摘要：本文針對刀具加工領域現有工具磨（mó）床穩定性及（jí）剛性不足、加工幹涉及操作不便等問題設計一種新（xīn）型五軸聯（lián）動數控工具磨床。
 
 
      關鍵詞：刀具加工   五軸聯動數控工具磨（mó）床
 
 
      1、引言

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

      五軸聯（lián）動數控工具磨床主要針對球頭立銑刀、圓弧刃立銑刀、直角頭立銑刀、錐形立銑刀、鉸刀、端銑刀等各類（lèi）切削刀具進行複雜工作曲（qǔ）麵的研（yán）磨加工。由於研磨的刀具本身剛性較高，因而，在研磨過（guò）程中，如何保持設備（bèi）的穩定性（xìng），尤其是在設備（bèi）使用較長時間後，從而保證加工的刀具產品的精（jīng）度（dù）和穩定（dìng）性是設計製造此類設備需要考（kǎo）慮的關鍵要素之一。另外，目前現有工具磨床大多隻有一個加工軸頭，在研磨（mó）一些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（jiā）工出需要的刀具產品，或者（zhě）在加工過程中需要停（tíng）止磨床，在加工軸頭上更（gèng）換砂輪，重新設定相應參數，再加工出需要的形狀，操作較（jiào）麻煩。

      本文針對以（yǐ）上問題，設計一種新型（xíng）五軸聯動數控（kòng）工具磨床。

      2、新型五軸聯動數控（kòng）工具磨床結構（gòu）設（shè）計

      圖1 五軸聯動數（shù）控工具磨床內部結構示意圖
 
 
      其中：1—基座；2—加工座；3—加工軸頭；4—工件移載機構；41—X軸移動架；42—Y軸移動架；43—Z軸移動架；5—工件裝載部；6—噴琳機構。

      如圖1所示，加工座2沿著鉛錘軸轉動連接在基座1上（shàng），加工軸頭3轉動連接在加工座2上且軸心線水（shuǐ）平，加工軸頭3至少有兩個，分別用於安裝加工（gōng）工具從而對安裝在加工件裝載部5上的加工件進行研磨，兩加工軸頭的軸心線相重合或平行（háng），其動力機構與程序控製（zhì）機構相連。工件移載機構4設置在基座1上，是一種三坐標工作台，包括沿X軸滑動設置在基座1上的X軸移動架41、沿Y軸滑動設置在X軸（zhóu）移動（dòng）架（jià）41上的Y軸移動架42、沿Z軸滑（huá）動設置在Y軸移動架42上的Z軸移動架43以及相應（yīng）的移（yí）載動力機（jī）構。工（gōng）件裝載部5固定在Z軸移（yí）動架43上，在Z軸移動架43上設置有研磨工（gōng）件時對（duì）工件進行噴淋的噴淋機（jī）構6。

   
      3、新型五軸聯動數控（kòng）工具磨床特點

   
      （1）大理（lǐ）石基座（zuò）。大理石（shí）經長期天然（rán）時效，組織結（jié）構均勻，線脹係數極小，內應力完全消失，不變形，剛性（xìng）好（hǎo），硬度高，耐磨性強，溫度變（biàn）形（xíng）小。用大理石做磨床基（jī）座，相對目前大多（duō）數鑄鐵基座（zuò），提高了磨床的加工精度及穩定性。

  
      （2）三坐標工作台結構。實踐表明，工作台的結構（gòu）布局對機床的穩定性（xìng）有重要影響。目前（qián），工具磨床的工作台結（jié）構主要有如下四（sì）種：一、傳（chuán）統的萬能工（gōng）具（jù）磨床工作（zuò）台，工作台（tái）做直線運動，圓周方向可做進給運動和分度運動，磨頭可做水平擺動和垂直（zhí）擺動；二、磨頭平動（dòng）工件擺（bǎi）動方案，磨頭沿兩方向（縱向（xiàng）、垂向）直線移（yí）動，工作台做橫向移動，分度運動及工件轉動；三、立式工作（zuò）台（tái）方案，回（huí）轉工作台外置，工件回轉，磨頭做橫向、縱向及（jí）垂向（xiàng）移動；四、三坐標工作台方案，工件在（zài）三坐標工作（zuò）台上做橫向、縱向及垂向（xiàng）移動，同時由獨立動力（lì）機構帶動工件回轉，磨頭回轉。其中，三坐標工作台（tái）方案由於其（qí）更好的（de）穩定性和剛（gāng）性被本設計采納。數控（kòng）工（gōng）具磨床集粗、精加工於一體，三坐標工作台能夠承受粗加工時大吃刀量、大走刀量的最（zuì）大切削（xuē）力，同（tóng）時又保證精加工時的高精度。當加工軸頭3上的加工工具砂輪對工件裝載部5上的工件進行研磨時，加工座2相對基座1繞鉛垂軸轉動，同時，加工件在工件移載機構（gòu）4的作（zuò）用下實現X、Y、Z軸三維方向的移動。
 
 
      （3）兩個（gè）加工軸頭。兩個加（jiā）工軸頭相對設置於轉動座的兩側（cè）部，軸（zhóu）心線（xiàn）重合（hé），單獨控製加工軸頭轉動的（de）動力機構與程序控製機構（gòu）相連接，通過電（diàn）機的正反轉來驅動控（kòng）製。兩個（gè）加工軸（zhóu）頭分別用來（lái）安裝加工工具（砂（shā）輪），從而對（duì）安裝在工件裝載部上的工件進行（háng）研磨，避免較多加工工具過於（yú）集中。加工時，程序控製機構控製轉動加工座，驅動合適的加工軸頭上的砂輪對加（jiā）工件進行研磨。由於具有兩個加工（gōng）軸頭，從而使得每個加工軸頭上砂（shā）輪與砂輪之間的距離增大，避免幹涉，加工（gōng）方便。

    
      另外，在加工過程（chéng）中，噴淋機構6對工件進行噴淋，起到清（qīng）潔、潤滑、降溫的效果。圖2所示為本設（shè）計工具磨床作業圖（tú）。
 
 

       圖2 新型（xíng）五軸聯動數控工具磨床作業圖

     
      4、結（jié）束語

      冠億精密工業（昆山）有限公司作為一（yī）家座落於江蘇（sū）省昆山（shān）市的高新技術企業，長期（qī）致力於精（jīng）密工具、非標機（jī）及相關專（zhuān）用設備的研（yán）發和生產，本新型五軸聯動數（shù）控工（gōng）具磨床已投入生（shēng）產使用，生產出來的產品精度高，倍受客戶的青睞。

   
      參考文獻：

      【1】喬（qiáo）順成，竇曉牧（mù）. 5軸數（shù）控刀具磨床的結構分析（xī）. 數（shù）控機床與自動化技術專家論壇（tán）. 2015.
      【2】李淩祥. 五軸聯動數控工具磨床的研發. 金屬加工，冷加工. 2014（20）：46-48.
      【3】崔建昆（kūn），範灝，奚偉辰，盧強，張（zhāng）立陽. 五軸聯動數（shù）控工具磨（mó）床工作台運動方案與結構設計. 機械工程（chéng）與自動化. 2011（4）：209-211.

      作者簡介：
   
      李朝欽：男，中國台（tái）灣籍，1971年2月生，現任（rèn）冠億精（jīng）密（mì）工業（昆山）有限公（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。