臺(tái)灣鉆孔動(dòng)力頭FD56-100

方技動(dòng)力頭（主軸頭） 鉆孔攻牙主軸頭屬動(dòng)力部件，可鉆孔、攻牙作業(yè)，也可配裝多軸器，提升效率。是精度要求較高之產(chǎn)品加工，量產(chǎn)型產(chǎn)品可配作自動(dòng)化作業(yè)，例如：摩托車零部件、汽車零部件等要求高及量產(chǎn)化的部件?？稍O(shè)計(jì)成鉆孔攻牙切削加工專用機(jī)。 臺(tái)灣方技主軸頭（動(dòng)力頭）： 1、采精密研磨螺紋樣規(guī)，適合精密高之攻牙工。 2、外裝式螺紋樣規(guī)，更換容易、快速。 3、可裝置立臥式兩用。 4、可裝配多軸器用。   臺(tái)灣方技主軸頭特點(diǎn)（動(dòng)力頭）： 1．由于刀具進(jìn)給與旋轉(zhuǎn)是同步進(jìn)行，因此很薄或很軟的材料也能被有效地加工， 2. 適應(yīng)性強(qiáng)，可以很方便地調(diào)整加工螺紋的直徑，螺距及行程 3. 行程長，附件種類多，可以方便地將單軸攻絲頭換成多軸攻絲頭，能同時(shí)滿足用戶小批量和大批量生產(chǎn)需要 4. 方技公司，不斷響應(yīng)用戶對鉆孔加工的高速化，高精度化要求的方技鉆削動(dòng)力頭，為您準(zhǔn)備了最適合于貴公司需求的鉆削動(dòng)力頭 5. 鉆削動(dòng)力頭，風(fēng)電式底座型 6. 主軸旋轉(zhuǎn)由電力，進(jìn)給及控制由壓縮空氣壓力進(jìn)行的性能價(jià)格比最卓越的鉆削裝置，根據(jù)加工條件可以從豐富的機(jī)種中選擇最適合的型號(hào) 7. 底座型結(jié)構(gòu)的高精度，高剛性鉆削裝置，主軸電動(dòng)機(jī)采用了高性能，高功率的電動(dòng)機(jī)，具有從低轉(zhuǎn)速到高轉(zhuǎn)速廣泛的類型。 全氣控氣動(dòng)臥式三面雙工位鉆孔、銑槽組合機(jī)床的設(shè)計(jì)
1　問題的提出及設(shè)計(jì)方案的確定 　　我公司燃?xì)庠钪袣忾y芯(見圖1)從單軸縱切自動(dòng)車床加工后，仍有2個(gè)孔、3條槽需要加工。以前加工的工藝方法是用儀表車床開槽，用臺(tái)鉆鉆孔，分5道工序完成。這種加工方法存在以下缺點(diǎn)：①因多次定位，零件加工精度難以保障；②生產(chǎn)效率低，完成這5道工序需5臺(tái)機(jī)床，5個(gè)工人，生產(chǎn)節(jié)拍為40 s；③自動(dòng)化程度低。為了解決這些問題，我們設(shè)想把這5道工序合為1道工序，安排在同一機(jī)床上1次裝夾完成加工。根據(jù)被加工件為銅材，材質(zhì)較軟，切削力小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了1臺(tái)采用全氣控氣動(dòng)加工臥式三面雙工位鉆鉆孔、銑槽平面組合機(jī)床。
2　機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) 　　1) 機(jī)床結(jié)構(gòu)形式
　　該機(jī)床有鉆孔動(dòng)力頭裝置、銑削動(dòng)力頭裝置、專用夾具、滑臺(tái)、床身等。整個(gè)機(jī)床加工采用兩工位布置，考慮到被加工件切削量小，本機(jī)床不設(shè)冷卻系統(tǒng)(見圖2)。
　　 　　2) 特點(diǎn)
　　a) 鉆孔動(dòng)力頭：采用日本SUGINO公司生產(chǎn)的氣動(dòng)進(jìn)給動(dòng)力頭。其主要技術(shù)參數(shù)為最大鉆孔直徑8 mm，最大行程100 mm，主軸徑向跳動(dòng)精度≤0.01 mm，滑套軸線與固定套軸線移動(dòng)方向平行度≤0.02 mm。其特點(diǎn)是加工精度高，動(dòng)力頭完全是氣控、氣動(dòng)，配以可調(diào)節(jié)流器和液壓阻尼器，可以實(shí)現(xiàn)對快進(jìn)和工進(jìn)速度的任意調(diào)節(jié)，且安裝方便。
