摘要：本文針對刀具加（jiā）工領域現有工具磨床穩定性及剛性不足、加工幹涉及操（cāo）作不便等問題設計一種新型五軸聯動數控工具（jù）磨床。
 
 
      關（guān）鍵詞：刀（dāo）具加工   五（wǔ）軸聯動數（shù）控工具磨床（chuáng）
 
 
      1、引言

      在金（jīn）屬加工領域（yù），整體硬質合（hé）金刀具與各（gè）種數控可轉位刀具（jù）逐漸取（qǔ）代普（pǔ）通高速（sù）鋼刀具和焊接硬（yìng）質（zhì）合金刀具。相比普通高速鋼刀具，整體硬質合金刀具（jù）的特點是（shì）：硬度高、脆性大、工作曲麵形狀複雜，采用傳統加工方法難以滿足要求，一般采用數（shù）控工具磨床加工。

      五軸聯（lián）動數（shù）控工具磨床主要針對球頭立銑（xǐ）刀、圓弧刃立銑刀、直角（jiǎo）頭立銑刀、錐形立銑（xǐ）刀、鉸（jiǎo）刀、端銑刀等各類切（qiē）削刀（dāo）具進行複雜工作曲（qǔ）麵的研磨加工。由於研磨的（de）刀具本身剛（gāng）性較高，因而，在研磨（mó）過程中，如何保持（chí）設備的穩定性，尤其是在設備使用較長時間後（hòu），從而保證加工的刀具產品的精度和穩定性是設計製造此類設備需要考慮的關鍵要素之一。另外，目前現有（yǒu）工具磨床大（dà）多隻有（yǒu）一個加工軸頭，在研（yán）磨一些（xiē）形狀複雜的刀具產品時，需要在加工軸頭上安裝7~8個砂輪，或者更多。這樣，在研磨過程中，容易產生幹涉，無法加工出需要的刀具產品，或者在加工過程中需（xū）要停止磨床（chuáng），在加工軸（zhóu）頭（tóu）上更（gèng）換砂輪，重新設定相應參數（shù），再加工出需要的形狀，操作較麻煩。

      本文針對以上問題，設計一種新型五軸聯動數（shù）控（kòng）工具磨床。

      2、新型五軸聯動數控工具磨床結構設計

      圖1 五軸聯（lián）動數控工具磨床（chuáng）內部結構示意圖
 
 
      其（qí）中：1—基（jī）座；2—加工座（zuò）；3—加工（gōng）軸頭；4—工件移載機構；41—X軸移動架；42—Y軸移動架；43—Z軸移（yí）動架；5—工件裝載部；6—噴琳機（jī）構。

      如圖1所（suǒ）示，加工座2沿著鉛錘軸轉（zhuǎn）動（dòng）連接（jiē）在基座1上，加（jiā）工軸頭3轉動連接在加工座2上（shàng）且軸心線水平，加（jiā）工軸頭3至少有兩個，分別用於安裝加工工具從而對安裝在加（jiā）工件裝載部5上的加工件進行（háng）研磨，兩加工軸頭的軸心（xīn）線相重合或平行，其動力機構（gòu）與程序（xù）控製機構相連。工件移載機構4設置（zhì）在基（jī）座1上，是（shì）一種（zhǒng）三坐標工（gōng）作台（tái），包括沿X軸滑動設置在（zài）基座1上的X軸移動架41、沿Y軸滑（huá）動設置在X軸移動架41上（shàng）的Y軸移動架42、沿Z軸滑動設置在Y軸移動架42上的Z軸移動（dòng）架43以（yǐ）及相（xiàng）應的移載動力（lì）機構。工件裝載部5固定在Z軸移動架43上，在Z軸移（yí）動架43上設置有研磨工件時對工件進行噴淋的噴淋機構6。

   
      3、新型五軸聯動數控工具磨床特點

   
      （1）大理（lǐ）石基座。大理石（shí）經長期天然時效，組（zǔ）織結構均勻，線脹係數極小，內應力完全消（xiāo）失，不變形，剛性好，硬度高，耐磨性強，溫度變形小。用大（dà）理石做磨床基座，相對目前（qián）大多數鑄鐵基座，提高了磨床的加工精度及穩定（dìng）性。

