專利名稱：氣動控制分級進給風動動力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用壓縮空氣作為進給運動動力的風動動力頭，包括用壓縮空氣和風馬達實現(xiàn)主運動的全氣動風動動力頭和用電動機實現(xiàn)主運動的電傳動風動動力頭，特別是一種采用氣動控制的能實現(xiàn)分級進給的風動動力頭，風動動力頭是金屬切削機床的一種通用動力部件，可用于鉆孔、攻絲、銑槽、拋光等用途。氣動控制分級進給風動動力頭特別適用于小孔深孔鉆床。
國內(nèi)外現(xiàn)有風動動力頭典型產(chǎn)品有英國Deseutter公司的電傳動風動鉆削動力頭，日本Sugino公司的電傳動風動動力頭和我國大連組合機床研究所設(shè)計的LHF系列全氣動風動動力頭和電動動力頭。(《組合機床與自動化加工技術(shù)》雜志1985年第6期31～34頁和1987年第64～69頁)。風動動力頭的型式有圓柱固定式和滑套式兩種。其中滑套式風動動力頭采用由氣動元件組成的氣動控制器控制動力頭本身的進給氣缸推動進給活塞和滑套實現(xiàn)進給運動。工作進給的速度由液壓阻尼器控制和調(diào)節(jié)，因此可以不用動力滑臺。有的風動動力頭上各氣動元件分別安裝在動力頭的各個部位，并連接成氣動控制回路，起著與氣動控制器相同的作用。
現(xiàn)有技術(shù)中用于動力頭分級進給控制的技術(shù)有用電磁擋鐵和行程開關(guān)的電氣控制以及液壓控制、氣動控制和通過控制刀具的扭矩實現(xiàn)分級進給等方法。(大連組合機床研究所編，《組合機床設(shè)計》第一冊第2章，機械工業(yè)出版社，1975年)目前實際用于風動動力頭分級進給控制的方法是刀具扭矩控制，其中彈簧式機械離合器扭矩控制裝置用于小孔深孔鉆削時，由于刀具的扭矩太小，控制精和靈敏度不足，工作不可靠。發(fā)明專利公報4卷25期公開了哈爾濱工業(yè)大學金長善等設(shè)計的“微孔鉆削微扭矩監(jiān)控裝置”(申請?zhí)?7104756)，采用DWZ－1型微機控制微孔鉆削的扭矩，實現(xiàn)進給自動化，技術(shù)比較復雜，成本較高。此外，濰坊柴油機廠陸曜民在“噴油器體深孔加工工藝”一文中介紹了采用液壓系統(tǒng)對直徑2.5mm深孔進行定程進給控制的方法，這種方法對于風動動力頭并不適宜(1989年10月油泵油嘴冷加工工藝學術(shù)會議論文)。
本實用新型的目的是提供一種適用于小孔深孔鉆削等多種用途的采用氣動控制和氣動分級進給進給機構(gòu)的風動動力頭。
本實用新型的技術(shù)內(nèi)容是采用一個隨動力頭主軸滑套一起往復運動的隨動氣缸部件控制動力頭的分級進給運動。該隨動氣缸部件由隨動氣缸、隨動活塞、隨動擋鐵和放氣閥等組成。隨動氣缸部件由夾持架安裝在風動動力頭上，安裝位置和現(xiàn)有技術(shù)中安裝液壓阻尼器的位置相同。氣動行程閥安裝在動力頭體上，行程閥的狀態(tài)由隨動擋鐵控制。本實用新型對現(xiàn)有技術(shù)中控制進給氣缸活塞運動的氣動控制系統(tǒng)進行了改進，取消了普通風動動力頭上控制工作進給速度的液壓阻尼器，增加了由節(jié)流閥、延時閥和雙穩(wěn)、非門等氣動邏輯元件組成的氣動分給控制器，實現(xiàn)了對進給氣缸和隨動氣缸部件的控制，能夠調(diào)節(jié)和控制動力頭的快進、快退和工作進給運動，并能控制進給運動的速度和分級進給中每次工作進給的時間，達到控制分級次數(shù)和調(diào)節(jié)分級進給行程的目的。
風動動力頭，特別是適用于高速輕切削的設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊的自驅(qū)動滑套式風動動力頭，由于本身尺寸較小，不能安裝常規(guī)的行程開關(guān)等元件實現(xiàn)電氣控制。采用液壓控制需備有液壓油泵、液壓油缸和液壓控制裝置，制造精度和生產(chǎn)成本較高，不適用于風動動力頭。而且現(xiàn)有的機械式扭矩控制裝置用于小孔深孔鉆時工作不可靠，容易斷鉆頭。如采用小型扭矩傳感器和微型計算機控制則技術(shù)復雜，成本較高。因此本實用新型和現(xiàn)有的分級進給控制技術(shù)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便、成本較低等優(yōu)點，適合用于風動動力頭的分級進給控制。


