专利名称：气动控制分级进给风动动力头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用压缩空气作为进给运动动力的风动动力头，包括用压缩空气和风马达实现主运动的全气动风动动力头和用电动机实现主运动的电传动风动动力头，特别是一种采用气动控制的能实现分级进给的风动动力头，风动动力头是金属切削机床的一种通用动力部件，可用于钻孔、攻丝、铣槽、抛光等用途。气动控制分级进给风动动力头特别适用于小孔深孔钻床。
国内外现有风动动力头典型产品有英国Deseutter公司的电传动风动钻削动力头，日本Sugino公司的电传动风动动力头和我国大连组合机床研究所设计的LHF系列全气动风动动力头和电动动力头。(《组合机床与自动化加工技术》杂志1985年第6期31～34页和1987年第64～69页)。风动动力头的型式有圆柱固定式和滑套式两种。其中滑套式风动动力头采用由气动元件组成的气动控制器控制动力头本身的进给气缸推动进给活塞和滑套实现进给运动。工作进给的速度由液压阻尼器控制和调节，因此可以不用动力滑台。有的风动动力头上各气动元件分别安装在动力头的各个部位，并连接成气动控制回路，起着与气动控制器相同的作用。
现有技术中用于动力头分级进给控制的技术有用电磁挡铁和行程开关的电气控制以及液压控制、气动控制和通过控制刀具的扭矩实现分级进给等方法。(大连组合机床研究所编，《组合机床设计》第一册第2章，机械工业出版社，1975年)目前实际用于风动动力头分级进给控制的方法是刀具扭矩控制，其中弹簧式机械离合器扭矩控制装置用于小孔深孔钻削时，由于刀具的扭矩太小，控制精和灵敏度不足，工作不可靠。发明专利公报4卷25期公开了哈尔滨工业大学金长善等设计的“微孔钻削微扭矩监控装置”(申请号87104756)，采用DWZ－1型微机控制微孔钻削的扭矩，实现进给自动化，技术比较复杂，成本较高。此外，潍坊柴油机厂陆曜民在“喷油器体深孔加工工艺”一文中介绍了采用液压系统对直径2.5mm深孔进行定程进给控制的方法，这种方法对于风动动力头并不适宜(1989年10月油泵油嘴冷加工工艺学术会议论文)。
本实用新型的目的是提供一种适用于小孔深孔钻削等多种用途的采用气动控制和气动分级进给进给机构的风动动力头。
本实用新型的技术内容是采用一个随动力头主轴滑套一起往复运动的随动气缸部件控制动力头的分级进给运动。该随动气缸部件由随动气缸、随动活塞、随动挡铁和放气阀等组成。随动气缸部件由夹持架安装在风动动力头上，安装位置和现有技术中安装液压阻尼器的位置相同。气动行程阀安装在动力头体上，行程阀的状态由随动挡铁控制。本实用新型对现有技术中控制进给气缸活塞运动的气动控制系统进行了改进，取消了普通风动动力头上控制工作进给速度的液压阻尼器，增加了由节流阀、延时阀和双稳、非门等气动逻辑元件组成的气动分给控制器，实现了对进给气缸和随动气缸部件的控制，能够调节和控制动力头的快进、快退和工作进给运动，并能控制进给运动的速度和分级进给中每次工作进给的时间，达到控制分级次数和调节分级进给行程的目的。
风动动力头，特别是适用于高速轻切削的设计结构紧凑的自驱动滑套式风动动力头，由于本身尺寸较小，不能安装常规的行程开关等元件实现电气控制。采用液压控制需备有液压油泵、液压油缸和液压控制装置，制造精度和生产成本较高，不适用于风动动力头。而且现有的机械式扭矩控制装置用于小孔深孔钻时工作不可靠，容易断钻头。如采用小型扭矩传感器和微型计算机控制则技术复杂，成本较高。因此本实用新型和现有的分级进给控制技术相比具有结构简单、工作可靠、调整方便、成本较低等优点，适合用于风动动力头的分级进给控制。
