方技動力頭（主軸頭） 鉆孔攻牙主軸頭屬動力部件，可鉆孔、攻牙作業(yè)，也可配裝多軸器，提升效率。是精度要求較高之產(chǎn)品加工，量產(chǎn)型產(chǎn)品可配作自動化作業(yè)，例如：摩托車零部件、汽車零部件等要求高及量產(chǎn)化的部件。可設(shè)計(jì)成鉆孔攻牙切削加工專用機(jī)。 臺灣方技主軸頭（動力頭）： 1、采精密研磨螺紋樣規(guī)，適合精密高之攻牙工。 2、外裝式螺紋樣規(guī)，更換容易、快速。 3、可裝置立臥式兩用。 4、可裝配多軸器用。   臺灣方技主軸頭特點(diǎn)（動力頭）： 1．由于刀具進(jìn)給與旋轉(zhuǎn)是同步進(jìn)行，因此很薄或很軟的材料也能被有效地加工， 2. 適應(yīng)性強(qiáng)，可以很方便地調(diào)整加工螺紋的直徑，螺距及行程 3. 行程長，附件種類多，可以方便地將單軸攻絲頭換成多軸攻絲頭，能同時滿足用戶小批量和大批量生產(chǎn)需要 4. 方技公司，不斷響應(yīng)用戶對鉆孔加工的高速化，高精度化要求的方技鉆削動力頭，為您準(zhǔn)備了最適合于貴公司需求的鉆削動力頭 5. 鉆削動力頭，風(fēng)電式底座型 6. 主軸旋轉(zhuǎn)由電力，進(jìn)給及控制由壓縮空氣壓力進(jìn)行的性能價格比最卓越的鉆削裝置，根據(jù)加工條件可以從豐富的機(jī)種中選擇最適合的型號 7. 底座型結(jié)構(gòu)的高精度，高剛性鉆削裝置，主軸電動機(jī)采用了高性能，高功率的電動機(jī)，具有從低轉(zhuǎn)速到高轉(zhuǎn)速廣泛的類型。 全氣控氣動臥式三面雙工位鉆孔、銑槽組合機(jī)床的設(shè)計(jì)
1　問題的提出及設(shè)計(jì)方案的確定 　　我公司燃?xì)庠钪袣忾y芯(見圖1)從單軸縱切自動車床加工后，仍有2個孔、3條槽需要加工。以前加工的工藝方法是用儀表車床開槽，用臺鉆鉆孔，分5道工序完成。這種加工方法存在以下缺點(diǎn)：①因多次定位，零件加工精度難以保障；②生產(chǎn)效率低，完成這5道工序需5臺機(jī)床，5個工人，生產(chǎn)節(jié)拍為40 s；③自動化程度低。為了解決這些問題，我們設(shè)想把這5道工序合為1道工序，安排在同一機(jī)床上1次裝夾完成加工。根據(jù)被加工件為銅材，材質(zhì)較軟，切削力小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了1臺采用全氣控氣動加工臥式三面雙工位鉆鉆孔、銑槽平面組合機(jī)床。
2　機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) 　　1) 機(jī)床結(jié)構(gòu)形式
　　該機(jī)床有鉆孔動力頭裝置、銑削動力頭裝置、專用夾具、滑臺、床身等。整個機(jī)床加工采用兩工位布置，考慮到被加工件切削量小，本機(jī)床不設(shè)冷卻系統(tǒng)(見圖2)。
　　 　　2) 特點(diǎn)
　　a) 鉆孔動力頭：采用日本SUGINO公司生產(chǎn)的氣動進(jìn)給動力頭。其主要技術(shù)參數(shù)為最大鉆孔直徑8 mm，最大行程100 mm，主軸徑向跳動精度≤0.01 mm，滑套軸線與固定套軸線移動方向平行度≤0.02 mm。其特點(diǎn)是加工精度高，動力頭完全是氣控、氣動，配以可調(diào)節(jié)流器和液壓阻尼器，可以實(shí)現(xiàn)對快進(jìn)和工進(jìn)速度的任意調(diào)節(jié)，且安裝方便。
