and cylindrical surfaces are ensured, the tool holder of lathe can achieve easy adjustment,low cost, high precision. A kind of low cost general components for the non numerical control reconstruction of the ordinary lathe is provided.

universal lathe; tool holder; machining accuracy; accurate positioning; general components

TH12

B

陳劍勇，男，1976年生，學士，主要從事機電設計與制造研究。

2015-10-13)

160432

*河南省科技廳科技攻關計劃項目(0524260065)