董廣強(qiáng)

(江蘇師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

?

齒條齒輪螺旋軸機(jī)構(gòu)數(shù)控綜合對(duì)刀裝置

董廣強(qiáng)

(江蘇師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

在分析現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床對(duì)刀儀基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種齒條齒輪螺旋軸機(jī)構(gòu)數(shù)控綜合對(duì)刀裝置，這一裝置作為基準(zhǔn)刀，在數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床一次裝夾就能完成工件坐標(biāo)系的建立，且X與Y坐標(biāo)軸對(duì)刀實(shí)現(xiàn)了彈性接觸提高了裝置的使用壽命，同時(shí)可以方便得到其他加工刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償量，與數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)位置顯示配合可以完成對(duì)工件內(nèi)外輪廓和深度方向尺寸測(cè)量，使用非常方便，且不受工件上Z坐標(biāo)軸對(duì)刀位置面積大小的限制，同時(shí)該裝置也可用于數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀。

數(shù)控機(jī)床; 齒輪齒條; 螺旋軸; 對(duì)刀裝置

目前在數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床上，對(duì)刀主要采用尋邊器和高度對(duì)刀儀這兩個(gè)對(duì)刀裝置，通過(guò)兩次裝夾才能完成工件坐標(biāo)系的建立，且接觸式尋邊器進(jìn)行X與Y坐標(biāo)軸對(duì)刀是與工件側(cè)面直接硬接觸容易造成損壞，對(duì)刀時(shí)間長(zhǎng)、效率低，而且工件上Z坐標(biāo)軸對(duì)刀位置面積比較小時(shí)，使用高度對(duì)刀儀對(duì)刀也不太方便等，且以上對(duì)刀儀只能用于數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床的對(duì)刀，不能同時(shí)應(yīng)用于數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀。為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種在數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床和數(shù)控車(chē)床都能夠使用的齒條齒輪螺旋軸機(jī)構(gòu)數(shù)控綜合對(duì)刀裝置(專(zhuān)利號(hào)201420260896.2)。

1　總體結(jié)構(gòu)

總體結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

端蓋1固定在外套10上，有4個(gè)齒條2，分上下兩層，圖示有兩個(gè)齒條，與它們垂直方向有兩個(gè)，它們都與相應(yīng)徑向滑塊4固定連接，并且與齒輪螺旋軸6相嚙合。調(diào)整塊3用來(lái)調(diào)整齒側(cè)間隙。徑向滑塊4放置在外套10徑向槽中，完成X和Y軸工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置量的確定工作。限位銷(xiāo)5對(duì)徑向滑塊4進(jìn)行限位，并且通過(guò)齒條與齒輪的作用，當(dāng)指示燈HL1亮?xí)r保證4個(gè)徑向滑塊的外端圓柱面20處于同軸線定直徑位置，對(duì)應(yīng)的就是要建立工件坐標(biāo)系X和Y軸對(duì)刀位置。螺旋槽固定銷(xiāo)7右端與滾子8配合，且與螺旋槽9配合，使得齒輪螺旋軸6螺旋上下移動(dòng)。對(duì)刀軸11實(shí)現(xiàn)Z軸工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置量的確定工作。彈簧12給對(duì)刀軸11加力，保證對(duì)刀軸11處于正確的位置。調(diào)節(jié)螺釘13調(diào)節(jié)彈簧力大小。定位面14用于正確安裝，又保證對(duì)刀裝置定長(zhǎng)，防轉(zhuǎn)移動(dòng)銷(xiāo)15防止對(duì)刀軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又帶有判斷對(duì)刀位置的顯示裝置，這里帶有動(dòng)觸點(diǎn)17上下移動(dòng)，使指示燈HL1亮表示正確對(duì)刀位置。HL2指示燈由亮到滅說(shuō)明圓柱面20與工件側(cè)面及對(duì)刀軸11下端面與工件上表面剛好接觸的位置。找正平面19用來(lái)使齒條齒輪螺旋軸機(jī)構(gòu)數(shù)控綜合對(duì)刀裝置相對(duì)數(shù)控機(jī)床X或Y軸處于正確位置，找正平面與數(shù)控機(jī)床X或Y軸在正負(fù)大角度范圍內(nèi)，保證齒條齒輪螺旋軸機(jī)構(gòu)數(shù)控綜合對(duì)刀裝置都有效。有兩個(gè)彈簧21給圖示位置上層兩個(gè)齒條端加力，通過(guò)齒條使徑向滑塊4與限位銷(xiāo)5接觸。

