数控旋压机平刀架的改进

罗昌辉++魏小红

一、旧刀架工作原理及缺陷分析

1.工作原理

以下是一款数控旋压机用平刀，其实物如图1-1所示。

由于在产品生产中的产品存在多样性，生产中发现这款平刀架在生产有直壁台阶小圆弧过渡的零件时，如在生产如图1-2所示的DD025吊顶射灯灯罩时，只要平刀加工到台阶面时，便会在台阶连接处压出一道凹痕，严重时甚至产生压裂的情况如图1-2所示，严重影响了产品的表面质量，达不到客户的要求甚至造成工件的报废。

2.挤伤开裂原因分析

由于刀架在工作过程中合金刀头与刀架旋转块旋转中心成三角形位置关系，当刀架绕旋转中心旋转一定角度后，合金刀头就会沿纵方向发生一定量的相对位移。合金刀头贴合工件表面，对工件做挤压修光加工，使工件表面达到较高的质量，而当加工到工件台阶面时，合金刀头与工件台阶面直壁面的瞬间，刀架受力情况发生变化，刀头绕旋转中心发生旋转，使合金刀头发生位置形成变化，对工件表面产生挤压现象，如上图所示在工件表面留下凹痕，影响工件的表面质量。

二、刀架的改进

针对以上问题，通过讨论研究并查阅大量设计资料，对以上刀架进行了相应改造。改进后对工件的加工效果得到了很大的改善，满足了客户对工件表面质量的要求，又降低了产品的废品率。对此，在新刀架完成之后做了新旧刀架生产对比试验，试验对比结果显示新刀架比原刀架废品率降低了28%。

改造后的刀架结构及实物如图2-1所示：

改进后的刀架主要由两部分组成，压力调节機构（图2-2），刀头旋转机构（图2-3）组成，压力调节机构通过连接杆经风铜焊技术与刀头旋转机构固定连接。在工作过程中，压力调节装置可以调节刀头与工件之间的压力大小，刀头旋转机构可以使刀具绕旋转轴中心做一定角度的旋转。这款平刀改进成功后，在实际生产中充分发挥了它的优势，不仅解决了一直以来旋压痕难以解决的难题，而且避免了旧刀架出现的挤伤工件表面情况的出现，有效提高了产品的表面质量。在使用过程中安装方便，只要将刀架上的六工位刀架连接板放入六工位刀架装刀槽内，锁紧螺栓，在生产过程中通过对刀、刀补设置、试模调压后就可进行批量生产，方便实用。

图2-2为压力调节装置结构图，该机构主要由六工位刀架连接板、压力调节杆 、压力调节螺母、锁紧螺栓、盖板、调压筒、调压弹簧、连接杆、止转螺栓组成。压力调节机构通过连接杆将压力传递给刀头旋转机构。止转螺栓的设置则避免了刀头旋转机构在加工过程中由于受力而发生的旋转。

在生产过程中，该刀架通过六工位刀架连接板连接到机床的六工位旋转刀架上。如果没有压力调节装置，整个刀架和六工位旋转刀架成刚性连接，压力不可调节，如果加工过程中刀具与工件之间的压力太大，就会造成工件过于贴膜，使产品表面出现严重波浪纹甚至是开裂，造成工件报废；而压力太小，又不能达到修光目的，不能提高工件表面质量。通过该装置可以调节刀具与工件之间的压力大小，压力弹簧选择TF30×16×60矩形压缩弹簧，其压缩载荷为120kg，大于原刀架两根LR12×8×30圆柱压缩弹簧的压缩载荷30kg，满足加工不同材料零件过程中对刀具与工件之间的压力调节。该调节机构中调压弹簧为刀架工作提供压力，通过调节压力调节杆、压力调节螺母，以调节弹簧对连接杆的拉力，最终达到调节刀头对工件表面的压紧力，避免了压力过大或不足而造成的表面质量缺陷。

1 六工位刀架连接板2 压力调节杆3 压力调节螺母4 锁紧螺栓5 盖板6 调压筒7 调压弹簧8 连接杆9 止转螺栓

图2-3所示为合金刀头旋转机构由合金刀头支承轴、限位销、旋转块、蜗卷形旋转弹簧、轴承、支撑筒、合金刀头组成。在刀架安装试模调试过程中，通过调试调节弹簧的预紧力大小，使得合金刀头以合适的位置修光工件表面而又不应受力过大发生过大旋转，影响刀具的工作。

1 合金刀头支承轴2 限位销3 旋转块4 蜗卷形旋转弹簧5、7 轴承6 支撑筒8 合金刀头

其中合金刀头同样用风铜焊技术焊接在支承轴上，其几何尺寸如图2-4所示，由两个加工面组成，两工作面之间通过R2圆弧连接，刀头加工面1对工件进行挤压修光工作；当加工到X方向台阶面时，刀头跟着旋转轴旋转一定角度，以第2加工面完成对工件表面的挤压修光加工。

合金刀头旋转机构可以使合金刀头绕支承轴旋转中心旋转，如图2-5所示为支撑筒零件图，除安装轴承所需要的台阶孔面外，还增加了一个台阶孔位用以安装蜗卷形弹簧，支撑筒通过蜗卷形弹簧与合金刀头支承轴连接，并在支撑筒上开了一个90°的槽。支承轴上设置有限位销以及旋转块，通过螺纹与支承轴固定连接。在弹簧的作用下支承轴可绕支撑筒中心旋转90°。

由于灯罩零件表面多为圆弧面连接，该旋转机构可以使刀头随着工件表面的圆弧变化情况旋转，让刀头以最佳的相对位置对工件表面做修光加工。当加工到工件台阶面时，合金刀头随着受力的变化旋转一定的角度，以第二加工面对台阶面进行加工，旋转后刀头没有发生位移而挤伤工件，在旋转过程中，合金刀头加工面1与2之间随着旋转平稳的完成加工面而转化，使两个面之间能够保证相同的表面质量要求。

使用该平刀进行表面修光加工后的效果对比如下图。仔细看不难看出工件修光前后的表面效果，经过平刀修光之前，工件表面有明显的螺纹状痕迹，平刀修光后，工件的表面均能达到镜面反光效果，达到了客户对表面质量的要求，得到了客户的认可。

三、结束语

该刀架的改进，不仅保留了平刀在生产中增加旋压件表面质量的功能，改进后刀架结构中标准件的选用，简化了整个刀架的维修难度，降低了维修费用，旋转活动块改成选装轴的设计，加大了合金刀刀头的旋转角度，使刀架能适应不同类型零件的加工，增加了刀具的使用范围。

责任编辑朱守锂