摘要：在目前批量零件孔加工都采用數(shù)控的趨勢(shì)下，怎樣使傳統(tǒng)機(jī)床發(fā)揮出更多的作用與效能？唯一的辦法就是改變傳統(tǒng)。這種快換刀柄具有無(wú)需外動(dòng)力源，更換快捷、剛性好、整體精度高的特點(diǎn)，而改變傳統(tǒng)莫氏孔鉆床主軸接口，換成連體主軸方式，就可以生產(chǎn)系列新型搖臂鉆床、立式鉆床、數(shù)控經(jīng)濟(jì)型鉆床、內(nèi)冷卻經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床、其它鉆孔機(jī)等。希望與有前瞻性眼光的鉆床生產(chǎn)廠或精密主軸廠合作，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這樣可以為我國(guó)的傳統(tǒng)鉆床增添新的活力，為機(jī)械加工行業(yè)零件加工工藝多一種選擇，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高效率的目的。而經(jīng)濟(jì)型內(nèi)冷卻數(shù)控鉆床的產(chǎn)業(yè)化，也可以為莫氏內(nèi)冷卻鉆頭的產(chǎn)業(yè)化提供更多的應(yīng)用空間。
關(guān)鍵字：新型鉆床 新型鉆床主軸接口無(wú)動(dòng)力源快換刀柄式鉆床 內(nèi)冷卻鉆床
技術(shù)歷史：
本廠長(zhǎng)期致力于精密快換夾頭的研究與生產(chǎn)，從2001年開(kāi)始至今，快換夾頭已經(jīng)是第三代，新型無(wú)動(dòng)力源快換刀柄式鉆床是基于我發(fā)明的連體拉釘?shù)侗娇鞊Q夾頭的技術(shù)上延伸而來(lái)的。自從2007年該快換夾頭問(wèn)世以來(lái)，產(chǎn)品已經(jīng)使用了10年，而現(xiàn)在又做了重要改進(jìn)，使得刀柄整體性能更加完美。但是由于夾頭結(jié)構(gòu)緊湊、配合精度要求高、加工困難、成本較重的特點(diǎn)，又缺乏資金投入，而且這種刀柄式夾頭又只能做高端產(chǎn)品，因此銷售價(jià)格偏高，只有追求高性能高質(zhì)量的單位才會(huì)使用，因此并沒(méi)有大量應(yīng)用，而大部分使用機(jī)床也以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床為主。該技術(shù)的相關(guān)文章在《金屬加工》冷加工2016年第17期作過(guò)具體介紹，本文主要介紹刀柄扭力傳遞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與生產(chǎn)適應(yīng)的鉆床系列品種，希望在新的發(fā)展形勢(shì)下，使傳統(tǒng)通用型鉆床發(fā)揮出更多的作用于與效能。
原結(jié)構(gòu)圖：
圖1中為原來(lái)采用鋼球傳遞扭力的結(jié)構(gòu)圖，圖2為刀柄插入后結(jié)構(gòu)圖。錐孔為1/3，當(dāng)?shù)侗?/span>19插入后，鋼球17會(huì)因受到外壓圈13移動(dòng)的作用瞬間卡入刀柄球R槽中，斜壓柱12受到斜壓圈上面均布彈簧3的軸向力移動(dòng)和斜面的作用使其瞬間向徑向軸心移動(dòng)而壓緊刀柄19連體拉釘?shù)男泵妫迦肱浜暇o密可靠，無(wú)任何間隙，連接剛性十分強(qiáng)。由于刀柄連體拉釘斜面、斜壓柱角度、斜壓圈斜面增力的作用，可以在炮塔銑上面以最高5440/分鐘的轉(zhuǎn)速下也十分穩(wěn)定可靠。
圖3為鋼球傳遞扭力結(jié)構(gòu)圖，這個(gè)圖顯示出鋼球與主體和刀柄之間的接觸受力狀態(tài)，當(dāng)鋼球受徑向扭力后，鋼球會(huì)沿刀柄球R向外撐緊，使外壓圈受力，當(dāng)外壓圈受力特別大時(shí)，還由于是錐度配合的緣故，停下來(lái)時(shí)刀柄又處于受力緊配合狀態(tài)，因此，外壓圈有時(shí)會(huì)被漲太緊而不能移動(dòng)，該狀況在使用時(shí)只要用任何小東西在外壓圈上面震一下外壓圈即就松開(kāi)。產(chǎn)生這種狀況的因素主要為，主體鋼球孔與刀柄的球R位置均布加工精度，還有熱處理變形。同樣是采用鋼球作為扭力傳遞的其他快換夾頭，則不會(huì)出現(xiàn)這中情況，只有這個(gè)一種全錐式的受強(qiáng)力后才會(huì)產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象，出現(xiàn)這種狀況的夾頭大部分在使用差不多1年左右，經(jīng)過(guò)磨合后鋼球同時(shí)接觸會(huì)自動(dòng)消除。而這種狀況的出現(xiàn)就是證明了這個(gè)結(jié)構(gòu)的夾頭加工配合精度要求高而只能做高端精密型。實(shí)際上，一個(gè)夾頭主體錐孔比一個(gè)7/24的主軸孔加工難度要求還要高。
