折叠式换刀器的制作

郄伟 刘玲 雷彪

摘 要：随着数控技术的发展，数控铣床被越来越广泛的应用，铣床的换刀器的应用也越来越平凡。但是传统换刀器需要固定在桌子上才能进行铣刀的更换，因而造成了换刀器不可移动的问题。这个问题在数控技能中会显得尤为突出。竞赛选手在外地参赛，会因为比赛场地大，换刀器位置固定，且换刀器个数有限，造成有限的比赛时间内因为换刀而占用一部分。所设计的这款可携带的新型换刀器，创新性的采用了折叠方式使换刀器不仅实现了移动方便，而且收纳自如。

关键字：换刀器；折叠式

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.21.105

1 换刀器的国内现状

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有自动换刀、一次性进行多道工序加工的加工中心、车削中心等。

数控铣床是机床设备中应用非常广泛的机床，它可以进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还可以钻削铣削、镋削、螺纹切削等孔加工。由于数控铣床越来越广泛的应用，铣床的换刀器应用越来越平凡，但是传统换刀器需要固定在桌子上才能进行铣刀的更换，因而造成了换刀器不可移动的问题。

这个问题在数控技能比赛中会显得尤为突出。竞赛选手在外地参赛时，第一因为比赛场地面积一般都很大，但它的换刀器都在固定的地点，当比赛中途需要换刀的时候需要从自己的机床走到换刀器放置地点，这需要一定的时间；第二换刀器的个数是有限的，当多个选手都要进行换刀的时候大家需要排队使用，但大赛却是争分夺秒的，势必会造成有限的比赛时间内因为换刀而占用一部分，也许就在换刀所浪费的时间内有一位选手会超过我们。出于在技能竞赛中节约加工辅助时间的考虑，目前国内许多院校在自制可携带的换刀器，但其支架结构多为十字支撑，在使用前需要安装、使用后再进行拆卸。因此本文设计了一款可携带的新型换刀器。

2 新型换刀器的制作

2.1 确定制作方案

新型换刀器的设计主要满足两个要求：①稳定；②方便携带。因此，在换刀器的支架结构上我们选择三角形支架以实现“稳定”的要求；并经过不断讨论，最终确定“折叠式”以达到“方便携带”的要求。使用厚度10mm的长方形钢板做成三角形支架，在各部分连接处的地方使用合页方式连接，以解决它拆装的麻烦，同时因为是三角支撑，结构稳固，减轻了支架的摇晃程度。

2.2 确定加工材料

从使用寿命的角度考虑，材料选用10mm厚的45#钢板：

900*80*10，2块，用作加工换刀器支架的两侧支撑板；

300*80*10，2块，用作加工换刀器支架的地板；

150*150*50，1块，用作加工换刀器。

2.3 制作新型换刀器

2.3.1 换刀器的加工

（1）绘制换刀器的三视图。

为了保证此款换刀器的通用性，我们对实训基地正在使用的传统换刀器进行了测绘，并利用CAD软件绘制了换刀器的三视图，如图1所示。

（2）绘制换刀器三维实体图。

利用CAXA软件绘制换刀器三维实体图，如图2所示。

（3）编辑换刀器的数控铣床加工程序。

%0001

N1 G54 G0 X45 Y45 S1000 M03

N2 Z100. M08

N3 Z10.

N4 G01 Z0. F600

N5 Y45Z-0.8

N6 X-45 F1000

N7 G02X20.5Y45Z34.5R20.5

N8 G01 Z2

N9 G02X33.47Y45 Z-5R33.47

N10 G01 Z2

N11 G01 X-8 Y11.55 Z-34

N12 Y11.55 Z-0.8

N13 X-8 F1000

N14 X-9 Y6.55 Z34

N15 G01 X-8 Y6.55 Z-34

N16 Y6.55 Z-0.8

N17X-8 F1000

N18 G01 X8 Y6.55 Z-34

N19G01 X8 Y6.55 Z-34

N20Y6.55 Z-0.8

……

2.3.2 换刀器支架的加工

（1）设计支架的结构方案，由于支架材料为钢板，质量较重，为了方便携带，尽量减轻装置的重量，所以在钢板上做了镂空工艺处理，镂空图形为可紧密布置的三角形，如图4所示。

（2）绘制三维图并加工。

利用CAXA软件绘制三维实体图，并生成加工程序，以下为部分加工程序。

图5所示为加工出的支撑板实物图。

图5 支架实物图 图6 折叠式换刀器实物图

2.3.3 换刀器的组装

（1）加工好的钢板、换刀器，在其连接部分打孔；

（2）用合页将4块钢板连接固定好，形成换刀器的支架；

（3）用螺丝将支架的2块侧板与换刀器两侧连接在一起，组装后的新型换刀器如图6所示。

2.4 成品检验

将制作并组装好的折叠式换刀器带入实训基地进行检测，测试折叠式换刀器的连接、折叠是否牢固、方便。

（1）将折叠式换刀器放置于平坦的地面并支撑好；

（2）模拟换刀过程；

（3）调整支架角度，找到最佳换刀角度。

经过在实训基地的检验与随机测试，在携带、使用、轻便、支架摇晃程度等方面实现了预期效果，并得到了数控加工实训教师的肯定。

3 特色与创新

此款新型换刀器的换刀部分与常见换刀器完全相同，主要将换刀器的支架创新性的采用了合页连接而实现了可折叠，因而解决了两个问题。第一，因为传统换刀器不可移动，加工者在换刀时，势必将一部分时间花费在往返于机床和固定着换刀器的工作台之间，此款换刀器可在机床旁边，节约了加工人员从机床到操作台的行走时间，提高了工件的加工效率；第二，因为此款新型换刀器在支架结构上创新性地采用了可折叠的方式，使其不仅携带方便，而且不必每次拆装，通过折叠就可方便带走。

参考文献

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