石材资讯

异型石材液压切机设计研究

前言

随着石材装饰向着艺术化、多样化发展，各种复杂圆柱曲面异型石材产品的需求越来越多。以往加工圆柱面只是采用圆筒金钢石刀具加工，而对于复杂曲面柱采用手工加工，其加工质量差，加工效率低，劳动强度大。采用数控加工石材圆柱其成本较高。为此采用简单设备装置，设计液压仿形石材切机，可以实现自动化，提高加工效率，降低工人劳动强度，提高加工质量，同时适于大批量生产。

1液压仿形切机的总体设计

液压仿形切机设计主要考虑加工石材回转曲面的工艺性，力求设备结构简单，操作方便，维护容易。同时要求机庆运动系统、电器系统，液压系统，冷却系统，润滑系统协调配合，以完成工件的加工运动要求。

机床主要由主轴箱、尾架、横向溜板、纵向溜板、刀架、丝杠进给变速箱、液压仿形机构等部件组成，其结构简图见图1所示。

工件由主轴箱夹盘及尾架支承并夹紧，并由主轴箱电机通过皮带带动工件回转。考虑到加工不同直径的工作，主轴转速直接通过调整带轮皮带进行二级调速。金刚石锯片安放在刀架主轴上，并由电机直接带动金刚石锯片转动对工件进行切割运动。整个刀架放在横向溜板上，而横向溜板又与液压仿形的缸体连接，由靠模与缸体的触头接触，控制溜板的横向进给深度，靠模可以用其他材料制成，因此加工方便，定位可靠，加工尺寸精度高，非常适用于大批量生产。此外，液压缸活塞与纵向溜板连接在一起，纵向溜板通过螺母与丝杠啮合，电机通过减速箱带动丝缸回转，从而带动刀架纵向进给完成工件轴向切割运动。

图1石材液压仿型切机示意

2液压仿形切机的结构组成

2.1主轴箱机构

考虑石材工件重量大，石材机械主轴箱采用大型自制夹盘，使工件装夹可靠，主轴两端采用双列圆柱滚子轴承支承，以提高主轴的刚度和承载能力。

2.2尾架机构

尾架采用与主轴箱相同的自制夹盘，尾架为了提高轴向承载能力，保障整个加工工件的刚度采用自锁装置，使尾架与导轨间不产生轴向滑动。

2.3横向进给机构

液压缸体与阀体采用焊接方式，使仿形机构成为一个整体，既可形成仿形系统的刚性反馈。缸体与横向溜板采用螺栓连接，活塞杠与纵向溜板也采用螺栓连接从而形成一个整体。

2.4纵向进给机构

纵向进给机构由电机、皮带、带轮、减速箱、丝杠、纵向溜板组成。电机与减速箱之间传动采用V型皮带，传动比为I=3.15，减速箱采用三级减速，使丝杠的转速为巧r/n俪。丝杠支承在机床床向上，丝杠回转，带动纵向溜板完成进给运动。

2.5刀架机构

金刚石锯片直接安装在刀架主轴上，由电机通过皮带带动刀架主轴回转。同时，在主轴架上装有冷却水系统，便于锯片切割时产生冷却作用。

2.6床身机构

床身采用整体铸件，并同时采和双导轨形式，一个导轨供尾座滑动，另一个导轨供纵向溜板箱进给运动。导轨采用三角形与矩形组合，用伸缩式防护罩保护。此外，床身也可以采用焊接结构，但必须保证设备的整体强度和刚度。

3液压仿形加工原理

异形柱面加工需要有三个运动完成，、一是工件的回转运动，完成工件的切向运动，二是沿工件径向运动，由刀架上的横向溜板完成，另一个运动是刀架沿工件的轴向运动，由纵向溜板运动来完成。通过纵、横溜板的合成运动来完成工件的曲线加工，而工件的回转运动完成柱面加工。沿工件的径向运动由液压系统控制，其工作原理见图2所示，靠模固定在床身上，仿形机构安装在机床的纵向溜板上，并随纵向溜板一起作纵向进给运动。缸体固定在刀架上，滑阀与缸体连接在一起。当仿形架开始工作时，控制滑阀的触头还没有接触到靠模，阀芯在弹簧的作用下外伸，使戊增大，戊减小，因而液压缸下腔的压强大于上腔压强，即PIAI>P2A2，在液压缸两腔压力差的作用下，缸体带动刀架向前运动，当触头碰上靠模时，阀芯停止运动，而滑阀体在液压缸体的带动下继续向前移动。当触头碰上靠模时，阀芯停止运动，而滑阀体在液压缸体的带动下继续向前移动，直到入和如重新相等时，液压缸体受力平衡，使刀架停止运动。当纵向溜板以均匀速度沿工件轴向进给时，如果触头沿靠模ab段运动时，滑阀阀芯和阀体没有相对运动，既戊=如，金刚石锯片不产生前后方向移动，仅随纵向榴板移动，因此加工出工件的圆柱部分AB段。

当触头沿着靠模bc段运动时，其运动是两个方向的合成，一是沿着靠模的纵向运动，另一个是沿着靠模的横向运动，当触头沿着横向移动距离为δ时，则开口Δ1减小了δ，而开口Δ2＞Δ1，于是液压缸下腔的压力下降，Pl