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摘要：随着经济的发展，数控车床技术也在不断的发展。数控车床的自动断屑技术在一定程度上提高工作效率和工作质量。但是，由于经济性、适用性等方面的因素，导致数控机床自动断屑装置难以满足企业的实际需求，影响了企业的使用率。本文结合数控车床自动断屑装置的相关内容进行分析，采用负压方式对排屑系统进行研究和改进，使断屑装置在实用性及安全性方面发挥最大作用。
关键词：数控机床；断屑装置；排屑
引言
1自动断屑装置的简要概述
随着科学技术的日益进步，现在的自动断屑装置对数控机床切削航空航天等精密的零件无法满足断屑需求，断屑装置无法准确对废屑进行切断和排出，作业人员只能弃用或半弃用断屑装置，而改为手动钩除，以确保零件不受损坏。其原因主要是断屑装置均为被动等待废屑，但是由于韧性好，工件刀具旋转等多种原因，废屑无法到达断屑装置而随工件或刀具转动损坏或划伤工件。与此同时，切屑排出空间有限，所以容易发生堵塞现象，不仅影响刀具寿命，还对已加工表面造成影响，如果处理不当，将会造成加工过程的突然中断，而中断后重新对刀会大大影响材料直线度，更甚者造成刀具崩刃。因此自动断屑装置障碍始终是影响数控机床技术发展的难题之一。有关断屑装置的研究和改进需要注重对切削方式、排屑方式等各环节的协同研究和改进。目前有研究提出采用变化切屑截面积的方法，使其切屑厚度及切屑截面积将产生周期性的腰形变化，避免窄的地方应力较集中，切屑折断。本文针对目前断屑装置适用性及安全性问题，通过对数控车床断屑方式的研究，针对排屑方式进行研制和改进，使其在适用性和经济性方面有所改善。
2数控机床自动断屑装置设计的理论研究
2.1断屑方式
通常所说的断屑，就是将一定长度的材料通过切削的作用进行折断，一般情况下的断屑作业大多会在一定程度上影响切削的卷曲程度，当卷曲程度超过一定限制后就会自动折断。目前，比较常见的断屑方式有以下几种：工件阻碍型、蜗卷型、后刀面阻碍型和横向卷曲型。
图1 断屑方式
2.2负压效应对排屑和断屑的双重作用
增加负压系统后，排屑通道的压差就会增加，进而产生抽吸力。抽吸力直接作用于切屑，加快切斜的排出，确保切削被主动抽出。负压效应对切屑产生的抽吸效果与切削区高压油对切屑的推动效果相结合，很容易将切屑顺利的排出。若仅从排屑的角度来看，在同样的排屑能力下，带有负压装置的机床对其输油器输送切削液的压力要求可明显降低。[8]同时，负压也会作用于切削区处的切屑，切屑两面将会形成一定压力差，从而增强切削液对切屑的冲击作用，切屑在此冲击作用下，很容易被拉直或拉断，当其拉力大于切屑所能承受的极限拉力时，切屑将被拉断，所以负压抽屑装置不仅对排屑起到明显的作用，而且对断屑也有很大的影响。因此可以在负压抽屑装置的基础上进行改进，通过改变负压通道内的流量来改变射流速度，从而改变压差，使压差呈现脉冲式周期性变化。排屑抽吸力便会呈现脉冲式变化，不易堵屑；同时，切屑两面的压力差也会周期性变化，在其最薄弱处产生较大的冲击力，利于断屑。
3负压抽屑装置的改进设计
3.1变负压对断屑及排屑的影响
1）变负压是在工艺基础上对切削前后两侧压力进行改变，使其超过切削的承载能力，进而完成断屑任务。变负压对切屑而言其产生的压差是不固定的，当切斜的曲率越大时，断屑更容易。2）变负压对排屑的影响变负压所产生的抽吸力是一个变量，切屑在排屑通道中所承受的冲击力会发生变化，切屑在一松一紧的状态下不易堵塞。
3.2负压抽屑装置的改进设计
为了提高负压抽屑系统的效率，可以在负压抽屑装置的负压通道中添加一个可改变其射流流量的变流器，并在前喷嘴处加入转轴，将其改装成可转动式的结构，从而实现高速钻削。1）变流器的结构设计：变流器必须改变负压通道中的流量，才能达到最终目的，而管道中的流量是不可能因为截面面积的大小而改变，也不会因为截面方向的改变而改变。[8]2）可转动负压抽屑装置的设计：在原有负压抽屑装置的基础上进行结构改进，使其切削液前喷嘴具有可转动的效果，以适应刀具的转动。对切削刀具夹紧部件而言，是通过压套完成对构建的挤压，进而加紧切削刀具；可以在转轴上设置相应的轮槽，通过皮带的作用直接带动切削刀具旋转，并且可以通过控制电机的转速实现对刀具转速的控制；轴套与定位套主要用于深沟球轴承与推力球轴承的定位；因为负压抽屑装置是在高压环境下工作的，为了保证其密封性，在部件之间可以均采用O型密封圈或密封垫片进行密封。
3.3油路改进设计
排屑通道中油路的作用是将切削液顺利输送到切削区并将切屑推送出排屑通道，其压力和流量只要能达到排屑要求即可。通过负压通道中的油路作用，可以在切削刀具底部形成较大的负压，帮助切屑更快的进入到切削刀具圆形内腔中，提高通道的畅通性，避免出现堵塞的现象。油路系统可以采用定量油泵供油，压力和流量分别由溢流阀和调速阀、变流器来控制。
结语
同其他切削加工一样，断屑的控制是一项技术难题，尤其是有效断屑问题。随着现代制造业自动化水平的提高，越来越多的数控车床和加工中也出现在生产线上不折断的乱屑会刮伤加工表面、造成机床主轴故障，甚至导致生产安全、较低生产效率等问题，因此，生产线上的数控机床就需要自行断屑。本文结合自动断屑装置基本概念，对数控机床自动断屑装置设计的理论进行研究，并以油路改进设计和负压抽屑装置的改进设计为例进行了说明，突出了加强对自动断屑装置的改进研究，对数控机床的发展的重要意义。以后若在精密数控机床中增加机械手辅助排出未被切断的废屑，将更能减少切削碎屑对加工工件的影响。
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论文作者:畅巍
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/17
标签：切屑论文; 装置论文; 负压论文; 刀具论文; 数控机床论文; 油路论文; 变流器论文; 《基层建设》2017年第18期论文;