多軸鉆床/攻牙機(jī)吸盤穩(wěn)定性研究試驗(yàn)和鉆頭適應(yīng)性探討

馬闖 唐輝 于天成 趙翔鵬 汪峻峰 郭紫貴

摘 要：目前的多軸鉆床是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工作頭設(shè)計(jì)的，但是，這種設(shè)計(jì)有軸間距的限制和標(biāo)準(zhǔn)主軸的限制，應(yīng)用不夠靈活，為此，我們利用電磁吸盤，可以輕松更換不同規(guī)格和間距的主軸，擴(kuò)大了多軸鉆床的應(yīng)用范圍，在電腦模擬的基礎(chǔ)上利用M7132電磁吸盤進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)獲得了初步結(jié)論。

關(guān)鍵詞：多頭鉆床;電磁吸盤;軸間距;橫刃

前言

M7132是一種常用的磨床，其電磁吸盤具有比較優(yōu)異的性能，其技術(shù)相對(duì)成熟，各種安全設(shè)計(jì)比較全面，通過(guò)M732磨床做相關(guān)試驗(yàn)，后期移植到多軸鉆床上相對(duì)容易，機(jī)床穩(wěn)定性好。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)1.工作頭吸盤穩(wěn)定性研究試驗(yàn)：

1.1.1試驗(yàn)器材：工作頭吸盤面積分別為5cm*5cm、8cm*8cm、10cm*10cm，材料為45#鋼，厚度為10mm，拉馬，拉力計(jì)，M7132平面磨床，將鉆床主軸鋼絲繩系部分別加工到20cm，25cm和30cm，

1.1.2 試驗(yàn)方法，將拉馬鎖固在平面磨床上，通過(guò)拉力計(jì)連接鋼絲繩，然后利用鋼絲繩系到鉆床主軸上，均勻轉(zhuǎn)動(dòng)拉馬螺桿，記錄拉力計(jì)的最大值，將工作頭吸盤一側(cè)拉離磨床的電磁吸盤為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)三次測(cè)試，拉力計(jì)顯示的數(shù)據(jù)分別如下，拉力計(jì)最大值單位（千克力，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位）

2 試驗(yàn)2.多軸鉆床鉆頭適應(yīng)性試驗(yàn)：

2.1 試驗(yàn)器材：三臺(tái)0.75kw三相四極異步電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)2.5kw三相四極異步電動(dòng)機(jī)，三臺(tái)0.75KW變頻器和一臺(tái)3kw變頻器，工件為鑄造件（普通2.2kw鑄鐵馬達(dá)前后端蓋），長(zhǎng)320mmA型皮帶6根，長(zhǎng)1500mmA型皮帶2根，鉆床工作頭三臺(tái)，M7132平面磨床一臺(tái)，4.2mm，8.5mm和12.5mm HSS麻花鉆各10根。

2.2 試驗(yàn)方法，先利用T型槽鎖緊電動(dòng)機(jī)，然后安裝皮帶和鉆床工作頭，并安裝鉆夾頭（8.5mm和4.2mm是直柄鉆，需要鉆夾頭夾持，12.5mm鉆頭為錐柄，直接安裝進(jìn)錐孔，卸下時(shí)，直接在另一頭敲擊卸下鉆頭，即本試驗(yàn)的鉆床主軸為通孔，方便試驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)步驟：步驟1.查找市面上的單軸鉆床的電動(dòng)機(jī)的功率，常見的單軸鉆床的類型有Z6113、Z6116、 Z6119、Z6125、Z6132等類型，其對(duì)應(yīng)的最大鉆頭直徑為13mm、16mm、19mm、25mm、32mm，其中Z6113配置的電動(dòng)機(jī)為單相0.37kw電動(dòng)機(jī)，Z6116配置的為單相或者三相0.75KW電動(dòng)機(jī)，Z6119配置的為單相或者三相1.5KW電動(dòng)機(jī)，Z6125配置的為單相或者三相2.2KW電動(dòng)機(jī)，Z6132 配置的為三相2.5KW電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)比較和分析，由于多軸鉆床以直徑14mm及以下的孔居多，按照Z(yǔ)6116鉆床的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行配置或者按照2.5kw的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行三軸鉆床的配置，由于采用塔輪調(diào)速比較麻煩，試驗(yàn)過(guò)程中利用了變頻器進(jìn)行調(diào)速，其中采用的分別是三臺(tái)0.75KW的四極電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)2.5KW的四極電動(dòng)機(jī)，