　　b) 銑削動(dòng)力頭裝置：銑削頭為自行設(shè)計(jì)，考慮它作為以后的通用件，設(shè)計(jì)此動(dòng)力頭在X、Y、Z3個(gè)方向均可以在一定范圍調(diào)整。該銑削頭裝在滑臺(tái)上，通過氣缸驅(qū)動(dòng)加上液壓阻尼器，可進(jìn)行快進(jìn)和工進(jìn)，在銑頭原位和終點(diǎn)設(shè)置了氣動(dòng)行程開關(guān)。
　　c) 滑臺(tái)：該滑臺(tái)采用燕尾導(dǎo)軌，內(nèi)有可調(diào)鑲條，剛性好，工作穩(wěn)定可靠，由氣缸驅(qū)動(dòng)。在滑臺(tái)上，可安裝夾具，動(dòng)力頭等，通用性較好。 3　控制系統(tǒng)及特點(diǎn) 　　機(jī)床動(dòng)作完全由氣動(dòng)控制，具備自鎖，互鎖功能及應(yīng)付緊急情況的能力。系統(tǒng)原理圖見圖3。
  1、4.手動(dòng)推拉換向閥　2.按紐換向閥　3.氣控?fù)Q向閥　5.機(jī)控?fù)Q向閥(直動(dòng)式)　6.機(jī)控?fù)Q向閥(通過式)7.單擊閥(當(dāng)入口進(jìn)氣時(shí)而出口只出一個(gè)脈沖氣)　8.梭閥　9.調(diào)速閥　10.氣源三聯(lián)件　11.氣源分配板 圖3　系統(tǒng)原理圖
　　1) 動(dòng)作說明：在Ⅰ工位裝上工件，按下夾緊閥1，夾緊氣缸把工件夾緊→按下起動(dòng)閥2，閥3A、3B換向，左銑動(dòng)力頭和右鉆動(dòng)力頭同時(shí)起動(dòng)，加工到位碰上行程開關(guān)5B、5C后快速退回→到原位后壓下行程開關(guān)5A、5D→閥3C換向，夾具滑臺(tái)移到Ⅱ工位，壓下行程開關(guān)6→閥3D、3E、3F換向，左鉆動(dòng)力頭，后銑動(dòng)力頭，右銑動(dòng)力頭同時(shí)起動(dòng)，加工到位壓下行程開關(guān)5F、5G、5I后快速退回，到原位后壓下行程開關(guān)5E、5H、5J→閥3C換向，夾具滑臺(tái)快速退回到Ⅰ工位→卸下工件，完成一個(gè)工作循環(huán)。
　　2) 系統(tǒng)特點(diǎn)：
　　a）　工件不夾緊，整個(gè)機(jī)床無法動(dòng)作；
　　b）　夾具滑臺(tái)不到位，動(dòng)力頭無法動(dòng)作；
　　c）　動(dòng)力頭不在原位，夾具滑臺(tái)無法動(dòng)作；
　　d）　遇到異常情況(如斷刀等)，可按下緊急閥3按鈕，所有梭閥換向，氣控閥換向，正在加工的動(dòng)力頭立即退回原位；
　　e）　可單個(gè)或幾個(gè)動(dòng)力頭加工：如果想某個(gè)動(dòng)力頭(如左銑動(dòng)力頭)工作，而其他動(dòng)力頭不工作，可以把4B、4C、4D、4E、閥門關(guān)上，這幾個(gè)動(dòng)力頭就不工作；
　　f）　左右動(dòng)力頭加工完后，退回有快有慢，閥5A、5D串聯(lián)后，只有在兩個(gè)動(dòng)力頭退回到原位，閥ID才會(huì)通氣換向，夾具滑臺(tái)才會(huì)前進(jìn)。避免了某個(gè)動(dòng)力頭因某種原因未及時(shí)退回而夾具滑臺(tái)又已起動(dòng)造成打刀等事故。閥5E、5H、5J串聯(lián)亦如此。
　　g）　選用標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)元件安裝、調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低。 4　結(jié)論 該機(jī)床經(jīng)過長期的使用證明，原5次定位改為1次定位加工完成，使加工精度大為提高。由于工序集中，機(jī)床性能可靠，操作方便，自動(dòng)化程度高，原5個(gè)工人操作現(xiàn)只需1人，生產(chǎn)節(jié)拍為8s，僅為原來的1／5，使生產(chǎn)效率大為提高，完全可以滿足大批量生產(chǎn)的要求，此機(jī)床可在類似場合推廣使用

