一种滚齿机高低速尾架的设计与应用

2021-12-21韩彦科陈建芳

装备制造技术 2021年8期

王妮，韩彦科，陈建芳

（秦川集团（西安）技术研究院有限公司，西安 710018）

0 引言

尾架是机床的重要部件之一，它在机床上起到了关键作用。在加工轴向尺寸比较大的轴类零件时，由于切削力的作用，需要利用尾架的顶紧力对加工零件进行轴向顶紧，以此来定心，提高零件装夹的可靠性，减少零件轴向跳动以及径向偏移，保证工件的加工精度。滚齿机常用的尾架结构，一般是采用导轨加液压油缸的方式进行驱动，根据切削力大小，选定缸径大小不同的液压缸。当液压缸下降时，尾架顶尖沿着两侧直线导轨下降，直至尾架顶尖接触到工装夹具上的工件，然后保持液压力，顶紧工件。在完成齿轮加工后，液压缸上升，顶尖脱离工件，上升至指定位置，机床开始执行下一步指令，尾架顶尖为下次加工准备[1]。

在实际加工生产应用中，为了节省齿轮加工时间，提高齿轮加工效率，我们会将尾架下降速度提高，使尾架快速下降，这也意味着尾架顶尖和工件接触的时候，有较大的冲击力，会对工件产生一定程度的破坏，影响齿胚的完整性及下一步工序的正常进行；在调减气缸下降速度，使尾架接顶尖接触到工件，冲击力减小时，整机加工节拍时间又会增加，齿轮加工效率降低[2，3]。本文论述的滚齿机高低速尾架的设计及应用，结构简单，经济适用，可操作性强，可以有效解决现场加工问题，也提高了齿轮加工效率。

1 尾架结构及高低速原理

滚齿机尾架结构如图1 所示，轴测图如图2 所示，尾架立柱1 上固定导轨座2，导轨11 及液压缸3安装在导轨座2 上，液压缸3 下降时，带动滑块10、顶尖结构15 及开关挡板座9 实现向下运动，开关挡板5、开关挡板6、开关挡板7 在顶尖运动到不同位置触发不同接近开关，可根据工件长度及用户需求上下移动调节开关挡板位置，开关安装板8 固定在导轨座上2，接近开关4 作为尾架顶尖退回上限位时的限位信号，接近开关12 作为尾架顶尖开始减速时的限位信号，接近开关13 作为尾架顶尖到达下限位时的限位信号（即顶尖接触到工件表面时的位置），接近开关14 作为安全位置限位信号，触发后，系统自动报警、急停，接近开关也可以根据工件长度及用户需求上下移动调节[4，5]。

图1 尾架结构原理图

图2 尾架轴测图

尾架高低速控制原理如下：接收到控制程序指令，尾架需要下降时，液压缸进油，液压缸3 带动顶尖15 及开关挡板5、6、7 开始快速下降，在开关挡板6 触发到接近开关12 时，电磁节流阀断电，尾架顶尖开始减速下降。在尾架顶尖减速下降过程中，开关挡板5 也可能会再次触发接近开关12，电磁节流阀设置为常开，减速状态不发生改变。尾架顶尖继续下降至下限位，直至顶紧工件时，开关挡板6 触发接近开关13，系统开始下一步工序。在机床进行调试的情况下，工件没有装夹，顶尖可能会过下限位后持续下降，当开关挡板7 触发接近开关14 时，系统报警、急停。在完成加工后，电磁阀换向，顶尖开始上升，直至开关挡板5 触发接近开关4，尾架顶尖停止上升，等待下次加工指令[6，7]。

本高低速尾架地实现，除必须的机械结构及接近开关外，还包括液压系统及控制器，其中液压系统包括连接的油箱、油泵、换向阀、减压阀、节流阀及单向阀等[8，9]。换向阀选择三位四通阀，与进出油管连接，可以根据加工工件轴向尺寸，使液压缸可以在任意位置上停止运动，并且处于保压状态；尾架减速动作通过电磁节流阀来实现。

2 尾架高低速控制

尾架高低速主要是通过控制进出口液压油大小来实现的，其液压原理图如图3 所示。

图3 高低速尾架液压控制图

图3 中，P 为系统输入液压油管路，T 点为系统输出液压油管路，在液压油通过P 进入到减压阀9时，可以实际工况，调节到需要的压力，通过压力表8来显示。电磁阀YV2 通电，YV3 通电，YV1 断电，尾架开始快速下降。输入液压油通过单向节流阀3 进入到液控单向阀5，液控单向阀5 可以使输入液压油进入电磁节流阀6，然后通过A 点进入液压缸，推动液压缸带动尾架顶尖下降，还可以将液控单向阀4打开，使液压油经过B 点进行回油，输出液压油经过单向节流阀2，可以达到输出油流量控制的目的。在尾架开关挡板6 触发到接近开关12 时，电磁节流阀YV3 断电，流经A 口的输入液压油通过电磁节流阀6 的调速阀，达到了降低尾架下降速度的目的[10]。

当在工件加工完成后，系统接收到需要尾架上升的指令时，YV1 通电，YV2 断电，YV3 断电，A 口为输出液压油，B 口为输入液压油，输入液压油经过单向节流阀2 和液控单向阀4，进入B 口时，液控单向阀5打开，使液压油经过A 点进行回油，输出液压油经过单向节流阀3，可以达到输出油流量控制的目的。