步驟2：測(cè)試過(guò)程，直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：鉆孔工件為鑄鐵件，使用變頻器變速折算成轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，50HZ轉(zhuǎn)速為1440分/分

3 研究結(jié)論與探討

試驗(yàn)1結(jié)論：當(dāng)主軸長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其他條件不變的情況下，拉力計(jì)顯示的數(shù)據(jù)越小，表示其穩(wěn)定性越差，當(dāng)工作頭吸盤表面積越大，其他條件不變的情況下，拉力計(jì)顯示的數(shù)據(jù)越大，加強(qiáng)工作頭的穩(wěn)定性需要從加大工作頭吸盤的表面積和降低主軸高度兩方面著手，而加大工作頭吸盤的表面積同時(shí)會(huì)加大軸間距，可能會(huì)降低其應(yīng)用，加大工作頭吸盤的表面積只能依照實(shí)際情況，量力而行，從理論上看，利用永磁鐵做工作頭吸盤也能在工作頭吸盤面積不變的情況下加大吸力，但是，需要注意永磁鐵的NS極，否則，結(jié)果適得其反，而降低鉆床主軸長(zhǎng)度的方法中，由于鉆頭的長(zhǎng)度并不能降低，那么，就只有鉆床主軸的軸孔兼做鉆頭的錐孔了，這樣，能夠降低鉆床的主軸高。

試驗(yàn)2結(jié)論：直徑8mm以下的鉆頭在多軸鉆床上容易折斷，通過(guò)分析，原因大致有以下幾條，一就是鉆床主軸同心度和垂直度達(dá)不到要求，二就是鉆頭磨制角度不夠好，三就是磨床的電磁吸盤平行度和工作頭吸盤平行度配合不夠好，四就是橫刃問(wèn)題，經(jīng)過(guò)群鉆磨制，降低橫刃影響，但是群鉆磨制技巧高，難以普遍推廣，希望有專業(yè)的鉆頭磨制機(jī)，能夠解決群鉆磨制，降低橫刃對(duì)鉆頭折斷的不利影響。

總體來(lái)看，多軸鉆床以加工直徑12mm及以上的孔，孔間距為10mm及以上為佳，低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，利用多軸鉆床加工往往需要降低進(jìn)給量，而且可以明顯的感到有手抖感，采用自動(dòng)進(jìn)給則沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)。

探討：通過(guò)研究，電磁座多軸鉆床/攻牙機(jī)應(yīng)用于直徑在12mm及以上的鉆孔中是可行的，但是，鉆孔體驗(yàn)明顯不及單軸鉆床，有手抖感，分析應(yīng)該是鉆床主軸剛性不及單軸鉆床引起，而且在加工鋼材時(shí)，切屑互相纏繞，造成加工件上有劃痕，對(duì)于精度要求高的產(chǎn)品而言有問(wèn)題，但是，對(duì)于大多數(shù)產(chǎn)品依舊適用，對(duì)于攻牙機(jī)功能，限于試驗(yàn)條件，則沒(méi)有進(jìn)行試驗(yàn)。

建議改進(jìn)，將多軸鉆床上的主軸設(shè)計(jì)成錐孔，錐孔中插入鉆頭，這樣降低主軸高度，同時(shí)將工作頭吸盤設(shè)計(jì)成永磁鐵式，能夠加大吸力，同時(shí)加裝防護(hù)罩，以免出現(xiàn)安全事故。

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課題名稱：一種電磁座多頭鉆床/攻牙機(jī)應(yīng)用研究

課題編號(hào)：17C1634