摘要：在目前批量零件孔加工都采用數(shù)控的趨勢下，怎樣使傳統(tǒng)機(jī)床發(fā)揮出更多的作用與效能？唯一的辦法就是改變傳統(tǒng)。這種快換刀柄具有無需外動力源，更換快捷、剛性好、整體精度高的特點(diǎn)，而改變傳統(tǒng)莫氏孔鉆床主軸接口，換成連體主軸方式，就可以生產(chǎn)系列新型搖臂鉆床、立式鉆床、數(shù)控經(jīng)濟(jì)型鉆床、內(nèi)冷卻經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床、其它鉆孔機(jī)等。希望與有前瞻性眼光的鉆床生產(chǎn)廠或精密主軸廠合作，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這樣可以為我國的傳統(tǒng)鉆床增添新的活力，為機(jī)械加工行業(yè)零件加工工藝多一種選擇，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高效率的目的。而經(jīng)濟(jì)型內(nèi)冷卻數(shù)控鉆床的產(chǎn)業(yè)化，也可以為莫氏內(nèi)冷卻鉆頭的產(chǎn)業(yè)化提供更多的應(yīng)用空間。
關(guān)鍵字：新型鉆床 新型鉆床主軸接口無動力源快換刀柄式鉆床 內(nèi)冷卻鉆床
技術(shù)歷史：
本廠長期致力于精密快換夾頭的研究與生產(chǎn)，從2001年開始至今，快換夾頭已經(jīng)是第三代，新型無動力源快換刀柄式鉆床是基于我發(fā)明的連體拉釘?shù)侗娇鞊Q夾頭的技術(shù)上延伸而來的。自從2007年該快換夾頭問世以來，產(chǎn)品已經(jīng)使用了10年，而現(xiàn)在又做了重要改進(jìn)，使得刀柄整體性能更加完美。但是由于夾頭結(jié)構(gòu)緊湊、配合精度要求高、加工困難、成本較重的特點(diǎn)，又缺乏資金投入，而且這種刀柄式夾頭又只能做高端產(chǎn)品，因此銷售價格偏高，只有追求高性能高質(zhì)量的單位才會使用，因此并沒有大量應(yīng)用，而大部分使用機(jī)床也以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床為主。該技術(shù)的相關(guān)文章在《金屬加工》冷加工2016年第17期作過具體介紹，本文主要介紹刀柄扭力傳遞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與生產(chǎn)適應(yīng)的鉆床系列品種，希望在新的發(fā)展形勢下，使傳統(tǒng)通用型鉆床發(fā)揮出更多的作用于與效能。
原結(jié)構(gòu)圖：
圖1中為原來采用鋼球傳遞扭力的結(jié)構(gòu)圖，圖2為刀柄插入后結(jié)構(gòu)圖。錐孔為1/3，當(dāng)?shù)侗?/span>19插入后，鋼球17會因受到外壓圈13移動的作用瞬間卡入刀柄球R槽中，斜壓柱12受到斜壓圈上面均布彈簧3的軸向力移動和斜面的作用使其瞬間向徑向軸心移動而壓緊刀柄19連體拉釘?shù)男泵妫迦肱浜暇o密可靠，無任何間隙，連接剛性十分強(qiáng)。由于刀柄連體拉釘斜面、斜壓柱角度、斜壓圈斜面增力的作用，可以在炮塔銑上面以最高5440/分鐘的轉(zhuǎn)速下也十分穩(wěn)定可靠。
圖3為鋼球傳遞扭力結(jié)構(gòu)圖，這個圖顯示出鋼球與主體和刀柄之間的接觸受力狀態(tài)，當(dāng)鋼球受徑向扭力后，鋼球會沿刀柄球R向外撐緊，使外壓圈受力，當(dāng)外壓圈受力特別大時，還由于是錐度配合的緣故，停下來時刀柄又處于受力緊配合狀態(tài)，因此，外壓圈有時會被漲太緊而不能移動，該狀況在使用時只要用任何小東西在外壓圈上面震一下外壓圈即就松開。產(chǎn)生這種狀況的因素主要為，主體鋼球孔與刀柄的球R位置均布加工精度，還有熱處理變形。同樣是采用鋼球作為扭力傳遞的其他快換夾頭，則不會出現(xiàn)這中情況，只有這個一種全錐式的受強(qiáng)力后才會產(chǎn)生這個現(xiàn)象，出現(xiàn)這種狀況的夾頭大部分在使用差不多1年左右，經(jīng)過磨合后鋼球同時接觸會自動消除。而這種狀況的出現(xiàn)就是證明了這個結(jié)構(gòu)的夾頭加工配合精度要求高而只能做高端精密型。實(shí)際上，一個夾頭主體錐孔比一個7/24的主軸孔加工難度要求還要高。
