立式车铣中心用倾刀装置设计

苏文涛，洪寿福，喻鹏

（中捷机床有限公司，沈阳 110041）

0 引言

目前，大型立式车铣中心在加工零件轮廓时，加工完毕后为防止破坏加工表面，在退刀时要采取一定的措施。传统的做法是退刀时先定向然后沿X 轴或Y 轴退出0.2～0.5 mm，再推Z 轴。对于一些非典型轮廓的加工，需要采用切线进退刀的同时，还应沿轮廓多走一个重叠量L，以避免因进刀点和退刀点在同一位置而产生的刀痕［3］。重叠量L 的大小为1～2 mm。目前一些组合机的镗铣动力头，有的带有镜向让刀油缸，但这种镗铣头通常成本很高；有的没有让刀油缸，需要移动工作台作微动让刀，但是工件相对动力头的位置精度难以保证。

1 装置机构设计简介

倾刀装置提供了一种应用于大型立式车铣中心的能够自动让刀的装置，来解决大型立式车铣中心精加工过程中让刀、退刀破坏加工表面问题，以提高大型立式车铣中心的加工精度及生产效率。

倾刀装置由1 套滑块机构和液压控制部分构成。倾角系统安装在机床滑板端面处，此滑板为机床的X 轴运动部件。机床滑枕（Z 轴）通过滑枕外壳安装于滑板之上。该装置示意图见图1。一对V 形铁7 由油缸8 驱动，通过V 形板的横向推进、退出，带动滑板体倾斜一定角度，从而实现安装于滑枕上的刀尖做前后微动。

图1 倾刀原理

滑块机构包括一对V 形板及附件。油缸通过相应的液压元件控制V 形板运动。滑块机构示意图见图2。

驱动油缸激活油压为16 MPa，激活后，液压油缸可以沿y 向移动2 个V 形板，最大位移为7.5 mm。液压油缸通过三位四通电磁阀控制（电磁激活）。

图2 机构示意图

在液压油缸侧面设有位置开关，在-7.5 mm、0、+7.5 mm 3 个位置给出位置反馈信号。三位四通电磁阀激活油路，使油缸中的活塞杆沿着y 轴正向或负向移动。因为活塞杆与2 个V 形板有固定连接，因此活塞杆的移动会带动V形板沿着同一个方向同步运动。当三位四通电磁阀失电时，油压施加到液压油缸的两端，即活塞杆和2 个V 形板在当前位置固定。V 形板移动的结果是引起整个滑板改变倾斜度，从而带动滑枕前后倾斜一定角度，安装于滑枕前端的刀具刀尖亦产生轻微移动。这样，通过控制倾刀机构V 形板的运动即可实现加工过程中对让刀动作的控制。

在V 形板移动时，为了保持力尽可能小，在调整时V形板的后部滑动面涂有润滑油。在安装V 形板圆形侧面的时候，一定要先安装支撑板，而在拆除时，顺序相反。活塞杆与V 形板的准确中心位置可以通过环规调整。

2 工作原理

立式车铣中心用倾刀装置由1 套滑块机构和液压控制部分构成，滑块机构图见图3，主要由1 套油缸装置和1 组V 形块组成。倾刀油缸通过连接板2 固定，连接板2把合在机床滑板之上，油缸为双向油缸，油缸活塞1 在缸体3 内沿连接板2 与端盖4 的公共轴移动，活塞移动的同时，带动把合在活塞上的滑块9 移动，油缸体3 通过加强螺栓牢固地固定在连接板2 上。V 形铁5 共2 块，置于横梁导轨与滑板压板之间，2 块V 形铁斜度对置，V 形块前后移动的结果是导致滑板前后沿Y 轴倾斜一定角度，具体过程是：当一对V 形块同步向前移动时，横梁导轨前面的V 形铁斜面推进；与之相反，横梁导轨后面的V 形铁斜面退出，这样就导致滑板整体沿横梁下导轨向前翻转倾斜，最终导致滑枕上的刀尖向后移动0.02～0.04 mm，从而实现让刀动作。在V 形板移动时，为了使拖动力尽量小，在调整时V 形板的后部滑动面涂有润滑油。倾斜间隙的大小可以通过配作调整块10 来实现调节。一对V 形铁通过倾刀隔套、倾刀油缸连接块以及倾刀油缸连接板联结在油缸活塞上。在油缸体上装有3 个行程开关，分别检测V 形铁“+7.5”、“0”、“-7.5”3 个位置。“0”位置为正常工作位置，位置“+7.5”为刀尖前倾，位置“-7.5”为刀尖后倾。

图3 滑块机构图

倾刀装置液压控制部分原理见图4，液压油由低压动力源分两路进入控制阀板：一路经过增压器1，压力增加至倾刀系统工作压力16 MPa，进入高压控制阀板，当系统发出倾刀指令后，Y 型三位四通阀2 动作，控制倾刀油缸的进油方向，从而确定倾刀方向，当行程开关发出倾刀到位命令后，三位四通阀2 电磁铁失电，处于中位，这时液控单向阀3 起作用，油缸活塞位置锁定；另一路油进入低压控制阀板，通过二位三通电磁阀4 对V 形板背面滑动面注油润滑。

图4 液压控制原理

3 结语

立式车铣中心用倾刀装置提供一种自动让刀机构，解决了以往在精加工零件表面时，为免于退刀破坏加工面而需要配备特殊装置，或者需要加工过程中增加额外工序步骤带来的成本增加和工时浪费问题。消除了人为操作失误的产生，提高了生产效率。该自动倾刀装置定位精度高，布局合理，拥有足够的刚性，成本低，可配套大型车铣中心实现大批量生产。

本装置技术要点及相应的显著效果：1）该自动倾刀装置定位精度高，操作方便，可靠性高，由于缩短了退刀过程中冗余操作时间，从而大大提高了生产效率。2）结构相对简单，安装方便，节省时间。3）通过优化计算，布局合理，刀尖倾斜角度可通过V 形块下的调整块任意调节。

［1］濮良贵.机械设计［M］.第五版.北京：高等教育出版社，1994.

［2］雷天觉.液压工程手册［M］.北京：机械工业出版社，1990.

［3］徐伟达.机加工孔的退刀痕简析［J］.金属加工，2010（增刊1）：50-51.