圖1是動力頭進給運動工作循環(huán)圖。
圖2是采用氣動控制分級進給風動動力頭的小孔深孔鉆床示意圖。
圖3是隨動氣缸部件及氣動控制系統(tǒng)圖。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的實施例。
圖2是一臺采用氣動控制分級進給風動動力頭的小孔深孔鉆床。圖中的風動動力頭包括動力頭體〔1〕、馬達〔2〕、主傳動機構(gòu)〔3〕、主軸〔4〕、滑套〔5〕、進給氣缸〔6〕和氣動控制器〔8〕。馬達可采用電動機或風馬達，最好選用小慣量的專用三相異步電動機。電機的配置型式有圖示的下置式和尾置式(電機和主軸在同一軸線上)兩種。常用的主傳動機構(gòu)是齒輪傳動或齒形皮帶傳動。主軸〔4〕由傳動軸經(jīng)鍵或花鍵傳動。主軸轉(zhuǎn)速為1000～20000rpm。鉆孔直徑范圍0.5～10mm，動力頭的進給運動由進給氣缸〔6〕中的活塞帶動主軸〔4〕和滑套〔5〕作往復運動實現(xiàn)。主軸上裝有刀具〔7〕(例如鉆頭)。進給氣缸采用氣動元件組成的氣動控制器〔8〕調(diào)節(jié)和控制。氣動控制器〔8〕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和氣動工作原理屬現(xiàn)有技術(shù)，在“LHF－63D型滑套式電傳動風動動力頭”一文中已有完整的說明(《組合機床與自動化加工技術(shù)》1985年第6期31～34頁)。浙江省象山精密機械設(shè)備廠按大連組合機床研究所圖紙生產(chǎn)的風動動力頭上采用了這種進給氣缸和氣動控制氣路，已有商品在市場上公開銷售。風動動力頭經(jīng)支架〔10〕安裝在床身〔11〕上。用于控制分級進給的隨動氣缸部件〔14〕經(jīng)夾持架〔15〕和風動動力頭的滑套〔5〕固定連接，與主軸和滑套一起作往復運動。氣動行程閥〔16〕和快退行程開關(guān)〔17〕分別安裝的動力頭體〔1〕的不同位置上。深孔鉆床采用由氣動元件組成的氣動分級進給控制器〔9〕和氣動控制器〔8〕一起調(diào)節(jié)和控制進給氣缸〔6〕與隨動氣缸部件〔14〕，控制風動動力頭的快進、快退和分級工作進給運動。
圖3中隨動氣缸部件〔14〕由隨機氣缸〔18〕、隨動活塞〔19〕、隨動擋鐵〔20〕、放氣閥〔21〕和螺母〔28〕組成。氣動控制器〔8〕上設(shè)有下列氣動控制信號輸入或輸出的接口A原位接口動力頭滑套處于原位時，該接口有氣壓輸出。
B向前接口向該接口輸入氣壓時動力頭滑套前進。
C前位接口動力頭滑套由前進轉(zhuǎn)入后退時，該接口有氣壓輸出。
D向后接口向該接口輸入氣壓，動力頭滑套就后退。
E進給排氣接口動力頭滑套前進時該接口作為排氣口。
氣動分級進給控制器〔9〕由一個雙穩(wěn)元件〔22〕、兩個非門元件〔23〕及〔24〕和延時閥〔25〕、節(jié)流閥〔26〕等氣動元件組成。分級進給控制器〔9〕的氣路如圖3表示，分別與氣動控制器〔8〕上各個接口連接，并且有氣路與行程閥〔16〕和隨動氣缸〔18〕相連。氣動控制系統(tǒng)由氣源〔27〕供給壓縮空氣，工作氣壓0.5±0.1MPa。調(diào)整節(jié)流閥〔26〕能控制工作進給運動的速度。調(diào)節(jié)延時閥〔25〕能調(diào)節(jié)和控制分級進給運動中每次工作進給的時間(秒數(shù))。(見圖3)。
氣動控制分級進給風動動力頭的工作原理如下(參見
圖1和圖3)(1)第一次快進(KJ1)動力頭滑套位于原位0。當雙穩(wěn)元件〔22〕的a口輸入氣壓脈沖時，P口與S1口接通，氣壓控制器〔8〕上的原位接口A輸出的氣壓經(jīng)雙穩(wěn)元件〔22〕進入向前接口B，壓縮空氣進入進給氣缸〔6〕推動活塞使滑套〔5〕快進。同時隨動氣缸部件〔14〕也一起快進。這時排氣由進給排氣接口B經(jīng)非門元件〔24〕排出。
(2)第一次工進(GJ1)當隨動擋鐵〔20〕碰到行程閥〔16〕時快進結(jié)束，轉(zhuǎn)入工作進給。這時非門元件〔24〕關(guān)閉，排氣經(jīng)節(jié)流閥〔26〕排出，改變節(jié)流閥的開度可調(diào)節(jié)工作進給的速度。同時延時閥〔25〕開始記時。本實用新型對每次工作進給的時間實行定時控制，從而間接控制了每次工作進給的行程。