　　b) 銑削動力頭裝置：銑削頭為自行設(shè)計(jì)，考慮它作為以后的通用件，設(shè)計(jì)此動力頭在X、Y、Z3個方向均可以在一定范圍調(diào)整。該銑削頭裝在滑臺上，通過氣缸驅(qū)動加上液壓阻尼器，可進(jìn)行快進(jìn)和工進(jìn)，在銑頭原位和終點(diǎn)設(shè)置了氣動行程開關(guān)。
　　c) 滑臺：該滑臺采用燕尾導(dǎo)軌，內(nèi)有可調(diào)鑲條，剛性好，工作穩(wěn)定可靠，由氣缸驅(qū)動。在滑臺上，可安裝夾具，動力頭等，通用性較好。 3　控制系統(tǒng)及特點(diǎn) 　　機(jī)床動作完全由氣動控制，具備自鎖，互鎖功能及應(yīng)付緊急情況的能力。系統(tǒng)原理圖見圖3。
  1、4.手動推拉換向閥　2.按紐換向閥　3.氣控?fù)Q向閥　5.機(jī)控?fù)Q向閥(直動式)　6.機(jī)控?fù)Q向閥(通過式)7.單擊閥(當(dāng)入口進(jìn)氣時而出口只出一個脈沖氣)　8.梭閥　9.調(diào)速閥　10.氣源三聯(lián)件　11.氣源分配板 圖3　系統(tǒng)原理圖
　　1) 動作說明：在Ⅰ工位裝上工件，按下夾緊閥1，夾緊氣缸把工件夾緊→按下起動閥2，閥3A、3B換向，左銑動力頭和右鉆動力頭同時起動，加工到位碰上行程開關(guān)5B、5C后快速退回→到原位后壓下行程開關(guān)5A、5D→閥3C換向，夾具滑臺移到Ⅱ工位，壓下行程開關(guān)6→閥3D、3E、3F換向，左鉆動力頭，后銑動力頭，右銑動力頭同時起動，加工到位壓下行程開關(guān)5F、5G、5I后快速退回，到原位后壓下行程開關(guān)5E、5H、5J→閥3C換向，夾具滑臺快速退回到Ⅰ工位→卸下工件，完成一個工作循環(huán)。
　　2) 系統(tǒng)特點(diǎn)：
　　a）　工件不夾緊，整個機(jī)床無法動作；
　　b）　夾具滑臺不到位，動力頭無法動作；
　　c）　動力頭不在原位，夾具滑臺無法動作；
　　d）　遇到異常情況(如斷刀等)，可按下緊急閥3按鈕，所有梭閥換向，氣控閥換向，正在加工的動力頭立即退回原位；
　　e）　可單個或幾個動力頭加工：如果想某個動力頭(如左銑動力頭)工作，而其他動力頭不工作，可以把4B、4C、4D、4E、閥門關(guān)上，這幾個動力頭就不工作；
　　f）　左右動力頭加工完后，退回有快有慢，閥5A、5D串聯(lián)后，只有在兩個動力頭退回到原位，閥ID才會通氣換向，夾具滑臺才會前進(jìn)。避免了某個動力頭因某種原因未及時退回而夾具滑臺又已起動造成打刀等事故。閥5E、5H、5J串聯(lián)亦如此。
　　g）　選用標(biāo)準(zhǔn)氣動元件安裝、調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低。 4　結(jié)論 該機(jī)床經(jīng)過長期的使用證明，原5次定位改為1次定位加工完成，使加工精度大為提高。由于工序集中，機(jī)床性能可靠，操作方便，自動化程度高，原5個工人操作現(xiàn)只需1人，生產(chǎn)節(jié)拍為8s，僅為原來的1／5，使生產(chǎn)效率大為提高，完全可以滿足大批量生產(chǎn)的要求，此機(jī)床可在類似場合推廣使用

