一種滾齒機高低速尾架的設(shè)計與應(yīng)用

王 妮，韓彥科，陳建芳

（秦川集團（西安）技術(shù)研究院有限公司，西安 710018）

0 引言

尾架是機床的重要部件之一，它在機床上起到了關(guān)鍵作用。在加工軸向尺寸比較大的軸類零件時，由于切削力的作用，需要利用尾架的頂緊力對加工零件進行軸向頂緊，以此來定心，提高零件裝夾的可靠性，減少零件軸向跳動以及徑向偏移，保證工件的加工精度。滾齒機常用的尾架結(jié)構(gòu)，一般是采用導(dǎo)軌加液壓油缸的方式進行驅(qū)動，根據(jù)切削力大小，選定缸徑大小不同的液壓缸。當(dāng)液壓缸下降時，尾架頂尖沿著兩側(cè)直線導(dǎo)軌下降，直至尾架頂尖接觸到工裝夾具上的工件，然后保持液壓力，頂緊工件。在完成齒輪加工后，液壓缸上升，頂尖脫離工件，上升至指定位置，機床開始執(zhí)行下一步指令，尾架頂尖為下次加工準(zhǔn)備[1]。

在實際加工生產(chǎn)應(yīng)用中，為了節(jié)省齒輪加工時間，提高齒輪加工效率，我們會將尾架下降速度提高，使尾架快速下降，這也意味著尾架頂尖和工件接觸的時候，有較大的沖擊力，會對工件產(chǎn)生一定程度的破壞，影響齒胚的完整性及下一步工序的正常進行；在調(diào)減氣缸下降速度，使尾架接頂尖接觸到工件，沖擊力減小時，整機加工節(jié)拍時間又會增加，齒輪加工效率降低[2，3]。本文論述的滾齒機高低速尾架的設(shè)計及應(yīng)用，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟適用，可操作性強，可以有效解決現(xiàn)場加工問題，也提高了齒輪加工效率。

1 尾架結(jié)構(gòu)及高低速原理

滾齒機尾架結(jié)構(gòu)如圖1 所示，軸測圖如圖2 所示，尾架立柱1 上固定導(dǎo)軌座2，導(dǎo)軌11 及液壓缸3安裝在導(dǎo)軌座2 上，液壓缸3 下降時，帶動滑塊10、頂尖結(jié)構(gòu)15 及開關(guān)擋板座9 實現(xiàn)向下運動，開關(guān)擋板5、開關(guān)擋板6、開關(guān)擋板7 在頂尖運動到不同位置觸發(fā)不同接近開關(guān)，可根據(jù)工件長度及用戶需求上下移動調(diào)節(jié)開關(guān)擋板位置，開關(guān)安裝板8 固定在導(dǎo)軌座上2，接近開關(guān)4 作為尾架頂尖退回上限位時的限位信號，接近開關(guān)12 作為尾架頂尖開始減速時的限位信號，接近開關(guān)13 作為尾架頂尖到達下限位時的限位信號（即頂尖接觸到工件表面時的位置），接近開關(guān)14 作為安全位置限位信號，觸發(fā)后，系統(tǒng)自動報警、急停，接近開關(guān)也可以根據(jù)工件長度及用戶需求上下移動調(diào)節(jié)[4，5]。