使用情況：
該夾頭從研究出來至今已經(jīng)有11年歷史，目前的夾頭主體、刀柄、斜壓柱均為Gcr15軸承鋼加工，熱處理硬度為HRC58~62，由于是全錐式配合，受力時不會有扭動而產(chǎn)生磨損，可以正常使用8年以上，非常耐用。由于沒有間隙，更換方便，剛性足，精度高，大部分都是在數(shù)控鉆床上面使用。使用時，直柄刀具均采用了ER夾頭裝夾，對零件的半邊沉孔都可以用銑刀加工，直徑4mm鉆頭以上均無需加工預(yù)孔和中心孔，對硬材料難加工材料均可以用硬質(zhì)合金鉆頭加工。這個夾頭除有時會出現(xiàn)外壓圈卡死現(xiàn)象外，總體上非常滿意，特別經(jīng)久耐用，更換快捷，刀柄錐度配合結(jié)構(gòu)精度持久性好，即使用了很多年后，精度幾乎沒有什么變化。在刀柄插入卡緊方面，拉釘卡緊零件的受力負(fù)荷極小，盡管夾頭零件偏多，但是每個零件都能夠保持長久的可靠性和極長的使用壽命，裝夾卡緊如初。
新結(jié)構(gòu)圖：
圖4、圖5、圖6新結(jié)構(gòu)圖中可以看出，實(shí)際上除了扭力鋼球改變外，其它完全相同。在圖6中，由原來的3個鋼球改變?yōu)?/span>4個扭力柱8，刀柄相應(yīng)配合為4個錐孔。而4個扭力柱的特點(diǎn)為：1、刀柄相對應(yīng)的配合小錐孔加工測量更加方便；2、每個扭力柱受力較輕，的使用壽命會無限長；3、當(dāng)工作時扭力柱受徑向力時，其受力不會再向徑往外作用到外壓圈上。因此，卸刀柄時外壓圈始終是能夠輕松往上面移動，從而壓迫斜壓圈15使之與撞擊柱12撞擊，使撞擊柱的斜面壓迫彈出柱10斜面，使刀柄順利取下。再由于扭力柱有一定的角度，不至于在刀柄取下來時掛住刀柄，而會像鋼球一樣自然縮回外壓圈凹槽中。考慮到成本的因素，夾頭還是采用鋼絲擋圈，而連體快換主軸方式一般性為鍛件，可以考慮帶臺階的方式，這樣更加完美。
攻絲配置：
在攻絲刀柄配置方面目前比較完善，可以適應(yīng)不同的加工條件需求。圖7為超短攻絲刀柄；圖8為微縮攻絲刀柄，主要用于數(shù)控鉆床攻絲；圖9為雙向伸縮攻絲刀柄。攻絲夾頭可以用扭力保護(hù)型和無扭力剛性型。
制造難點(diǎn)：
該快換刀柄由于是1/3錐度配合，錐孔大小頭孔徑差大，磨加工要求高，難度大，還有較高的尺寸要求，而快換刀柄的尺寸就相對容易控制，還有熱處理硬度低了也會影響使用，因此無法降低要求做普通低價產(chǎn)品。
應(yīng)用范圍：
在目前批量零件孔加工都采用數(shù)控的趨勢下，怎樣使傳統(tǒng)機(jī)床發(fā)揮出更多的作用與效能？唯一的辦法就是改變傳統(tǒng)。這種快換刀柄具有無需外動力源，更換快捷、剛性好、整體精度高的特點(diǎn)，而改變傳統(tǒng)莫氏孔鉆床主軸接口，換成連體主軸方式，就可以生產(chǎn)系列新型搖臂鉆床、立式鉆床、數(shù)控經(jīng)濟(jì)型鉆床、內(nèi)冷卻經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床、其它鉆孔機(jī)等。希望與有前瞻性眼光的鉆床生產(chǎn)廠或精密主軸廠合作，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這樣可以為我國的傳統(tǒng)鉆床增添新的活力，為機(jī)械加工行業(yè)零件加工工藝多一種選擇，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高效率的目的。而經(jīng)濟(jì)型內(nèi)冷卻數(shù)控鉆床的產(chǎn)業(yè)化，也可以為莫氏內(nèi)冷卻鉆頭的產(chǎn)業(yè)化提供更多的應(yīng)用空間。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱明，“一種機(jī)床快換夾頭系統(tǒng)”專利，ZL200710088026.6.
[2] 朱明，《刀柄式快換鉆夾頭的延伸與發(fā)展前景》.
[3] 朱明，“一種鉆床快換刀柄系統(tǒng)”專利，ZL201721190872.4.