图1是动力头进给运动工作循环图。
图2是采用气动控制分级进给风动动力头的小孔深孔钻床示意图。
图3是随动气缸部件及气动控制系统图。
以下结合附图详细说明本实用新型的实施例。
图2是一台采用气动控制分级进给风动动力头的小孔深孔钻床。图中的风动动力头包括动力头体〔1〕、马达〔2〕、主传动机构〔3〕、主轴〔4〕、滑套〔5〕、进给气缸〔6〕和气动控制器〔8〕。马达可采用电动机或风马达，最好选用小惯量的专用三相异步电动机。电机的配置型式有图示的下置式和尾置式(电机和主轴在同一轴线上)两种。常用的主传动机构是齿轮传动或齿形皮带传动。主轴〔4〕由传动轴经键或花键传动。主轴转速为1000～20000rpm。钻孔直径范围0.5～10mm，动力头的进给运动由进给气缸〔6〕中的活塞带动主轴〔4〕和滑套〔5〕作往复运动实现。主轴上装有刀具〔7〕(例如钻头)。进给气缸采用气动元件组成的气动控制器〔8〕调节和控制。气动控制器〔8〕的内部结构和气动工作原理属现有技术，在“LHF－63D型滑套式电传动风动动力头”一文中已有完整的说明(《组合机床与自动化加工技术》1985年第6期31～34页)。浙江省象山精密机械设备厂按大连组合机床研究所图纸生产的风动动力头上采用了这种进给气缸和气动控制气路，已有商品在市场上公开销售。风动动力头经支架〔10〕安装在床身〔11〕上。用于控制分级进给的随动气缸部件〔14〕经夹持架〔15〕和风动动力头的滑套〔5〕固定连接，与主轴和滑套一起作往复运动。气动行程阀〔16〕和快退行程开关〔17〕分别安装的动力头体〔1〕的不同位置上。深孔钻床采用由气动元件组成的气动分级进给控制器〔9〕和气动控制器〔8〕一起调节和控制进给气缸〔6〕与随动气缸部件〔14〕，控制风动动力头的快进、快退和分级工作进给运动。
图3中随动气缸部件〔14〕由随机气缸〔18〕、随动活塞〔19〕、随动挡铁〔20〕、放气阀〔21〕和螺母〔28〕组成。气动控制器〔8〕上设有下列气动控制信号输入或输出的接口A原位接口动力头滑套处于原位时，该接口有气压输出。
B向前接口向该接口输入气压时动力头滑套前进。
C前位接口动力头滑套由前进转入后退时，该接口有气压输出。
D向后接口向该接口输入气压，动力头滑套就后退。
E进给排气接口动力头滑套前进时该接口作为排气口。
气动分级进给控制器〔9〕由一个双稳元件〔22〕、两个非门元件〔23〕及〔24〕和延时阀〔25〕、节流阀〔26〕等气动元件组成。分级进给控制器〔9〕的气路如图3表示，分别与气动控制器〔8〕上各个接口连接，并且有气路与行程阀〔16〕和随动气缸〔18〕相连。气动控制系统由气源〔27〕供给压缩空气，工作气压0.5±0.1MPa。调整节流阀〔26〕能控制工作进给运动的速度。调节延时阀〔25〕能调节和控制分级进给运动中每次工作进给的时间(秒数)。(见图3)。
气动控制分级进给风动动力头的工作原理如下(参见
图1和图3)(1)第一次快进(KJ1)动力头滑套位于原位0。当双稳元件〔22〕的a口输入气压脉冲时，P口与S1口接通，气压控制器〔8〕上的原位接口A输出的气压经双稳元件〔22〕进入向前接口B，压缩空气进入进给气缸〔6〕推动活塞使滑套〔5〕快进。同时随动气缸部件〔14〕也一起快进。这时排气由进给排气接口B经非门元件〔24〕排出。
(2)第一次工进(GJ1)当随动挡铁〔20〕碰到行程阀〔16〕时快进结束，转入工作进给。这时非门元件〔24〕关闭，排气经节流阀〔26〕排出，改变节流阀的开度可调节工作进给的速度。同时延时阀〔25〕开始记时。本实用新型对每次工作进给的时间实行定时控制，从而间接控制了每次工作进给的行程。