圖1 尾架結(jié)構(gòu)原理圖

圖2 尾架軸測圖

尾架高低速控制原理如下：接收到控制程序指令，尾架需要下降時，液壓缸進油，液壓缸3 帶動頂尖15 及開關(guān)擋板5、6、7 開始快速下降，在開關(guān)擋板6 觸發(fā)到接近開關(guān)12 時，電磁節(jié)流閥斷電，尾架頂尖開始減速下降。在尾架頂尖減速下降過程中，開關(guān)擋板5 也可能會再次觸發(fā)接近開關(guān)12，電磁節(jié)流閥設(shè)置為常開，減速狀態(tài)不發(fā)生改變。尾架頂尖繼續(xù)下降至下限位，直至頂緊工件時，開關(guān)擋板6 觸發(fā)接近開關(guān)13，系統(tǒng)開始下一步工序。在機床進行調(diào)試的情況下，工件沒有裝夾，頂尖可能會過下限位后持續(xù)下降，當(dāng)開關(guān)擋板7 觸發(fā)接近開關(guān)14 時，系統(tǒng)報警、急停。在完成加工后，電磁閥換向，頂尖開始上升，直至開關(guān)擋板5 觸發(fā)接近開關(guān)4，尾架頂尖停止上升，等待下次加工指令[6，7]。

本高低速尾架地實現(xiàn)，除必須的機械結(jié)構(gòu)及接近開關(guān)外，還包括液壓系統(tǒng)及控制器，其中液壓系統(tǒng)包括連接的油箱、油泵、換向閥、減壓閥、節(jié)流閥及單向閥等[8，9]。換向閥選擇三位四通閥，與進出油管連接，可以根據(jù)加工工件軸向尺寸，使液壓缸可以在任意位置上停止運動，并且處于保壓狀態(tài)；尾架減速動作通過電磁節(jié)流閥來實現(xiàn)。

2 尾架高低速控制

尾架高低速主要是通過控制進出口液壓油大小來實現(xiàn)的，其液壓原理圖如圖3 所示。

圖3 高低速尾架液壓控制圖

圖3 中，P 為系統(tǒng)輸入液壓油管路，T 點為系統(tǒng)輸出液壓油管路，在液壓油通過P 進入到減壓閥9時，可以實際工況，調(diào)節(jié)到需要的壓力，通過壓力表8來顯示。電磁閥YV2 通電，YV3 通電，YV1 斷電，尾架開始快速下降。輸入液壓油通過單向節(jié)流閥3 進入到液控單向閥5，液控單向閥5 可以使輸入液壓油進入電磁節(jié)流閥6，然后通過A 點進入液壓缸，推動液壓缸帶動尾架頂尖下降，還可以將液控單向閥4打開，使液壓油經(jīng)過B 點進行回油，輸出液壓油經(jīng)過單向節(jié)流閥2，可以達到輸出油流量控制的目的。在尾架開關(guān)擋板6 觸發(fā)到接近開關(guān)12 時，電磁節(jié)流閥YV3 斷電，流經(jīng)A 口的輸入液壓油通過電磁節(jié)流閥6 的調(diào)速閥，達到了降低尾架下降速度的目的[10]。

當(dāng)在工件加工完成后，系統(tǒng)接收到需要尾架上升的指令時，YV1 通電，YV2 斷電，YV3 斷電，A 口為輸出液壓油，B 口為輸入液壓油，輸入液壓油經(jīng)過單向節(jié)流閥2 和液控單向閥4，進入B 口時，液控單向閥5打開，使液壓油經(jīng)過A 點進行回油，輸出液壓油經(jīng)過單向節(jié)流閥3，可以達到輸出油流量控制的目的。

3 應(yīng)用情況

此種尾架結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計，廣泛應(yīng)用于本公司自主研發(fā)的產(chǎn)品YK3132 數(shù)控滾齒機，YK3126 數(shù)控滾齒機等精密數(shù)控機床。該滾齒機高低速尾架工作穩(wěn)定可靠，可調(diào)節(jié)范圍大，幾乎能滿足目前所有客戶所加工零件的滾削需求，客戶反饋良好。

4 結(jié)語

該滾齒機高低速尾架通過接近開關(guān)及多種電磁閥控制其頂尖上升下降速度，使得在加工過程中，既不影響加工節(jié)拍時間，也可以有效地保證工件不受沖擊力地?fù)p壞。高低速尾架技的結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計，經(jīng)濟適用，可操作性強，實現(xiàn)了自動化控制，提高了工作效率、加工質(zhì)量及穩(wěn)定性，可在其他類數(shù)控機床推薦應(yīng)用。