普通车床用高精度回转方刀架*

陈剑勇　饶兰花

(中原工学院,河南 郑州 450007)



普通车床用高精度回转方刀架*

陈剑勇饶兰花

(中原工学院,河南 郑州 450007)

为了解决普通车床批量加工高精度零件时定刀和换刀无法同时进行的难题，设计了一种高精度回转方刀架；介绍了高精度方刀架的工作原理、组成结构和调整使用方法。实际应用表明:车床一次装夹精确定位换刀的回转定位精度为0.006 5 mm，可以保证台阶孔和台阶外圆较高的尺寸精度和形位公差。该刀架调整方便、成本低、加工精度高。为普通车床非数控化改造提供了一种低成本通用部件。

普通车床；方刀架；加工精度；精确定位；通用部件

对普通机床进行数控化改造，是目前不少企业为提高普通机床加工能力和加工水平所采用的一种主要手段[1]。然而，与购买新机床相比，虽然普通机床的数控化改造可以节省大约一半的费用[2]，但对于普通机床保有量较大的老企业来说仍具有较大的资金压力，而无法大面积开展；尤其是对于一些中小企业则同时还面临技术水平、配套条件以及产品特征等生产条件的制约。因此，根据自身条件，对普通机床的部分关键部件进行单独技术改造，以提高生产能力和产品质量，是一条低成本、见效快的可行之路。

本文对普通车床的回转方刀架进行了研究，设计了一种高精度回转方刀架，其回转定位精度为0.006 5 mm，解决了普通车床批量加工高精度零件时定刀和换刀无法同时进行的难题，可以大幅度提高生产效率和加工精度，且成本更低。

1　普通回转方刀架的工作原理

普通车床一般都使用方刀架，刀架作为车床的重要配置，在机床运行工作中起着至关重要的作用，回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力，同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。普通回转方刀架是依据机械螺母升降转位的工作原理制成的[3]。以C6132型普通车床的方刀架为例，刀架回转速度快，结构紧凑，刚性好，换刀便捷，但加工复位精度不高。

刀架工作过程可分为刀架松开、刀架转位、刀架定位和刀架压紧等几个步骤。刀架松开后，以90°为单位手动逆时针旋转方刀架，刀架底部有凹槽，转位到大致位置，拖板孔内弹簧带动钢珠向上弹入刀架凹槽，发出声音，同时顺时针旋转方刀架，有销子实现限位，从而达到刀架定位的目的。

2　高精度回转方刀架的工作原理

笔者设计一种高精度回转方刀架，它在方刀架上安装有两个圆锥滚子轴承，利用圆锥销精确定位装置[4]，能快速实现：定位—锁紧—松开—复位—回转90°的动作循环。重复定位精度高,从而保证了刀具的回转精度。

同样以重复定位达到0.006 5 mm的精度要求为例，高精度回转方刀架的原理图如图1所示，它由扳手杆、锁紧扳手、销子、弹簧、锁紧螺纹套、螺钉、定位销、刀架体、锁紧螺母、圆锥滚子轴承、回转轴等组成。回转轴与机床拖板固联，方刀架通过两个圆锥滚子轴承实现高精度回转；通过双螺母的防松功能对刀架实现粗加工或者非连续切削时的牢固锁紧。

(1)刀架松开、复位如图1所示，按下扳手杆1，克服弹簧4向上的弹力，同时逆时针旋转扳手杆，使销子3顺利从直角槽的左下部转移到上部位置，在弹簧的作用下，锁紧扳手带动定位销7向上移动，使定位销脱离定位孔，处于复位状态，然后，使用扳手逆时针松开双螺母即可实现刀架松开。

(2)刀架转位刀架松开后，以90°为单位手动旋转方刀架，方刀架通过两个圆锥滚子轴承实现高精度回转。

(3)刀架定位、锁紧刀架转位到大致位置，如图1所示，按下锁紧扳手2，克服弹簧4向上的弹力，锁紧扳手带动定位销7向下移动到直角槽底部，使定位销与定位孔完全配合，方刀架处于高精度定位状态，同时顺时针旋转扳手杆1，使销子3顺利从直角槽的上部转移到左下部位置，继续用力顺时针旋转扳手杆1，使锁紧螺纹套5旋转至锁紧状态，然后，使用扳手顺时针锁紧双螺母即可实现刀架锁紧。

3　高精度回转方刀架的优点

高精度回转方刀架利用圆锥销精确定位装置，能快速实现：定位—锁紧—松开—复位—回转90°的动作循环，它具有广泛的适用性，可作为通用技术推广应用到车削加工中，解决了长期困扰的在普通车床上较大批量一次装夹镗台阶孔、车削台阶外圆时，尺寸精度和形位公差不易同时保证，效率较低，且工人操作难度较大的难题。

[1]林松.CA6140车床刀架动力分析及其结构改进[J].制造技术与机床,1994(5):31-33.

[2]孙有亮,刘春东,马晓欣.CA6140车床刀架故障分析[J].河北建筑工程学院学报,2009(4):89-91.

[3]陈雷,孙曙光,郭宇超.普通车床辅助安全装置设计[J].林业机械与木工设备,2011(7):39-40.

[4]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社,2006.

(编辑汪艺)

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High precision rotary tool holder used in universal lathe

CHEN Jianyong, RAO Lanhua

(Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, CHN)

In order to solve the problem that fixed cutting tool and replacing tool can not be carried out at the same time when the large quantities of high precision parts in universal lathe are processed, the high precision rotary tool holder is designed. The principle,composition and operation method are discussed. The practical application shows that the rotary positioning accuracy of accurate positioning and replacing tool in a fixture of lathe is 0.006 5 mm, high tolerances of form and position and high dimension accuracy of stepped holes and cylindrical surfaces are ensured, the tool holder of lathe can achieve easy adjustment,low cost, high precision. A kind of low cost general components for the non numerical control reconstruction of the ordinary lathe is provided.

universal lathe; tool holder; machining accuracy; accurate positioning; general components

TH12

B

陈剑勇，男，1976年生，学士，主要从事机电设计与制造研究。

2015-10-13)

160432

*河南省科技厅科技攻关计划项目(0524260065)