電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭的研制 　　摘要：本文介紹了電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)進(jìn)行了動(dòng)力頭運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。 　　關(guān)鍵詞：鉆削動(dòng)力頭　工作原理　設(shè)計(jì)計(jì)算   1　概述   　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的需要，采用專用裝備組合成現(xiàn)代化高速流水線和多功能高效組合機(jī)床，在許多行業(yè)中已成為保證產(chǎn)品的加工精度、降低生產(chǎn)成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和企業(yè)競爭力的關(guān)鍵措施之一。動(dòng)力頭是組合機(jī)床的重要?jiǎng)恿Σ考?，其質(zhì)量和性能的優(yōu)劣直接影響到整臺(tái)機(jī)床性能的好壞，但在一般的組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，動(dòng)力頭只能提供主運(yùn)動(dòng)，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由與之相配套的液壓或機(jī)械滑臺(tái)來實(shí)現(xiàn)的，這就給組合機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造帶來了較大的困難。為此，筆者在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制設(shè)計(jì)了一種新型的電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭，如圖1所示。氣動(dòng)控制與液壓阻尼系統(tǒng)如圖2所示。

1.液壓調(diào)速器　2.同步帶輪　3.軸承　4.密封圈　 5.花鍵軸　6.密封圈　7.軸承　8.鉆夾頭　 9.活塞桿　10.主軸　11.氣缸體　12.軸承　 13.托架　14.電機(jī)　15.同步帶　16.后蓋 圖1

