一种滚齿机高低速尾架的设计与应用

王 妮，韩彦科，陈建芳

（秦川集团（西安）技术研究院有限公司，西安 710018）

0 引言

尾架是机床的重要部件之一，它在机床上起到了关键作用。在加工轴向尺寸比较大的轴类零件时，由于切削力的作用，需要利用尾架的顶紧力对加工零件进行轴向顶紧，以此来定心，提高零件装夹的可靠性，减少零件轴向跳动以及径向偏移，保证工件的加工精度。滚齿机常用的尾架结构，一般是采用导轨加液压油缸的方式进行驱动，根据切削力大小，选定缸径大小不同的液压缸。当液压缸下降时，尾架顶尖沿着两侧直线导轨下降，直至尾架顶尖接触到工装夹具上的工件，然后保持液压力，顶紧工件。在完成齿轮加工后，液压缸上升，顶尖脱离工件，上升至指定位置，机床开始执行下一步指令，尾架顶尖为下次加工准备[1]。

在实际加工生产应用中，为了节省齿轮加工时间，提高齿轮加工效率，我们会将尾架下降速度提高，使尾架快速下降，这也意味着尾架顶尖和工件接触的时候，有较大的冲击力，会对工件产生一定程度的破坏，影响齿胚的完整性及下一步工序的正常进行；在调减气缸下降速度，使尾架接顶尖接触到工件，冲击力减小时，整机加工节拍时间又会增加，齿轮加工效率降低[2，3]。本文论述的滚齿机高低速尾架的设计及应用，结构简单，经济适用，可操作性强，可以有效解决现场加工问题，也提高了齿轮加工效率。

1 尾架结构及高低速原理

滚齿机尾架结构如图1 所示，轴测图如图2 所示，尾架立柱1 上固定导轨座2，导轨11 及液压缸3安装在导轨座2 上，液压缸3 下降时，带动滑块10、顶尖结构15 及开关挡板座9 实现向下运动，开关挡板5、开关挡板6、开关挡板7 在顶尖运动到不同位置触发不同接近开关，可根据工件长度及用户需求上下移动调节开关挡板位置，开关安装板8 固定在导轨座上2，接近开关4 作为尾架顶尖退回上限位时的限位信号，接近开关12 作为尾架顶尖开始减速时的限位信号，接近开关13 作为尾架顶尖到达下限位时的限位信号（即顶尖接触到工件表面时的位置），接近开关14 作为安全位置限位信号，触发后，系统自动报警、急停，接近开关也可以根据工件长度及用户需求上下移动调节[4，5]。

图1 尾架结构原理图

图2 尾架轴测图

尾架高低速控制原理如下：接收到控制程序指令，尾架需要下降时，液压缸进油，液压缸3 带动顶尖15 及开关挡板5、6、7 开始快速下降，在开关挡板6 触发到接近开关12 时，电磁节流阀断电，尾架顶尖开始减速下降。在尾架顶尖减速下降过程中，开关挡板5 也可能会再次触发接近开关12，电磁节流阀设置为常开，减速状态不发生改变。尾架顶尖继续下降至下限位，直至顶紧工件时，开关挡板6 触发接近开关13，系统开始下一步工序。在机床进行调试的情况下，工件没有装夹，顶尖可能会过下限位后持续下降，当开关挡板7 触发接近开关14 时，系统报警、急停。在完成加工后，电磁阀换向，顶尖开始上升，直至开关挡板5 触发接近开关4，尾架顶尖停止上升，等待下次加工指令[6，7]。

本高低速尾架地实现，除必须的机械结构及接近开关外，还包括液压系统及控制器，其中液压系统包括连接的油箱、油泵、换向阀、减压阀、节流阀及单向阀等[8，9]。换向阀选择三位四通阀，与进出油管连接，可以根据加工工件轴向尺寸，使液压缸可以在任意位置上停止运动，并且处于保压状态；尾架减速动作通过电磁节流阀来实现。

2 尾架高低速控制

尾架高低速主要是通过控制进出口液压油大小来实现的，其液压原理图如图3 所示。

图3 高低速尾架液压控制图

图3 中，P 为系统输入液压油管路，T 点为系统输出液压油管路，在液压油通过P 进入到减压阀9时，可以实际工况，调节到需要的压力，通过压力表8来显示。电磁阀YV2 通电，YV3 通电，YV1 断电，尾架开始快速下降。输入液压油通过单向节流阀3 进入到液控单向阀5，液控单向阀5 可以使输入液压油进入电磁节流阀6，然后通过A 点进入液压缸，推动液压缸带动尾架顶尖下降，还可以将液控单向阀4打开，使液压油经过B 点进行回油，输出液压油经过单向节流阀2，可以达到输出油流量控制的目的。在尾架开关挡板6 触发到接近开关12 时，电磁节流阀YV3 断电，流经A 口的输入液压油通过电磁节流阀6 的调速阀，达到了降低尾架下降速度的目的[10]。

当在工件加工完成后，系统接收到需要尾架上升的指令时，YV1 通电，YV2 断电，YV3 断电，A 口为输出液压油，B 口为输入液压油，输入液压油经过单向节流阀2 和液控单向阀4，进入B 口时，液控单向阀5打开，使液压油经过A 点进行回油，输出液压油经过单向节流阀3，可以达到输出油流量控制的目的。

3 应用情况

此种尾架结构及控制设计，广泛应用于本公司自主研发的产品YK3132 数控滚齿机，YK3126 数控滚齿机等精密数控机床。该滚齿机高低速尾架工作稳定可靠，可调节范围大，几乎能满足目前所有客户所加工零件的滚削需求，客户反馈良好。

4 结语

该滚齿机高低速尾架通过接近开关及多种电磁阀控制其顶尖上升下降速度，使得在加工过程中，既不影响加工节拍时间，也可以有效地保证工件不受冲击力地损坏。高低速尾架技的结构及控制设计，经济适用，可操作性强，实现了自动化控制，提高了工作效率、加工质量及稳定性，可在其他类数控机床推荐应用。