電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的研制 　　摘要：本文介紹了電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)進(jìn)行了動力頭運(yùn)動分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。 　　關(guān)鍵詞：鉆削動力頭　工作原理　設(shè)計(jì)計(jì)算   1　概述   　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的需要，采用專用裝備組合成現(xiàn)代化高速流水線和多功能高效組合機(jī)床，在許多行業(yè)中已成為保證產(chǎn)品的加工精度、降低生產(chǎn)成本、提高勞動生產(chǎn)率和企業(yè)競爭力的關(guān)鍵措施之一。動力頭是組合機(jī)床的重要動力部件，其質(zhì)量和性能的優(yōu)劣直接影響到整臺機(jī)床性能的好壞，但在一般的組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，動力頭只能提供主運(yùn)動，其進(jìn)給運(yùn)動是由與之相配套的液壓或機(jī)械滑臺來實(shí)現(xiàn)的，這就給組合機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造帶來了較大的困難。為此，筆者在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制設(shè)計(jì)了一種新型的電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭，如圖1所示。氣動控制與液壓阻尼系統(tǒng)如圖2所示。

1.液壓調(diào)速器　2.同步帶輪　3.軸承　4.密封圈　 5.花鍵軸　6.密封圈　7.軸承　8.鉆夾頭　 9.活塞桿　10.主軸　11.氣缸體　12.軸承　 13.托架　14.電機(jī)　15.同步帶　16.后蓋 圖1

圖2 2　電、氣動自動進(jìn)給動力頭的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭由主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動和控制系統(tǒng)三部分組成。 　　(1)主運(yùn)動 　　電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的主運(yùn)動采用三相異步電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)同步齒形帶及花鍵軸將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸，不同的主軸轉(zhuǎn)速可由更換不同的同步齒形帶輪來實(shí)現(xiàn)。由于動力頭的主運(yùn)動采用電機(jī)驅(qū)動，主軸的轉(zhuǎn)速特性好，輸出功率和轉(zhuǎn)矩大，能適應(yīng)于多軸鉆削和較大孔徑的加工工況。 　　(2)進(jìn)給運(yùn)動 　　由于氣壓傳動具有動作反應(yīng)快、環(huán)境的適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，工作壽命長，動力源來源方便，因此，動力頭的進(jìn)給運(yùn)動采用壓縮空氣作為動力源。考慮到空氣的可壓縮性，載荷變化時動力頭的運(yùn)動的平穩(wěn)性較差，工進(jìn)速度的調(diào)整和控制采用液壓調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)，動力頭的快進(jìn)和快退速度分別用排氣節(jié)流閥來調(diào)整。 　　(3)控制系統(tǒng) 　　電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的進(jìn)給運(yùn)動采用了壓縮空氣為動力源，其進(jìn)給運(yùn)動的控制也采用了氣動控制系統(tǒng)，由一個二位五通氣控閥、一個機(jī)動閥、二個手動閥，若干個節(jié)流閥和兩個外部控制氣源口組成，結(jié)構(gòu)緊湊，具有手動和遠(yuǎn)距離控制操作功能及原位、前位信號和復(fù)位信號保護(hù)功能。動力頭快進(jìn)行程和工進(jìn)行程可通過擋鐵連續(xù)可調(diào)。 　　(4)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭是一個集動力頭的主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動和控制裝置于一體的鉆削動力頭，為了實(shí)現(xiàn)其外形的緊湊，本動力頭采用主軸嵌入氣缸結(jié)構(gòu)，主軸與活塞桿同心，活塞桿是空心的。里面裝有進(jìn)口的滾動軸承，以提高主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸安裝在軸承上，由同步帶通過花鍵與電機(jī)連接，氣缸體固定在托架上，活塞桿上裝有液壓調(diào)速器和行程調(diào)整螺釘，通過調(diào)整螺釘碰撞限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)動力頭主軸的復(fù)位。 3　參數(shù)計(jì)算 　　電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭設(shè)計(jì)參數(shù)主要是由規(guī)定的工件最大孔徑鉆削參數(shù)來確定。故電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的參數(shù)計(jì)算，必須由鉆削工藝參數(shù)計(jì)算開始。 　　(1)鉆削力的計(jì)算公式 　　　(1) 式中： 　　F——鉆削過程中所需要的鉆削力，N； 　　CF——材料系數(shù)； 　　dO——工件加工的孔徑，mm； 　　XF——等于1； 　　YF——等于0.7； 　　f——進(jìn)給量，mm/r； 　　KF——工件的硬度系數(shù)。 　　(2)鉆削扭矩計(jì)算公式 　　　(2) 式中： 　　M——鉆削過程中所需要的扭矩，N.m； 　　CM——材料系數(shù)； 　　dO——工件加工的孔徑，mm； 　　XM——等于1.9； 　　YM——等于0.8； 　　f——進(jìn)給量，mm／r; 　　KM——工件的硬度系數(shù)。 　　(3)鉆削功率的計(jì)算公式 　　PM=2πMn.10-3　(3) 式中： 　　PM——鉆削過程中所需要的功率； 　　n——鉆頭的轉(zhuǎn)速，r／s。 　　(4)動力頭推進(jìn)力的計(jì)算公式 　　F=π(D2-d2)pη/4　(4) 式中： 　　F——動力頭的推動力，N； 　　D——活塞直徑，mm； 　　d——活塞桿直徑，mm； 　　p——供氣壓力，MPa； 　　η——效率系數(shù)(0.85) 　　(5)耗氣量的計(jì)算公式 　　Q=πS(2D2-d2)ηv.10-9/(4t)　(5) 式中：Q——在工作壓力下的耗氣量，m3/s； 　　S——最大行程，mm； 　　t——往返時間，s； 　　ηv——?dú)馊菪��?0.9) 　　(6)主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果 　　已知設(shè)計(jì)參數(shù)為： 　　主軸轉(zhuǎn)速：n=2050r/min 　　電機(jī)功率：P=0.55kW 　　最大推動力：F=1800N 　　最大行程：s=100mm 　　加工件最大孔徑：do=4.5mm(鋼) 　　　CF=833.85　　XF=1.0　　　　YF=0.7 　　　KF=1.0　　　CM=333.54　　　XM=1.9 　　　YM=0.8　　　KM=1.0　　　　f=0.17 　　　p=0.5　　　η=0.85　　　　ηv=0.9 　　　d=35mm　　　D=80mm　　　　t=10 　　將以上數(shù)據(jù)分別代入式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)中，得到：