工作進給途中放氣閥〔21〕被動力頭體〔1〕擋住，接著隨動活塞〔19〕的活塞桿端被動力頭體〔1〕擋住。隨動活塞停止前進，隨動氣缸〔18〕繼續(xù)前進，氣缸內(nèi)的空氣經(jīng)放氣閥〔21〕排出。這時隨動活塞〔19〕和隨動擋鐵〔20〕相對于隨動氣缸〔18〕縮進了一定的距離(GJ1－Q)。
(3)第一次快退(KT1)達到預置的時間后延時閥〔25〕發(fā)出信號，一路進入向后接口D，使動力頭滑套結(jié)束工進轉(zhuǎn)入快退。另一路進入非門元件〔23〕的a口，使前位信號不能進入雙穩(wěn)元件〔22〕。這時氣動控制器〔8〕使風動氣缸〔6〕中的活塞帶動滑套〔5〕快退至原位，隨動氣缸〔18〕也一起退回。而隨動活塞〔19〕和隨動擋鐵保持相對縮進的位置不變。
(4)第2次快進(KJ2)動力頭滑套退回原位后，原位接口A輸出的氣壓再次經(jīng)雙穩(wěn)元件〔22〕進入向前接口B?；住?〕再一次快進，由于隨動擋鐵〔20〕已經(jīng)縮進了一定的距離，因此隨動擋鐵碰到行程開關(guān)〔16〕時滑套及刀具的位置比上一次快進前移了。因此第2次快進的行程大于第1次快進，KJ2＞KJ1。第二次工進開始時(即快進結(jié)束時)的滑套位置與上一次工進結(jié)束時滑套位置的差距等于切入量Q。
(5)第二次工進(GJ2)當隨動擋鐵〔20〕碰到行程閥〔16〕時開始第2次工進。這時延時閥〔25〕開始記時，刀具先前進距離Q，然后才開始實際切削。第2次工進途中當隨動活塞的活塞桿端被動力頭體〔1〕擋住時，隨動活塞〔19〕和隨動擋鐵〔20〕將再次縮進一定的距離(GJ2－Q)。
(6)第2次快退(KT2)當延時閥〔25〕達到預置的時間后就發(fā)出信號轉(zhuǎn)入快退，如此循環(huán)往復。如果在最后一次工作進給過程中尚未達到預置的時間時夾持架〔15〕就已經(jīng)碰到了裝在動力頭體〔1〕上的快退行程開關(guān)〔17〕，則氣動控制器〔8〕使動力頭滑套〔5〕立即轉(zhuǎn)入快退。這時非門元件〔23〕沒有被延時閥〔25〕封閉，前位接口C輸出的信號經(jīng)非門元件〔23〕進入雙穩(wěn)元件〔22〕的b口使雙穩(wěn)切換，P口與S0口接通。當動力頭滑套〔5〕退到原位時，原位接口A輸出的氣壓經(jīng)雙穩(wěn)元件進入隨動氣缸〔18〕使隨動活塞〔19〕和隨動擋鐵〔20〕復位。
分級進給的級數(shù)可按工藝要求調(diào)整為兩級或多級。隨動擋鐵〔20〕在隨動活塞〔19〕的活塞桿上的位置可以調(diào)整，調(diào)整好后用螺母〔28〕緊固。行程閥〔16〕的位置和隨動氣缸部件〔14〕在夾持架〔15〕中的軸向位置都可以根據(jù)工藝需要進行調(diào)整，以便得到工藝規(guī)程所要求的進給行程和切入量Q。
權(quán)利要求1.一種風動動力頭，包括動力頭體(1)，馬達(電動機或風馬達)(2)，主傳動機構(gòu)(3)，主軸(4)，滑套(5)，進給氣缸(6)和由氣動元件組成的氣動控制器(8)，其特征是A.所述主軸(4)與滑套(5)上有一個經(jīng)夾持架(15)和滑套(5)固定連接的隨動氣缸部件(14)，B.該隨動氣缸部件的構(gòu)造是在隨動氣缸(18)內(nèi)裝有隨動活塞(19)，隨動活塞上裝有隨動擋鐵(20)，放氣閥(21)和螺母(28)，C.隨動氣缸(18)經(jīng)管路與氣動控制器(8)相通。
專利摘要本實用新型是一種氣動控制分級進給的風動動力頭，可作為機床通用部件用于鉆孔，攻絲，銑槽等用途，特別適用于小孔深孔鉆床，它的特征是有一個固定在動力頭主軸滑套上的隨動氣缸部件，隨動氣缸部件由隨動氣缸，隨動活塞，隨動擋鐵和放氣閥組成。通過隨動氣缸和由氣動元件組成的氣動控制器能實現(xiàn)分級工作進給控制。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，調(diào)整方便。
文檔編號B23Q5/00GK2068032SQ8922025
公開日1990年12月26日 申請日期1989年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月25日
發(fā)明者王亞偉, 錢音瑤 申請人:機械電子工業(yè)部無錫油泵油嘴研究所