圖2 2　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給動(dòng)力頭的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭由主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和控制系統(tǒng)三部分組成。 　　(1)主運(yùn)動(dòng) 　　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭的主運(yùn)動(dòng)采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)同步齒形帶及花鍵軸將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸，不同的主軸轉(zhuǎn)速可由更換不同的同步齒形帶輪來實(shí)現(xiàn)。由于動(dòng)力頭的主運(yùn)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主軸的轉(zhuǎn)速特性好，輸出功率和轉(zhuǎn)矩大，能適應(yīng)于多軸鉆削和較大孔徑的加工工況。 　　(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 　　由于氣壓傳動(dòng)具有動(dòng)作反應(yīng)快、環(huán)境的適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，工作壽命長，動(dòng)力源來源方便，因此，動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用壓縮空氣作為動(dòng)力源?？紤]到空氣的可壓縮性，載荷變化時(shí)動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性較差，工進(jìn)速度的調(diào)整和控制采用液壓調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)，動(dòng)力頭的快進(jìn)和快退速度分別用排氣節(jié)流閥來調(diào)整。 　　(3)控制系統(tǒng) 　　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用了壓縮空氣為動(dòng)力源，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制也采用了氣動(dòng)控制系統(tǒng)，由一個(gè)二位五通氣控閥、一個(gè)機(jī)動(dòng)閥、二個(gè)手動(dòng)閥，若干個(gè)節(jié)流閥和兩個(gè)外部控制氣源口組成，結(jié)構(gòu)緊湊，具有手動(dòng)和遠(yuǎn)距離控制操作功能及原位、前位信號(hào)和復(fù)位信號(hào)保護(hù)功能。動(dòng)力頭快進(jìn)行程和工進(jìn)行程可通過擋鐵連續(xù)可調(diào)。 　　(4)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭是一個(gè)集動(dòng)力頭的主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和控制裝置于一體的鉆削動(dòng)力頭，為了實(shí)現(xiàn)其外形的緊湊，本動(dòng)力頭采用主軸嵌入氣缸結(jié)構(gòu)，主軸與活塞桿同心，活塞桿是空心的。里面裝有進(jìn)口的滾動(dòng)軸承，以提高主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸安裝在軸承上，由同步帶通過花鍵與電機(jī)連接，氣缸體固定在托架上，活塞桿上裝有液壓調(diào)速器和行程調(diào)整螺釘，通過調(diào)整螺釘碰撞限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭主軸的復(fù)位。 3　參數(shù)計(jì)算 　　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭設(shè)計(jì)參數(shù)主要是由規(guī)定的工件最大孔徑鉆削參數(shù)來確定。故電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭的參數(shù)計(jì)算，必須由鉆削工藝參數(shù)計(jì)算開始。 　　(1)鉆削力的計(jì)算公式 　　　(1) 式中： 　　F——鉆削過程中所需要的鉆削力，N； 　　CF——材料系數(shù)； 　　dO——工件加工的孔徑，mm； 　　XF——等于1； 　　YF——等于0.7； 　　f——進(jìn)給量，mm/r； 　　KF——工件的硬度系數(shù)。 　　(2)鉆削扭矩計(jì)算公式 　　　(2) 式中： 　　M——鉆削過程中所需要的扭矩，N.m； 　　CM——材料系數(shù)； 　　dO——工件加工的孔徑，mm； 　　XM——等于1.9； 　　YM——等于0.8； 　　f——進(jìn)給量，mm／r; 　　KM——工件的硬度系數(shù)。 　　(3)鉆削功率的計(jì)算公式 　　PM=2πMn.10-3　(3) 式中： 　　PM——鉆削過程中所需要的功率； 　　n——鉆頭的轉(zhuǎn)速，r／s。 　　(4)動(dòng)力頭推進(jìn)力的計(jì)算公式 　　F=π(D2-d2)pη/4　(4) 式中： 　　F——?jiǎng)恿︻^的推動(dòng)力，N； 　　D——活塞直徑，mm； 　　d——活塞桿直徑，mm； 　　p——供氣壓力，MPa； 　　η——效率系數(shù)(0.85) 　　(5)耗氣量的計(jì)算公式 　　Q=πS(2D2-d2)ηv.10-9/(4t)　(5) 式中：Q——在工作壓力下的耗氣量，m3/s； 　　S——最大行程，mm； 　　t——往返時(shí)間，s； 　　ηv——?dú)馊菪?0.9) 　　(6)主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果 　　已知設(shè)計(jì)參數(shù)為： 　　主軸轉(zhuǎn)速：n=2050r/min 　　電機(jī)功率：P=0.55kW 　　最大推動(dòng)力：F=1800N 　　最大行程：s=100mm 　　加工件最大孔徑：do=4.5mm(鋼) 　　　CF=833.85　　XF=1.0　　　　YF=0.7 　　　KF=1.0　　　CM=333.54　　　XM=1.9 　　　YM=0.8　　　KM=1.0　　　　f=0.17 　　　p=0.5　　　η=0.85　　　　ηv=0.9 　　　d=35mm　　　D=80mm　　　　t=10 　　將以上數(shù)據(jù)分別代入式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)中，得到：

 

鉆削力F=1085N 鉆削扭矩M=1.4N.m 鉆削功率PM=0.3kW

推進(jìn)力F=1692N 耗氣量Q=0.001m3/s

 

4　應(yīng)用實(shí)例 　　電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭作為組合機(jī)床的重要?jiǎng)恿Σ考?，在汽車工業(yè)、家電工業(yè)和摩托車制造業(yè)應(yīng)用中所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，已被國內(nèi)外許多生產(chǎn)廠家的實(shí)踐所證明。該動(dòng)力頭由廣州機(jī)床研究所研制并生產(chǎn)出來之后，深得廣大用戶的青睞。已在輕工業(yè)、電梯制造業(yè)及其他機(jī)械加工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 5　結(jié)束語 　　(1)電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭是一種集動(dòng)力頭的主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和控制系統(tǒng)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，是機(jī)、電、氣、液多項(xiàng)技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)果。 　　(2)作為組合機(jī)床的重要?jiǎng)恿Σ考唬?、氣?dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、實(shí)用面廣、組合多變等優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)用戶的需要組合成多種形式的組合機(jī)床。 　　(3)電、氣動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭的的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))采用電機(jī)通過同步帶直接驅(qū)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用壓縮空氣作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)主軸“快進(jìn)—工進(jìn)—快退”的自動(dòng)循環(huán)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用液壓阻尼，進(jìn)給速度無級(jí)可調(diào)，進(jìn)給行程連續(xù)可調(diào)，鉆削功率大，能同時(shí)驅(qū)動(dòng)多根鉆軸工作。