多轴钻床/攻牙机吸盘稳定性研究试验和钻头适应性探讨

马闯 唐辉 于天成 赵翔鹏 汪峻峰 郭紫贵

摘 要：目前的多轴钻床是通过标准工作头设计的，但是，这种设计有轴间距的限制和标准主轴的限制，应用不够灵活，为此，我们利用电磁吸盘，可以轻松更换不同规格和间距的主轴，扩大了多轴钻床的应用范围，在电脑模拟的基础上利用M7132电磁吸盘进行了相关参数的试验，并根据试验获得了初步结论。

关键词：多头钻床;电磁吸盘;轴间距;横刃

前言

M7132是一种常用的磨床，其电磁吸盘具有比较优异的性能，其技术相对成熟，各种安全设计比较全面，通过M732磨床做相关试验，后期移植到多轴钻床上相对容易，机床稳定性好。

1 试验内容

1.1 试验1.工作头吸盘稳定性研究试验：

1.1.1试验器材：工作头吸盘面积分别为5cm*5cm、8cm*8cm、10cm*10cm，材料为45#钢，厚度为10mm，拉马，拉力计，M7132平面磨床，将钻床主轴钢丝绳系部分别加工到20cm，25cm和30cm，

1.1.2 试验方法，将拉马锁固在平面磨床上，通过拉力计连接钢丝绳，然后利用钢丝绳系到钻床主轴上，均匀转动拉马螺杆，记录拉力计的最大值，将工作头吸盘一侧拉离磨床的电磁吸盘为标准，经过三次测试，拉力计显示的数据分别如下，拉力计最大值单位（千克力，精确到小数点后一位）

2 试验2.多轴钻床钻头适应性试验：

2.1 试验器材：三台0.75kw三相四极异步电动机和一台2.5kw三相四极异步电动机，三台0.75KW变频器和一台3kw变频器，工件为铸造件（普通2.2kw铸铁马达前后端盖），长320mmA型皮带6根，长1500mmA型皮带2根，钻床工作头三台，M7132平面磨床一台，4.2mm，8.5mm和12.5mm HSS麻花钻各10根。

2.2 试验方法，先利用T型槽锁紧电动机，然后安装皮带和钻床工作头，并安装钻夹头（8.5mm和4.2mm是直柄钻，需要钻夹头夹持，12.5mm钻头为锥柄，直接安装进锥孔，卸下时，直接在另一头敲击卸下钻头，即本试验的钻床主轴为通孔，方便试验。

2.3 试验步骤：步骤1.查找市面上的单轴钻床的电动机的功率，常见的单轴钻床的类型有Z6113、Z6116、 Z6119、Z6125、Z6132等类型，其对应的最大钻头直径为13mm、16mm、19mm、25mm、32mm，其中Z6113配置的电动机为单相0.37kw电动机，Z6116配置的为单相或者三相0.75KW电动机，Z6119配置的为单相或者三相1.5KW电动机，Z6125配置的为单相或者三相2.2KW电动机，Z6132 配置的为三相2.5KW电动机，经过比较和分析，由于多轴钻床以直径14mm及以下的孔居多，按照Z6116钻床的电动机进行配置或者按照2.5kw的电动机进行三轴钻床的配置，由于采用塔轮调速比较麻烦，试验过程中利用了变频器进行调速，其中采用的分别是三台0.75KW的四极电动机和一台2.5KW的四极电动机，

步骤2：测试过程，直接启动电动机进行测试，测试结果如下：钻孔工件为铸铁件，使用变频器变速折算成转速，电动机为三相异步电动机，50HZ转速为1440分/分

3 研究结论与探讨

试验1結论：当主轴长度越长，其他条件不变的情况下，拉力计显示的数据越小，表示其稳定性越差，当工作头吸盘表面积越大，其他条件不变的情况下，拉力计显示的数据越大，加强工作头的稳定性需要从加大工作头吸盘的表面积和降低主轴高度两方面着手，而加大工作头吸盘的表面积同时会加大轴间距，可能会降低其应用，加大工作头吸盘的表面积只能依照实际情况，量力而行，从理论上看，利用永磁铁做工作头吸盘也能在工作头吸盘面积不变的情况下加大吸力，但是，需要注意永磁铁的NS极，否则，结果适得其反，而降低钻床主轴长度的方法中，由于钻头的长度并不能降低，那么，就只有钻床主轴的轴孔兼做钻头的锥孔了，这样，能够降低钻床的主轴高。

试验2结论：直径8mm以下的钻头在多轴钻床上容易折断，通过分析，原因大致有以下几条，一就是钻床主轴同心度和垂直度达不到要求，二就是钻头磨制角度不够好，三就是磨床的电磁吸盘平行度和工作头吸盘平行度配合不够好，四就是横刃问题，经过群钻磨制，降低横刃影响，但是群钻磨制技巧高，难以普遍推广，希望有专业的钻头磨制机，能够解决群钻磨制，降低横刃对钻头折断的不利影响。

总体来看，多轴钻床以加工直径12mm及以上的孔，孔间距为10mm及以上为佳，低于这个标准，利用多轴钻床加工往往需要降低进给量，而且可以明显的感到有手抖感，采用自动进给则没有经过试验。

探讨：通过研究，电磁座多轴钻床/攻牙机应用于直径在12mm及以上的钻孔中是可行的，但是，钻孔体验明显不及单轴钻床，有手抖感，分析应该是钻床主轴刚性不及单轴钻床引起，而且在加工钢材时，切屑互相缠绕，造成加工件上有划痕，对于精度要求高的产品而言有问题，但是，对于大多数产品依旧适用，对于攻牙机功能，限于试验条件，则没有进行试验。

建议改进，将多轴钻床上的主轴设计成锥孔，锥孔中插入钻头，这样降低主轴高度，同时将工作头吸盘设计成永磁铁式，能够加大吸力，同时加装防护罩，以免出现安全事故。

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课题名称：一种电磁座多头钻床/攻牙机应用研究

课题编号：17C1634