浅析牛头刨床的双向刨削结构设计
2016-9-6 来源：新余钢铁集团第一设备检修厂 作者：刘 艳 刘 梅
摘 要:传统的牛头刨床因其回程为空行程,切削速度和切削力均不恒定,故切削效率低,加工精度不高。本次设计对牛头刨床的刀架进行改进,并用液压驱动,可以实现刨床的双向、匀速刨削加工,提高加工效率和精度。
关键词: 牛头刨床; 双向刨削; 液压; 平稳
0、引言
在实际生产中,刨削加工所占比重逐渐减少,主要因为传统的牛头刨床回程为空行程,耗时耗能。经过作者改进后的刀架结构依然利用原有刀具技术实现双向加工,有效地避免了回程时的浪费,在原有基础上效率提高1 倍以上。此时传统牛头刨床采用的具有慢进快退的滑块摇杆机构已不再适合,经对比研究,作者采用改进后液压系统提供动力,降低油温,减小换向冲击,实现了匀速、恒力的刨削加工,降低能耗,给社会带来良好的经济效益。
本设计主要有两大创新点:①在刀具不做较大改进,使用现有刀具技术的情况下,改变刀架结构,在刀架的两测各装1把刨刀,实现双向刨削加工。②采用液压传动,平稳换向,为加工提供了稳定、匀速的切削环境。
1、刀架的双面创新设计
在刨刀刀架两侧各装1 把刨刀,双刀交替工作,王凤兰等[1] 曾设计出双向刨削刀架,但这种刀架设计只是简单实现双刀的交替式刨削,两刀的相对位置无法调节,交替刨削中两刀受力不等,刨削深度较大的刨刀磨损更快,影响工件表面质量和加工稳定性;凸轮机构抬刀结构复杂。设计思路如图1所示。
图1 双向刨削牛头刨床刀架设计方案
本设计中两刀架分别采用铰链连接,独立交替工作。进程中刀架2 背面与主刀架完全贴合,铰链受力较小,工作更加稳定。刀架1 由弹簧弹起,结构简单且不划伤工件表面。同理:回程中刨刀1 工作,刨刀2 由弹簧弹起,两刀独立交替实现连续刨削加工。
调整螺栓可以单独调节刀架2 的升降。在刀具安装时取下弹簧,两刀安装紧固后,使之背部完全与主刀架贴合,通过调整螺栓微调刀架2 的高度,使两刀保持相等高度。
2、液压双向驱动
不管是滑块摇杆机构,还是其他四杆机构的演化形式,都不能把电机的旋转运动转化为平稳、匀速的直线往复运动。齿轮齿条机构虽可以实现,但由于刨削加工切削冲击力很大,即使采用巨型齿也很难保证长期稳定的运行。由于啮合间隙的存在,在换向时对齿牙也有一定的损害,若采用斜齿轮,虽可有效减少啮合间隙,减少震动,但生产成本会大大增加。综合对比分析:液压系统是较好的选择,在目前的刨床中也有较多使用。不仅可以实现匀速、稳定的直线往复运动,而且结构简单、经济。
本次双向刨削机构设计,由液压传动,实现双向恒力运动,达到无极变速的效果,扩宽了调速范围,并对油路进行改进设计,平稳换向。
据调查,B690 等液压牛头刨床存在油温高,换向冲击大等缺点。本方案设计采用容积调速,最大限度地减少了能量损失,降低了油温;消除了过高的背压,换向瞬间油泵改变流量大小,减少了水锤现象,从而减小了换向冲击。
在工作进程中,要注意以下问题:①液压变量泵的换向要迅速,能减少能量损失。②各个滑阀须至极限位置,否则易出现故障。③封闭式油路一旦进入空气不易排出,须有排气装置。④操纵阀、开停制动阀、安全阀等最好集中在一个操纵版上。⑤开停制动阀的最大流量为变量泵的最大排油量,操纵阀的最大流量为齿轮泵的最大排油量,行程阀及顺序阀的最大流量为变量泵公称流量。
3、结语
双向刨削牛头刨床的创新设计方案对刀架和液压油路进行改进,较为全面地阐述了本次设计思路,为双向牛头刨床的设计制造提供了新的思路和理论依据。实现了牛头刨床的高效、节能、平稳加工,一旦投入生产使用,可节省大量能源,带来良好社会效益。
参考文献:
[1] 王凤兰,沙玉章. 双向刨削牛头刨床的机构创新设计[J]. 机械设计,2007(11).
[2] 左健民. 液压与气压传动[ M]. 北京:机械工业出版社,2011(6).
[3] 韩慧仙. 液压系统装配与调试[ M]. 北京:北京理工大学出版社,2011(7).
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