使用情況：
該夾頭從研究出來(lái)至今已經(jīng)有11年歷史，目前的夾頭主體、刀柄、斜壓柱均為Gcr15軸承鋼加工，熱處理硬度為HRC58~62，由于是全錐式配合，受力時(shí)不會(huì)有扭動(dòng)而產(chǎn)生磨損，可以正常使用8年以上，非常耐用。由于沒(méi)有間隙，更換方便，剛性足，精度高，大部分都是在數(shù)控鉆床上面使用。使用時(shí)，直柄刀具均采用了ER夾頭裝夾，對(duì)零件的半邊沉孔都可以用銑刀加工，直徑4mm鉆頭以上均無(wú)需加工預(yù)孔和中心孔，對(duì)硬材料難加工材料均可以用硬質(zhì)合金鉆頭加工。這個(gè)夾頭除有時(shí)會(huì)出現(xiàn)外壓圈卡死現(xiàn)象外，總體上非常滿意，特別經(jīng)久耐用，更換快捷，刀柄錐度配合結(jié)構(gòu)精度持久性好，即使用了很多年后，精度幾乎沒(méi)有什么變化。在刀柄插入卡緊方面，拉釘卡緊零件的受力負(fù)荷極小，盡管夾頭零件偏多，但是每個(gè)零件都能夠保持長(zhǎng)久的可靠性和極長(zhǎng)的使用壽命，裝夾卡緊如初。
新結(jié)構(gòu)圖：
圖4、圖5、圖6新結(jié)構(gòu)圖中可以看出，實(shí)際上除了扭力鋼球改變外，其它完全相同。在圖6中，由原來(lái)的3個(gè)鋼球改變?yōu)?/span>4個(gè)扭力柱8，刀柄相應(yīng)配合為4個(gè)錐孔。而4個(gè)扭力柱的特點(diǎn)為：1、刀柄相對(duì)應(yīng)的配合小錐孔加工測(cè)量更加方便；2、每個(gè)扭力柱受力較輕，的使用壽命會(huì)無(wú)限長(zhǎng)；3、當(dāng)工作時(shí)扭力柱受徑向力時(shí)，其受力不會(huì)再向徑往外作用到外壓圈上。因此，卸刀柄時(shí)外壓圈始終是能夠輕松往上面移動(dòng)，從而壓迫斜壓圈15使之與撞擊柱12撞擊，使撞擊柱的斜面壓迫彈出柱10斜面，使刀柄順利取下。再由于扭力柱有一定的角度，不至于在刀柄取下來(lái)時(shí)掛住刀柄，而會(huì)像鋼球一樣自然縮回外壓圈凹槽中�？紤]到成本的因素，夾頭還是采用鋼絲擋圈，而連體快換主軸方式一般性為鍛件，可以考慮帶臺(tái)階的方式，這樣更加完美。
攻絲配置：
在攻絲刀柄配置方面目前比較完善，可以適應(yīng)不同的加工條件需求。圖7為超短攻絲刀柄；圖8為微縮攻絲刀柄，主要用于數(shù)控鉆床攻絲；圖9為雙向伸縮攻絲刀柄。攻絲夾頭可以用扭力保護(hù)型和無(wú)扭力剛性型。
制造難點(diǎn)：
該快換刀柄由于是1/3錐度配合，錐孔大小頭孔徑差大，磨加工要求高，難度大，還有較高的尺寸要求，而快換刀柄的尺寸就相對(duì)容易控制，還有熱處理硬度低了也會(huì)影響使用，因此無(wú)法降低要求做普通低價(jià)產(chǎn)品。
應(yīng)用范圍：
在目前批量零件孔加工都采用數(shù)控的趨勢(shì)下，怎樣使傳統(tǒng)機(jī)床發(fā)揮出更多的作用與效能？唯一的辦法就是改變傳統(tǒng)。這種快換刀柄具有無(wú)需外動(dòng)力源，更換快捷、剛性好、整體精度高的特點(diǎn)，而改變傳統(tǒng)莫氏孔鉆床主軸接口，換成連體主軸方式，就可以生產(chǎn)系列新型搖臂鉆床、立式鉆床、數(shù)控經(jīng)濟(jì)型鉆床、內(nèi)冷卻經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床、其它鉆孔機(jī)等。希望與有前瞻性眼光的鉆床生產(chǎn)廠或精密主軸廠合作，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這樣可以為我國(guó)的傳統(tǒng)鉆床增添新的活力，為機(jī)械加工行業(yè)零件加工工藝多一種選擇，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高效率的目的。而經(jīng)濟(jì)型內(nèi)冷卻數(shù)控鉆床的產(chǎn)業(yè)化，也可以為莫氏內(nèi)冷卻鉆頭的產(chǎn)業(yè)化提供更多的應(yīng)用空間。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱明，“一種機(jī)床快換夾頭系統(tǒng)”專利，ZL200710088026.6.
[2] 朱明，《刀柄式快換鉆夾頭的延伸與發(fā)展前景》.
[3] 朱明，“一種鉆床快換刀柄系統(tǒng)”專利，ZL201721190872.4.
