数控插齿机新型刀架结构设计

2013-09-29代国辉严红毅

制造技术与机床 2013年5期

代国辉严红毅

（宜昌长机科技有限责任公司，湖北宜昌443003）

目前，国内插齿机床的需求越来越大，特别是中小型插齿机，在汽车、工程机械等领域得到广泛的应用。插齿的基本原理为用形状为齿轮或齿条（我们这里讲的是圆柱齿轮）的插齿刀具与被加工齿轮按一定的速比作啮合运动的同时，刀具沿齿宽方向作往复运动形成切削加工，即展成法加工。插齿刀具安装在刀架上，被加工齿轮安装在工作台上，插齿刀具与被加工齿轮的啮合运动是由安装在刀架中的一套高精度蜗轮副及安装在工作台中的一套高精度蜗轮副共同实现的。因此，刀架和工作台成为插齿机的两大核心部件。作为插齿机床的核心精密部件之一的刀架，其工作精度直接影响机床的整体精度，而其关键部件高精度的蜗轮副，其精度好坏直接影响机床加工精度的好坏。当前插齿机刀架结构大多如图1所示。

当插齿机在工作过程需要进行刀具更换时，首先松开紧刀螺母5，取下原先的插齿刀4，接着装上更换的新插齿刀，最后拧紧紧刀螺母5，完成换刀过程。由图1可以看出，插齿刀4是安装在接刀杆3上，而接刀杆3通过螺钉固定在刀轴2上，在换刀过程中接刀杆3是不能从刀轴2上拆下来的，所以在换刀过程中松开、拧紧紧刀螺母5时均是依靠蜗轮6、蜗杆7形成的自锁特性提供的作用力，而插齿机工作过程中加工刀具的更换、安装是非常频繁的，如果操作不当，从而对刀架分度蜗轮副精度造成损害，从而降低机床的加工精度。同时这些操作都是在机床上直接进行，工作量大，繁琐，如果操作不当，存在一定安全隐患。

为了解决以上问题，我们设计了一种新型数控插齿机刀架结构。该结构包括:专用刀轴，退刀机构，锁紧机构，装刀刀杆等。该结构利用碟形弹簧的弹性变形力的锁紧方式取代了传统螺钉锁紧方式，克服现有插齿机床安装刀具时需要借助刀架分度蜗轮副的作用力从而对刀架分度蜗轮副精度造成损害的缺点，降低了机床的操作难度，减少了操作时间;操作方便、结构简单、适用性广，特别适用于中小型数控机床的应用。

1 数控插齿机刀架结构（图2）

新型数控插齿机刀架结构主要由专用刀轴、退刀机构、锁紧机构、装刀刀杆等几部分组成。具体结构为:专用刀轴2安装在刀架体1中，专用刀轴2中安装有活塞3，它的中间是碟簧4，下端部连接有拉爪5，拉爪5拉着拉钉6，拉钉6固定在接刀杆7上，插齿刀8通过紧刀螺母9安装在接刀杆7上，蜗杆10安装在刀架体1上，蜗轮11安装在刀轴2上，在刀轴2的上端连接着球拉杆12。另外，还有拆、装刀用的换刀座13。

2 换刀过程

新型数控插齿机刀架换刀的大致过程为:通过球拉杆12通油，将高压油注入刀杆2，推动中间的活塞3，使活塞3下端固定的拉爪5松开拉着的拉钉6，从而使接刀杆7带着拉钉6、插齿刀8、紧刀螺母9整体从刀杆2上退出。将退出的接刀杆7带着拉钉6、插齿刀8、紧刀螺母9整体旋转，拉钉6朝下，放入换刀座13中，接刀杆7的键槽缺口卡入换刀座13的键中，松开紧刀螺母9，取下原先的插齿刀8，换上新插齿刀，再拧紧紧刀螺母9。最后将接刀杆7拉钉6朝上，插入刀轴2下端，断开球拉杆12的供油，刀轴2中的活塞杆3在下部的碟簧4的作用下向上运动，下端的拉爪5拉紧拉钉6，从而将接刀杆7及上面安装的插齿刀8牢固地固定在刀轴2上，完成整个换刀过程。