 

鉆削力F=1085N 鉆削扭矩M=1.4N.m 鉆削功率PM=0.3kW

推進(jìn)力F=1692N 耗氣量Q=0.001m3/s

 

4　應(yīng)用實(shí)例 　　電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭作為組合機(jī)床的重要動力部件之一，在汽車工業(yè)、家電工業(yè)和摩托車制造業(yè)應(yīng)用中所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，已被國內(nèi)外許多生產(chǎn)廠家的實(shí)踐所證明。該動力頭由廣州機(jī)床研究所研制并生產(chǎn)出來之后，深得廣大用戶的青睞。已在輕工業(yè)、電梯制造業(yè)及其他機(jī)械加工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 5　結(jié)束語 　　(1)電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭是一種集動力頭的主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動和控制系統(tǒng)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，是機(jī)、電、氣、液多項(xiàng)技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)果。 　　(2)作為組合機(jī)床的重要動力部件之一，電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、實(shí)用面廣、組合多變等優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)用戶的需要組合成多種形式的組合機(jī)床。 　　(3)電、氣動自動進(jìn)給鉆削動力頭的的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(主運(yùn)動)采用電機(jī)通過同步帶直接驅(qū)動，進(jìn)給運(yùn)動采用壓縮空氣作為動力源，實(shí)現(xiàn)主軸“快進(jìn)—工進(jìn)—快退”的自動循環(huán)，進(jìn)給運(yùn)動采用液壓阻尼，進(jìn)給速度無級可調(diào)，進(jìn)給行程連續(xù)可調(diào)，鉆削功率大，能同時驅(qū)動多根鉆軸工作。