工作进给途中放气阀〔21〕被动力头体〔1〕挡住，接着随动活塞〔19〕的活塞杆端被动力头体〔1〕挡住。随动活塞停止前进，随动气缸〔18〕继续前进，气缸内的空气经放气阀〔21〕排出。这时随动活塞〔19〕和随动挡铁〔20〕相对于随动气缸〔18〕缩进了一定的距离(GJ1－Q)。
(3)第一次快退(KT1)达到预置的时间后延时阀〔25〕发出信号，一路进入向后接口D，使动力头滑套结束工进转入快退。另一路进入非门元件〔23〕的a口，使前位信号不能进入双稳元件〔22〕。这时气动控制器〔8〕使风动气缸〔6〕中的活塞带动滑套〔5〕快退至原位，随动气缸〔18〕也一起退回。而随动活塞〔19〕和随动挡铁保持相对缩进的位置不变。
(4)第2次快进(KJ2)动力头滑套退回原位后，原位接口A输出的气压再次经双稳元件〔22〕进入向前接口B。滑套〔5〕再一次快进，由于随动挡铁〔20〕已经缩进了一定的距离，因此随动挡铁碰到行程开关〔16〕时滑套及刀具的位置比上一次快进前移了。因此第2次快进的行程大于第1次快进，KJ2＞KJ1。第二次工进开始时(即快进结束时)的滑套位置与上一次工进结束时滑套位置的差距等于切入量Q。
(5)第二次工进(GJ2)当随动挡铁〔20〕碰到行程阀〔16〕时开始第2次工进。这时延时阀〔25〕开始记时，刀具先前进距离Q，然后才开始实际切削。第2次工进途中当随动活塞的活塞杆端被动力头体〔1〕挡住时，随动活塞〔19〕和随动挡铁〔20〕将再次缩进一定的距离(GJ2－Q)。
(6)第2次快退(KT2)当延时阀〔25〕达到预置的时间后就发出信号转入快退，如此循环往复。如果在最后一次工作进给过程中尚未达到预置的时间时夹持架〔15〕就已经碰到了装在动力头体〔1〕上的快退行程开关〔17〕，则气动控制器〔8〕使动力头滑套〔5〕立即转入快退。这时非门元件〔23〕没有被延时阀〔25〕封闭，前位接口C输出的信号经非门元件〔23〕进入双稳元件〔22〕的b口使双稳切换，P口与S0口接通。当动力头滑套〔5〕退到原位时，原位接口A输出的气压经双稳元件进入随动气缸〔18〕使随动活塞〔19〕和随动挡铁〔20〕复位。
分级进给的级数可按工艺要求调整为两级或多级。随动挡铁〔20〕在随动活塞〔19〕的活塞杆上的位置可以调整，调整好后用螺母〔28〕紧固。行程阀〔16〕的位置和随动气缸部件〔14〕在夹持架〔15〕中的轴向位置都可以根据工艺需要进行调整，以便得到工艺规程所要求的进给行程和切入量Q。
权利要求1.一种风动动力头，包括动力头体(1)，马达(电动机或风马达)(2)，主传动机构(3)，主轴(4)，滑套(5)，进给气缸(6)和由气动元件组成的气动控制器(8)，其特征是A.所述主轴(4)与滑套(5)上有一个经夹持架(15)和滑套(5)固定连接的随动气缸部件(14)，B.该随动气缸部件的构造是在随动气缸(18)内装有随动活塞(19)，随动活塞上装有随动挡铁(20)，放气阀(21)和螺母(28)，C.随动气缸(18)经管路与气动控制器(8)相通。
专利摘要本实用新型是一种气动控制分级进给的风动动力头，可作为机床通用部件用于钻孔，攻丝，铣槽等用途，特别适用于小孔深孔钻床，它的特征是有一个固定在动力头主轴滑套上的随动气缸部件，随动气缸部件由随动气缸，随动活塞，随动挡铁和放气阀组成。通过随动气缸和由气动元件组成的气动控制器能实现分级工作进给控制。优点是结构简单，工作可靠，调整方便。
文档编号B23Q5/00GK2068032SQ8922025
公开日1990年12月26日 申请日期1989年11月25日 优先权日1989年11月25日
发明者王亚伟, 钱音瑶 申请人:机械电子工业部无锡油泵油嘴研究所