異型石材液壓切機(jī)設(shè)計(jì)研究

前言

隨著石材裝飾向著藝術(shù)化、多樣化發(fā)展，各種復(fù)雜圓柱曲面異型石材產(chǎn)品的需求越來越多。以往加工圓柱面只是采用圓筒金鋼石刀具加工，而對于復(fù)雜曲面柱采用手工加工，其加工質(zhì)量差，加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。采用數(shù)控加工石材圓柱其成本較高。為此采用簡單設(shè)備裝置，設(shè)計(jì)液壓仿形石材切機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高加工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工質(zhì)量，同時(shí)適于大批量生產(chǎn)。

1液壓仿形切機(jī)的總體設(shè)計(jì)

液壓仿形切機(jī)設(shè)計(jì)主要考慮加工石材回轉(zhuǎn)曲面的工藝性，力求設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，維護(hù)容易。同時(shí)要求機(jī)慶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、電器系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，以完成工件的加工運(yùn)動(dòng)要求。

機(jī)床主要由主軸箱、尾架、橫向溜板、縱向溜板、刀架、絲杠進(jìn)給變速箱、液壓仿形機(jī)構(gòu)等部件組成，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖1所示。

工件由主軸箱夾盤及尾架支承并夾緊，并由主軸箱電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)?？紤]到加工不同直徑的工作，主軸轉(zhuǎn)速直接通過調(diào)整帶輪皮帶進(jìn)行二級(jí)調(diào)速。金剛石鋸片安放在刀架主軸上，并由電機(jī)直接帶動(dòng)金剛石鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)對工件進(jìn)行切割運(yùn)動(dòng)。整個(gè)刀架放在橫向溜板上，而橫向溜板又與液壓仿形的缸體連接，由靠模與缸體的觸頭接觸，控制溜板的橫向進(jìn)給深度，靠?？梢杂闷渌牧现瞥桑虼思庸し奖?，定位可靠，加工尺寸精度高，非常適用于大批量生產(chǎn)。此外，液壓缸活塞與縱向溜板連接在一起，縱向溜板通過螺母與絲杠嚙合，電機(jī)通過減速箱帶動(dòng)絲缸回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)刀架縱向進(jìn)給完成工件軸向切割運(yùn)動(dòng)。

圖1石材液壓仿型切機(jī)示意

2液壓仿形切機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

2.1主軸箱機(jī)構(gòu)

考慮石材工件重量大，石材機(jī)械主軸箱采用大型自制夾盤，使工件裝夾可靠，主軸兩端采用雙列圓柱滾子軸承支承，以提高主軸的剛度和承載能力。

2.2尾架機(jī)構(gòu)

尾架采用與主軸箱相同的自制夾盤，尾架為了提高軸向承載能力，保障整個(gè)加工工件的剛度采用自鎖裝置，使尾架與導(dǎo)軌間不產(chǎn)生軸向滑動(dòng)。

2.3橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

液壓缸體與閥體采用焊接方式，使仿形機(jī)構(gòu)成為一個(gè)整體，既可形成仿形系統(tǒng)的剛性反饋。缸體與橫向溜板采用螺栓連接，活塞杠與縱向溜板也采用螺栓連接從而形成一個(gè)整體。

2.4縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由電機(jī)、皮帶、帶輪、減速箱、絲杠、縱向溜板組成。電機(jī)與減速箱之間傳動(dòng)采用V型皮帶，傳動(dòng)比為I=3.15，減速箱采用三級(jí)減速，使絲杠的轉(zhuǎn)速為巧r/n儷。絲杠支承在機(jī)床床向上，絲杠回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)縱向溜板完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

2.5刀架機(jī)構(gòu)

金剛石鋸片直接安裝在刀架主軸上，由電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)刀架主軸回轉(zhuǎn)。同時(shí)，在主軸架上裝有冷卻水系統(tǒng)，便于鋸片切割時(shí)產(chǎn)生冷卻作用。

2.6床身機(jī)構(gòu)

床身采用整體鑄件，并同時(shí)采和雙導(dǎo)軌形式，一個(gè)導(dǎo)軌供尾座滑動(dòng)，另一個(gè)導(dǎo)軌供縱向溜板箱進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌采用三角形與矩形組合，用伸縮式防護(hù)罩保護(hù)。此外，床身也可以采用焊接結(jié)構(gòu)，但必須保證設(shè)備的整體強(qiáng)度和剛度。

3液壓仿形加工原理

異形柱面加工需要有三個(gè)運(yùn)動(dòng)完成，、一是工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成工件的切向運(yùn)動(dòng)，二是沿工件徑向運(yùn)動(dòng)，由刀架上的橫向溜板完成，另一個(gè)運(yùn)動(dòng)是刀架沿工件的軸向運(yùn)動(dòng)，由縱向溜板運(yùn)動(dòng)來完成。通過縱、橫溜板的合成運(yùn)動(dòng)來完成工件的曲線加工，而工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成柱面加工。沿工件的徑向運(yùn)動(dòng)由液壓系統(tǒng)控制，其工作原理見圖2所示，靠模固定在床身上，仿形機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)床的縱向溜板上，并隨縱向溜板一起作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。缸體固定在刀架上，滑閥與缸體連接在一起。當(dāng)仿形架開始工作時(shí)，控制滑閥的觸頭還沒有接觸到靠模，閥芯在彈簧的作用下外伸，使戊增大，戊減小，因而液壓缸下腔的壓強(qiáng)大于上腔壓強(qiáng)，即PIAI>P2A2，在液壓缸兩腔壓力差的作用下，缸體帶動(dòng)刀架向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)觸頭碰上靠模時(shí)，閥芯停止運(yùn)動(dòng)，而滑閥體在液壓缸體的帶動(dòng)下繼續(xù)向前移動(dòng)。當(dāng)觸頭碰上靠模時(shí)，閥芯停止運(yùn)動(dòng)，而滑閥體在液壓缸體的帶動(dòng)下繼續(xù)向前移動(dòng)，直到入和如重新相等時(shí)，液壓缸體受力平衡，使刀架停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)縱向溜板以均勻速度沿工件軸向進(jìn)給時(shí)，如果觸頭沿靠模ab段運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑閥閥芯和閥體沒有相對運(yùn)動(dòng)，既戊=如，金剛石鋸片不產(chǎn)生前后方向移動(dòng)，僅隨縱向榴板移動(dòng)，因此加工出工件的圓柱部分AB段。

當(dāng)觸頭沿著靠模bc段運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)是兩個(gè)方向的合成，一是沿著靠模的縱向運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是沿著靠模的橫向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)觸頭沿著橫向移動(dòng)距離為δ時(shí)，則開口Δ1減小了δ，而開口Δ2＞Δ1，于是液壓缸下腔的壓力下降，Pl<0.5P5，既P1A1