  
      （2）三坐標工作台結構。實踐表明，工作台的結構布局對機床的穩定性有重要影響。目前，工具磨床（chuáng）的工作台結構主要有（yǒu）如下四種：一、傳統的萬能工（gōng）具磨床工作台，工作台做直線運動，圓周方向（xiàng）可做進給運動和分度運（yùn）動，磨頭可做水平擺動（dòng）和垂直擺（bǎi）動；二、磨頭（tóu）平動工件擺動方案，磨頭沿兩方向（縱向、垂向）直線移動，工作台做橫向移動，分（fèn）度運動及工件轉動；三、立式工作台方案，回轉工作台外置，工件回轉，磨頭做橫向、縱向（xiàng）及垂向移（yí）動；四、三坐標工作台方案，工件在三（sān）坐（zuò）標工作台上做橫向、縱向及垂向移動，同時由獨立動力機構（gòu）帶動（dòng）工（gōng）件回轉，磨頭回轉。其中，三坐標工作台方案由於其更好的穩定性和剛性被（bèi）本設計采納。數控工具磨床（chuáng）集粗、精加工於（yú）一體，三坐標工作台（tái）能夠承受（shòu）粗（cū）加工時大吃刀量、大走刀量的最大切削力，同時又保證精加工時的高精度。當加工（gōng）軸頭（tóu）3上的加（jiā）工工具砂輪對工件（jiàn）裝載部（bù）5上的工件進行研磨時，加工（gōng）座2相對基座1繞鉛（qiān）垂軸轉動，同（tóng）時，加工件（jiàn）在工件移載機構4的作用下實現X、Y、Z軸（zhóu）三維方向的移動。
 
 
      （3）兩（liǎng）個加工軸頭。兩個加工軸（zhóu）頭相對設置於轉動座的兩側（cè）部，軸心線重合，單獨控製加工軸頭轉動的動力機構與（yǔ）程（chéng）序控製機構相連接，通過電（diàn）機的正反轉來驅動控製。兩個加（jiā）工軸頭分別用來安裝加工工具（jù）（砂輪），從（cóng）而對安裝在工件裝載部上的工件進行研磨，避免較多加工工具過於集中（zhōng）。加工時，程序控製機構控製轉（zhuǎn）動加工座，驅動合適的加工軸頭上的砂輪對加工件（jiàn）進行研（yán）磨。由於具有兩個加工軸頭，從而使得（dé）每個加工軸（zhóu）頭上砂輪與砂輪之間的距離增大，避免幹涉，加工方便。

    
      另外，在加（jiā）工過程中，噴淋機構6對工件（jiàn）進行噴淋，起到清潔、潤滑、降溫的效果。圖2所示為本設計工具磨床作業圖（tú）。
 
 

       圖2 新型五（wǔ）軸聯動數（shù）控工具磨床作（zuò）業圖

     
      4、結束語（yǔ）

      冠億（yì）精密工業（昆山）有限公司作為一家座落於江蘇省昆山市的高新技（jì）術企業，長期致力於精密工具、非標機及相關（guān）專用設備的研發和生產，本新（xīn）型五軸聯動數控工具磨床已投入生產使用，生產（chǎn）出來的產品精度高，倍受客戶的青睞。

   
      參（cān）考文獻：

      【1】喬順成，竇曉牧. 5軸數控刀具磨床的結構分析. 數控機床與自動化技術專家論壇（tán）. 2015.
      【2】李淩祥. 五（wǔ）軸聯（lián）動數（shù）控工具磨床的（de）研發. 金（jīn）屬加工，冷加工. 2014（20）：46-48.
      【3】崔建昆，範灝，奚偉辰，盧強，張立陽. 五軸聯動數控工具磨床工作台運動方案與結構設計. 機械工程與自動化（huà）. 2011（4）：209-211.

      作者簡介（jiè）：
   
      李朝欽：男（nán），中國台灣籍，1971年2月生，現（xiàn）任冠億精密工業（昆山）有（yǒu）限公（gōng）司總經理。
      康進昌：男，中國台灣籍，1969年10月生，現任冠億精密工業（昆山）有限公司副總經理。