2　工作原理

在數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床上，將對(duì)刀裝置的裝夾面14裝入數(shù)控加工刀柄中夾緊，測(cè)量它作為基準(zhǔn)刀的長(zhǎng)度，同樣將要使用的其他刀具裝入數(shù)控加工刀柄中夾緊，測(cè)量它們的長(zhǎng)度，其他刀具的長(zhǎng)度減去基準(zhǔn)刀的長(zhǎng)度就得到其他刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償量。

將裝有對(duì)刀裝置的刀柄裝入數(shù)控機(jī)床的主軸孔中，并保證找正平面19 與數(shù)控機(jī)床的X或Y軸盡可能的平行，利用圖示一個(gè)或兩個(gè)徑向滑塊完成X軸工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置量的確定工作。具體是合上開(kāi)關(guān)S，指示燈HL2亮，使X坐標(biāo)軸向徑向滑塊外圓柱面與工件側(cè)面接觸方向移動(dòng)，直到指示燈HL2熄滅，說(shuō)明圓柱面20與工件側(cè)面接觸，然后繼續(xù)移動(dòng)，使指示燈HL1微微發(fā)亮，齒條齒輪螺旋軸機(jī)構(gòu)數(shù)控綜合對(duì)刀裝置處于正確的對(duì)刀位置，計(jì)算出X軸工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置量；同理利用與圖示相垂直另外一個(gè)方向上的一個(gè)或兩個(gè)徑向滑塊完成Y軸工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置量的確定。利用對(duì)刀軸11，使Z坐標(biāo)軸向工件上表面接觸方向移動(dòng)，直到指示燈HL1微微發(fā)亮，對(duì)刀裝置就處于正確的對(duì)刀位置，計(jì)算出Z軸工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏置量。利用上面的方法，與數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)位置顯示配合也可以完成對(duì)工件內(nèi)外輪廓和深度方向尺寸測(cè)量。

在數(shù)控車(chē)床上，三爪卡盤(pán)夾緊裝夾面14，具體對(duì)刀過(guò)程與數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床上相同。

3　結(jié)語(yǔ)

本對(duì)刀裝置具有以下特點(diǎn)：(1)工作原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用非常方便，成本低，對(duì)刀效率高，如果用千分表顯示可以實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)刀，且可同時(shí)用于數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床和數(shù)控車(chē)床對(duì)刀。(2)安裝非常方便，易掌握。(3)一次安裝就可以完成數(shù)控機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立，且可用于導(dǎo)電和非導(dǎo)電工件的對(duì)刀。(4)與數(shù)控鏜銑類(lèi)機(jī)床坐標(biāo)顯示配合可完成工件尺寸的測(cè)量。(5)在使用過(guò)程中，由于與工件接觸和車(chē)刀與它接觸都是彈性接觸，提高了本裝置的使用壽命。本對(duì)刀裝置有較為廣闊的應(yīng)用前景。

[1]陳光明，吳洪彬． 數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀原理及對(duì)刀方法[J]． 機(jī)床與液壓，2002(13)：179-181.

[2]吳新騰.一種機(jī)械傳動(dòng)式數(shù)控車(chē)床對(duì)刀儀的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]．制造技術(shù)與機(jī)床,2013(9):143-146.

(編輯汪藝)

如果您想發(fā)表對(duì)本文的看法，請(qǐng)將文章編號(hào)填入讀者意見(jiàn)調(diào)查表中的相應(yīng)位置。

Gear rack screw shaft mechanism for integrated CNC tool setting

DONG Guangqiang

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, CHN)

In this paper, we design a gear rack screw shaft mechanism numerical control (NC) integrated tool setting device by analyzing existing tool checking instrument. As a reference tool, one clamping can establish the work piece coordinate system on NC boring-milling machine. Tool setting betweenXandYcoordinate axis achieves elastic contact, and increases the service life of the device. The length compensation of other cutting tools is obtained easily, the workpiece contour and depth dimension is measured with NC machine coordinate position. The device is very convenient to use, without the restrictions ofZaxis of the workpiece to the area of cutter position. It can also be used for NC lathe.

NC machine; gear rack; screw axis; tool setting device

TH7

B

董廣強(qiáng) ，男，1964年生，副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化方面的研究。

2015-10-13)

160433