數控旋壓機平刀架的改進

羅昌輝++魏小紅

一、舊刀架工作原理及缺陷分析

1.工作原理

以下是一款數控旋壓機用平刀，其實物如圖1-1所示。

由于在產品生產中的產品存在多樣性，生產中發現這款平刀架在生產有直壁臺階小圓弧過渡的零件時，如在生產如圖1-2所示的DD025吊頂射燈燈罩時，只要平刀加工到臺階面時，便會在臺階連接處壓出一道凹痕，嚴重時甚至產生壓裂的情況如圖1-2所示，嚴重影響了產品的表面質量，達不到客戶的要求甚至造成工件的報廢。

2.擠傷開裂原因分析

由于刀架在工作過程中合金刀頭與刀架旋轉塊旋轉中心成三角形位置關系，當刀架繞旋轉中心旋轉一定角度后，合金刀頭就會沿縱方向發生一定量的相對位移。合金刀頭貼合工件表面，對工件做擠壓修光加工，使工件表面達到較高的質量，而當加工到工件臺階面時，合金刀頭與工件臺階面直壁面的瞬間，刀架受力情況發生變化，刀頭繞旋轉中心發生旋轉，使合金刀頭發生位置形成變化，對工件表面產生擠壓現象，如上圖所示在工件表面留下凹痕，影響工件的表面質量。

二、刀架的改進

針對以上問題，通過討論研究并查閱大量設計資料，對以上刀架進行了相應改造。改進后對工件的加工效果得到了很大的改善，滿足了客戶對工件表面質量的要求，又降低了產品的廢品率。對此，在新刀架完成之后做了新舊刀架生產對比試驗，試驗對比結果顯示新刀架比原刀架廢品率降低了28%。

改造后的刀架結構及實物如圖2-1所示：

改進后的刀架主要由兩部分組成，壓力調節機構（圖2-2），刀頭旋轉機構（圖2-3）組成，壓力調節機構通過連接桿經風銅焊技術與刀頭旋轉機構固定連接。在工作過程中，壓力調節裝置可以調節刀頭與工件之間的壓力大小，刀頭旋轉機構可以使刀具繞旋轉軸中心做一定角度的旋轉。這款平刀改進成功后，在實際生產中充分發揮了它的優勢，不僅解決了一直以來旋壓痕難以解決的難題，而且避免了舊刀架出現的擠傷工件表面情況的出現，有效提高了產品的表面質量。在使用過程中安裝方便，只要將刀架上的六工位刀架連接板放入六工位刀架裝刀槽內，鎖緊螺栓，在生產過程中通過對刀、刀補設置、試模調壓后就可進行批量生產，方便實用。

圖2-2為壓力調節裝置結構圖，該機構主要由六工位刀架連接板、壓力調節桿 、壓力調節螺母、鎖緊螺栓、蓋板、調壓筒、調壓彈簧、連接桿、止轉螺栓組成。壓力調節機構通過連接桿將壓力傳遞給刀頭旋轉機構。止轉螺栓的設置則避免了刀頭旋轉機構在加工過程中由于受力而發生的旋轉。

在生產過程中，該刀架通過六工位刀架連接板連接到機床的六工位旋轉刀架上。如果沒有壓力調節裝置，整個刀架和六工位旋轉刀架成剛性連接，壓力不可調節，如果加工過程中刀具與工件之間的壓力太大，就會造成工件過于貼膜，使產品表面出現嚴重波浪紋甚至是開裂，造成工件報廢；而壓力太小，又不能達到修光目的，不能提高工件表面質量。通過該裝置可以調節刀具與工件之間的壓力大小，壓力彈簧選擇TF30×16×60矩形壓縮彈簧，其壓縮載荷為120kg，大于原刀架兩根LR12×8×30圓柱壓縮彈簧的壓縮載荷30kg，滿足加工不同材料零件過程中對刀具與工件之間的壓力調節。該調節機構中調壓彈簧為刀架工作提供壓力，通過調節壓力調節桿、壓力調節螺母，以調節彈簧對連接桿的拉力，最終達到調節刀頭對工件表面的壓緊力，避免了壓力過大或不足而造成的表面質量缺陷。

1 六工位刀架連接板2 壓力調節桿3 壓力調節螺母4 鎖緊螺栓5 蓋板6 調壓筒7 調壓彈簧8 連接桿9 止轉螺栓

圖2-3所示為合金刀頭旋轉機構由合金刀頭支承軸、限位銷、旋轉塊、蝸卷形旋轉彈簧、軸承、支撐筒、合金刀頭組成。在刀架安裝試模調試過程中，通過調試調節彈簧的預緊力大小，使得合金刀頭以合適的位置修光工件表面而又不應受力過大發生過大旋轉，影響刀具的工作。

1 合金刀頭支承軸2 限位銷3 旋轉塊4 蝸卷形旋轉彈簧5、7 軸承6 支撐筒8 合金刀頭

其中合金刀頭同樣用風銅焊技術焊接在支承軸上，其幾何尺寸如圖2-4所示，由兩個加工面組成，兩工作面之間通過R2圓弧連接，刀頭加工面1對工件進行擠壓修光工作；當加工到X方向臺階面時，刀頭跟著旋轉軸旋轉一定角度，以第2加工面完成對工件表面的擠壓修光加工。

合金刀頭旋轉機構可以使合金刀頭繞支承軸旋轉中心旋轉，如圖2-5所示為支撐筒零件圖，除安裝軸承所需要的臺階孔面外，還增加了一個臺階孔位用以安裝蝸卷形彈簧，支撐筒通過蝸卷形彈簧與合金刀頭支承軸連接，并在支撐筒上開了一個90°的槽。支承軸上設置有限位銷以及旋轉塊，通過螺紋與支承軸固定連接。在彈簧的作用下支承軸可繞支撐筒中心旋轉90°。

由于燈罩零件表面多為圓弧面連接，該旋轉機構可以使刀頭隨著工件表面的圓弧變化情況旋轉，讓刀頭以最佳的相對位置對工件表面做修光加工。當加工到工件臺階面時，合金刀頭隨著受力的變化旋轉一定的角度，以第二加工面對臺階面進行加工，旋轉后刀頭沒有發生位移而擠傷工件，在旋轉過程中，合金刀頭加工面1與2之間隨著旋轉平穩的完成加工面而轉化，使兩個面之間能夠保證相同的表面質量要求。

使用該平刀進行表面修光加工后的效果對比如下圖。仔細看不難看出工件修光前后的表面效果，經過平刀修光之前，工件表面有明顯的螺紋狀痕跡，平刀修光后，工件的表面均能達到鏡面反光效果，達到了客戶對表面質量的要求，得到了客戶的認可。

三、結束語

該刀架的改進，不僅保留了平刀在生產中增加旋壓件表面質量的功能，改進后刀架結構中標準件的選用，簡化了整個刀架的維修難度，降低了維修費用，旋轉活動塊改成選裝軸的設計，加大了合金刀刀頭的旋轉角度，使刀架能適應不同類型零件的加工，增加了刀具的使用范圍。

責任編輯朱守鋰