随着各类排屑机的普遍使用,将加工后产生的大量切屑集中处理或再利用已不是难事,但依然有部分切屑滞留在机床各处,仍需要人工进行清理保养。在提倡设计简约化及尽可能减少人工成本的今天,如何简便快捷地集中切屑并将其顺利导入排屑装置中是亟待解决的问题。因此,本人分析了机床切屑无法有效集中的问题且进行了关于机床中易清洁型结构的试设计。
1.导致切屑分散的原因
在对工件切削加工过程中切屑的分散飞溅和不可控性导致切屑很难有效集中,主要有以下两点原因。
1.1.切屑的形状
切屑的形状主要有三种。碎片或颗粒状的由于重力较轻,容易到处飞散,很难顺利向下落;较短切屑一般比较平整光滑,又稍带重量,相对容易自主下落,困扰不大;较长的切屑由于多是车床、铣床加工出来的,呈带状、易打卷,经常绊挂在零部件上或彼此缠绕成团堵塞排屑通道。
1.2. 对工件的加工方式
在对工件进行钻孔或扩孔等加工方式时,切屑大多集中在加工孔端或刀头处,不会四散飞溅,比较容易集中切屑;但对工件进行车削或铣削加工时,由于刀头快速切削工件表面,导致切屑落点十分分散,不易集中切屑。
由于加工方式及材料选择,切屑的飞散不可避免,因此将飞散切屑有效集中的问题只能从其他方面入手。
2.影响排屑效果的因素
在切削过程中产生的切屑并不能顺利地直接导入排屑装置,影响其排屑效果的主要有以下几点因素。
2.1. 排屑通道中孔洞或凹槽的存在
在切屑向下进入排屑机的过程中,机床支承面及向下排屑通道中存在大量螺钉孔沉孔及零件与零件配合中的凹槽,致使部分切屑滞留在空洞凹槽内无法顺利落到排屑机上,且长期堆积的碎屑易进入机床内部影响使用精度、操作安全及产品寿命。
2.2. 夹具结构复杂
不论是装夹工件或引导刀具的夹具,目前都以通用的可调夹具居多,如车床上的三爪或四爪卡盘,在装夹使用过程中爪与爪之间势必会有缝隙,夹具的调节阀与轴承之间也会存在缝隙,这就导致切削加工过程中切屑易挂留在夹具上,无法顺利落下,不及时去除亦影响加工精度。
2.3 .支承面面积过大且无倾角
夹具支承面通常都是较为平整的面板,面积过大必然会滞留更多的切屑,水平的面板致使滞留在上面的切屑无法继续下落,切屑容易快速堆积,而经常清理支承面板又会浪费大量人力导致工作效率下降。
2.4. 排屑通道的分散
目前部分机床的排屑方式是任由切屑自由的落到只有固定面积的排屑机上,没有一条确定的通道集中通向排屑机表面,这会让部分切屑落在排屑机周围的空间,很难进行清扫。
若能集中解决影响排屑效果的几点因素,集中切屑经由一条通路顺利运到排屑机上以便整合回收,便可有效提高工作效率及节约人工成本。
3.易清洁型结构的试设计
总结以上种种弊病,证明一套能够有效集中切屑并将其顺利导入排屑装置的结构是被需要的,易清洁型结构的出现可以帮助企业提高生产效率,降低人工成本,甚至可能提高加工精度,减少日常清理维护的次数。
3.1. 易清洁型部件的提出
针对切屑四散飞溅的问题,在加工过程中无法避免,故提出保证操作空间的情况下安装一个桶状罩子,在操作过程中闭合以拦截飞散到四周的切屑,将其集中起来一并落下。在罩子的某一端加装一个形状与罩子匹配的绒毛刷,在加工过程完毕后自动扫过整个罩子,使由于电磁力或沾有冷却液或机油的切屑能被扫下来,完成飞散切屑的集中处理后再自动打开。
针对空洞及凹槽的问题,应整合机床设计,将某些断面或部件联合起来形成整体,必要的螺钉孔上加盖,使机床内部空间尽量完整平滑,设计更加简洁美观。
针对夹具结构问题,目前市面上有专为某一工件的某道工序而专门设计的专用夹具,其结构紧凑,操作迅速,不宜挂屑,可以保证较高的加工精度和生产效率,但当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废,故此问题可置日后探讨。
针对水平面板及排屑通道的问题,首先要尽量缩小面板面积,让其显得更加玲珑有致而不笨重;其次将两侧面板向中心倾斜以帮助切屑的顺利滑下不滞留;最后将面板及排屑通道整合起来,为切屑创造一条固定通路集中通往排屑机,保证了切屑的有效收集率。
3.2 .易清洁型结构的整合
根据以上针对某一问题的解决方案,试将其整合成为一套可供深入设计的易清洁型结构方案。
针对一台普通的水平方向进刀的数控车床,在装夹完所需刀头及工件并设定程序后,一个半圆形透明罩便从中轴两侧抬起闭合,封闭了切屑从左右及上方飞散的通路。工作轴下方是向中心倾斜的光滑面,面板逐渐过渡成为垂直方向,在面板底端直接连接排屑机以便将切屑顺利且有效的倒到排屑机上。加工完成后,在整套整合结构的一端会有一条完全贴合的毛刷水平刷过,将吸附残留在透明罩及机床内壁的切屑扫除干净落至排屑机。整个过程完毕后透明罩自动打开。
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