移动式镗铣床拉刀机构改造

孙 波

（中国一重大连加氢反应器制造有限公司，辽宁 大连 114113）

为满足生产需要，由于加氢公司加工超大工件急需粗加工设备，外购粗加工机床周期长，公司决定自制粗加工镗床来满足生产需求。

自制镗床的主轴箱是由уФ5225－06俄罗斯产3×8m数显龙门铣侧铣头改装而成，由于侧铣头闲置多年，拉刀系统已经报废无法恢复使用。我经过实际研究分析，采用方案如下：①采用人工更换刀具方式；②采用自动更换刀具方式。

人工更换刀具方式就是通过主轴轴孔插入螺杆通过机床操作工在主轴后端旋转螺杆，依靠主轴后端定位将刀具卡紧在主轴锥孔内，或从锥孔里放松的方式。

如果采用人工更换刀具方式，主轴回转中心距地标高最高距离不应大于1.5m，经过我实际测量机床主轴箱降不到这么低，而且采用这种更换刀具方式，也势必造成工作效率低，因为每次换刀必须将主轴箱降到换刀位置方可操作；且考虑到有些工件定心后不允许机床开动，采用手动换刀满足不了工作要求，因此决定采用第2种方案自动更换刀具方式。

自动更换刀具方式就是操作人员通过主轴控制面板，借助安装在主轴尾部的拉刀电机，通过一系列的机械构造实现自动更换刀具的方式。

图1 主轴箱的构造及尾部结构简图

如图1所示。笔者根据计算，每次刀具卡紧力量不小于10KN，拉刀电机所产生的扭矩不小于300NM，由于主轴后半部分结构紧凑，空间实际尺寸为245×300×400(高×宽×深)的箱式结构（如图1所示），体积大的拉刀传动机构无法安装。在借鉴同等型号机床后，笔者决定按型号购买俄罗斯产原装拉刀电机（离心式夹刀电机机构），但对方供货周期为45天,根据公司生产状况认为供货周期太长，不能满足生产要求，因此我决定与其他厂家联系同等功率的拉刀电机，最后采用了沈阳依镏进出口公司提供的俄罗斯生产的现货产品，但其拉刀结构与原拉刀机构不同，其结构示意图如图2所示。

图2 新型拉刀电机结构示意图

原拉刀机构原理如下：机床主轴带动扭距传动杠及拉刀电机扭矩轴部分减速机构一起做旋转运动（图1所示），这种拉刀电机轴上的机械机构与输出轴减速部分在不工作状态下是脱开的，拉刀电机固定在箱体上不跟随主轴一起转动。当要求装夹刀具时，拉刀电机开始旋转，通过拉刀电机的内部机械的特殊构造，使电机轴上的偏重轮产生离心力，偏重轮在离心力的带动下向外甩开，偏重轮甩开后通过在电机轴上的杠杆机构，带动电机轴上的离合器沿轴向向下运动，最终与减速机动力输出部分的离合器结合在一起带动减速机动力输出部分机构旋转，这样在拉刀电机中产生的旋转运动及扭矩通过图一中的扭距传动杠，将旋转扭矩传递给拉刀螺杆，螺杆旋转后与刀柄的尾部螺纹连接，将刀体拉紧在主轴的锥孔内。拉紧后通过力矩检测系统给电机发出指令，当拉刀力矩已经达到额定值时，指令要求拉刀电机断电停止转动，机床可以开始工作；拆卸刀具时电机的动作亦然，只是控制电机反方向旋转，通过力矩检测系统检测到拉刀力矩等于空转输出的力矩时，要求电机再延时旋转5s钟断电停止旋转，即可将刀具拆卸下来。

购买的新型拉刀电机（图2所示）输出轴1和拉刀电机及加速机构2作为整体，通过电机连接法兰固定在主轴上随主轴一起转动，这种拉刀电机是机械、电气合成式电机，当电机不工作时，电机与机械减速机构不分离。当要更换刀具时，通过电机产生扭距，并将扭距传递给行星变速机构（拉刀电机前半部分2），最终传递给扭距输出轴1后再通过扭距传动杠和拉刀螺杆完成刀具的拉紧和放松动作。由于拉刀电机的具体结构，拉紧或放松刀具后，电机的1、2部分要求与主轴同步旋转，后半部分力矩检测装置3保持静止，这样就要求将1、2同时固定在主轴上，根据机床的具体结构将拉刀机构固定在主轴上，又要将后半部3固定在机床的静止部分上。依据图1所示，原装机械机构都不能与现有拉刀电机直接安装在一起，要重新设计一套连接机构，将现有的电机安装上，因此笔者通过实际测量，设计了如下结构（图3所示）。

图3 电机安装机构示意图

通过图3装置，既可以把扭距传递出来，又可以实现电机与主轴的同步旋转。经过四天的加工与安装，笔者完成了拉刀机构的改装工作，大大缩短了改造时间，有力地保证了生产的顺利进行。

通过八个月实际生产考验，此套机构符合拉刀电机运动原理，运转正常可靠故障率低，大大提高了生产效率，有力地保证了公司生产地顺利进行。