張 帆

（寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，寧夏石嘴山 753001）

0 引言

公司1992 年從俄羅斯伊萬諾瓦機床廠，引進了1 臺型號為2A637 的數(shù)控鏜銑床，用于鏜孔和銑削平面。隨著使用年限的增加，鎖緊電機故障越來越頻發(fā)，設(shè)備松拉刀機構(gòu)經(jīng)常處于帶病工作狀態(tài)，故障停機率高，工作可靠性差，近期出現(xiàn)了多次掉刀、撞刀現(xiàn)象，先后導(dǎo)致了多個工件的直接報廢，給員工的生命財產(chǎn)和公司的生產(chǎn)經(jīng)營帶來嚴重威脅?？紤]到設(shè)備主體結(jié)構(gòu)合理，傳動性能和精度保持較好，工作承載力較大等優(yōu)點，經(jīng)研究決定，對不適宜的松拉刀機構(gòu)提出改造意見，編制了設(shè)計改造方案，經(jīng)充分論證可行后實施了改造。

1 改造原因

由于設(shè)備生產(chǎn)制造年代久遠，原有的專用非標電機現(xiàn)已淘汰，無法采購。雖然曾多次聯(lián)系國內(nèi)電機修理廠家尋求修理，最終因為電機本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電機修理可參考的資料非常有限等原因，許多修理廠家從技術(shù)層面對修復(fù)的可行性進行了否定。為此，在已有改造經(jīng)驗基礎(chǔ)上，嘗試對俄羅斯2A637 型數(shù)控鏜銑床主軸松拉刀機構(gòu)進行了設(shè)計改造。

2 改造可行性研究

2.1 改造前基本情況概述

2.1.1 松拉刀機構(gòu)組成

改造前數(shù)控鏜銑床主軸松拉刀機構(gòu)，主要由鎖緊電機和鎖緊螺桿兩部分組成，鎖緊電機為銅滑環(huán)式三相異步電機，與行星齒輪減速器固連；鎖緊螺桿由傳動螺桿和彈簧兩部分組成。

2.1.2 工作原理

刀具鎖緊和松開是通過電機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。具體過程為：電機帶動行星齒輪減速器正反轉(zhuǎn)運動，齒輪減速器驅(qū)動螺桿正反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至鎖緊和松開位置后，在行星齒輪減速器和鎖緊螺桿上彈簧的共同作用下，行星齒輪減速器內(nèi)的鋼珠位置發(fā)生變化，使得鎖緊電機內(nèi)的圓柱銷彈出和縮回，觸動微動開關(guān)，對刀具鎖緊到位和松開到位信號進行反饋來實現(xiàn)控制。

2.2 改造可行性分析

2A637 型數(shù)控鏜銑床為公司二十多年前從俄羅斯購進的設(shè)備，當時由于受技術(shù)等條件的限制，設(shè)備主軸松拉刀機構(gòu)采用電機驅(qū)動減速器，減速器帶動螺桿旋轉(zhuǎn)的方式來實現(xiàn)松刀和拉刀，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計本身比較繁瑣，可靠性差，現(xiàn)在機床設(shè)計中基本已不再沿用?？紤]到現(xiàn)行機床設(shè)計中主軸松、拉刀多采用液壓松開、碟簧拉緊的設(shè)計思路，且之前有過類似的改造經(jīng)驗，改造后的設(shè)備經(jīng)驗證運行良好?；诖?，我們在充分考慮主軸鏜桿現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，核算主軸松、拉刀所需力的基礎(chǔ)上，提出了利用碟簧拉刀、液壓油缸松刀的設(shè)計方法，應(yīng)用于2A637 型數(shù)控鏜銑床主軸松拉刀機構(gòu)的設(shè)計改造。

3 主軸松拉刀機構(gòu)設(shè)計

3.1 設(shè)計簡介

本設(shè)計采用拉桿式刀具鎖緊、松開裝置，其主要由液壓油缸、拉桿、蝶形彈簧組等構(gòu)成，拉刀機構(gòu)采用蝶形彈簧實施拉緊，利用液壓油缸克服碟簧拉力實現(xiàn)松刀，松拉刀工作安全可靠。

3.2 松拉刀工作原理

3.2.1 松刀過程

松刀過程中，雙作用油缸在葉片泵輸出的高壓油驅(qū)動下，產(chǎn)生60 kN 的松刀力，用以克服35 kN 碟簧拉力，來實現(xiàn)松刀。具體過程：接到控制信號指令，二位四通電磁換向閥電磁鐵得電，換向閥切換至右位工作，松刀油路接通；同時，電機啟動，帶動油泵開始工作。油泵輸出的油液，經(jīng)精過濾器、單向閥、二位四通電磁換向閥右位，進入松刀油缸無桿腔，活塞桿在壓力油產(chǎn)生的推力下向左移動（液壓油缸產(chǎn)生的推力隨負載碟簧的增大而增大），當活塞桿上產(chǎn)生的推力足以克服負載碟簧的阻力時，油缸活塞接觸并推動拉桿，使拉桿、拉爪向主軸前端移動并壓縮蝶形彈簧組，蝶形彈簧組在拉桿的前移過程中產(chǎn)生很大的彈性變形，從而打開拉爪，拉抓將拉丁松開，以實現(xiàn)松刀的目的。與此同時，有桿腔的油液經(jīng)換向閥回油箱，當感應(yīng)開關(guān)收到反饋信號后，至此，一個松刀動作結(jié)束。新設(shè)計的松刀油缸液壓控制原理如圖1 所示。

3.2.2 拉刀過程

重新上刀后點擊拉緊按鈕，發(fā)出拉緊指令后，無需重新啟動液壓泵，松刀油缸在蝶形彈簧組復(fù)位力作用下自動縮回與拉桿脫開。與此同時，蝶形彈簧組帶動拉爪、拉桿向主軸后端移動，直至蝶形彈簧組恢復(fù)到未受液壓缸推動前的位置及狀態(tài)，依靠蝶形彈簧組自身的彈力拉住拉爪，當接近開關(guān)收到反饋信號后，完成拉緊動作。

圖1 松刀油缸液壓原理

3.3 技術(shù)特點

刀具的刀柄完全依靠蝶形彈簧組產(chǎn)生的拉緊力進行拉緊，避免工作時因突然停電造成刀具脫落。液壓油缸活塞桿前后設(shè)有兩個極限位置，裝有接近開關(guān)，用于刀具松開和拉緊到位后發(fā)出反饋信號。當?shù)螐椈山M將刀具拉緊時，油缸伸出活塞桿端部與拉桿間有（2～4）mm 間隙，可有效避免主軸高速旋轉(zhuǎn)時，造成端面摩擦粘連。

4 結(jié)論

采用碟簧拉刀，液壓松刀的設(shè)計方法，重新設(shè)計了主軸松拉刀裝置，有效解決了俄羅斯2A637 型數(shù)控鏜銑床主軸掉到問題，增強了設(shè)備的安全可靠性和可維修性，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備技術(shù)狀態(tài)，延長了設(shè)備使用壽命，確保了設(shè)備最大限度的發(fā)揮其使用效能。