牛头刨床详解:定义、部件与操作原理
什么是牛头刨床?
牛头刨床是利用工件与单刃刀具线性相对运动加工直线刀路的机床。其切削类似车床,但为直线而非螺旋(典型情况)。
木工刨床功能不同,通常为动力旋转刀头、手动进给工件,北美称Shaper,英国称Spindle Moulder。
金工牛头刨类似刨床,但刀具装在滑枕上相对静止工件运动,而非工件在刀具下移动。
滑枕通常由立柱内机械曲柄驱动,液压驱动牛头刨日益普及。增加运动轴可获螺旋刀路,螺旋刨削亦已实现。
牛头刨床属往复式机床,主要加工水平、垂直或平面。单刃刀具装夹在滑枕上,工件固定工作台。
前进行程中,滑枕携带刀具往复切削成型;回程无切削。牛头刨将驱动旋转运动转换为滑枕携带刀具的往复运动。
为缩短辅助时间,前进切削行程慢、回程快,通过快速回程机构实现。
牛头刨工艺过程
牛头刨工艺定义为:单刃刀具装夹刀架于滑枕,沿直线方向往复横跨工作台工件,在水平、垂直、倾斜平面切削金属。
工作台外端可支撑。滑枕往复,刀架夹持刀具前后移动。标准牛头刨前进行程切削,回程空闲。
回程由快速回程机构控制。切削深度由移动工件实现,工件由爪棘轮机构进给。
牛头刨床发明者
英国工程师塞缪尔·本萨姆,工程师兼著名海军建筑师,多机械工程发明者。1791和1793年发明牛头刨床。19世纪中叶至20世纪初普及。
牛头刨床工作原理
工件装夹工作台,工作台刚性箱形置于机前或附近。
工作台高度易调节匹配工件。工作台移动手动控制。是否想过其他移动方式?
工作台装自动进给机构配合进给丝杠,用于切削。滑枕行程可调。
单刃刀具仅一刃,车刀典型代表。装夹刀架安装滑枕。
工件直接夹持工作台加工,另一端可支撑。滑枕往复运动,刀架随滑枕在工件表面前后移动。
许多人以为滑枕旋转切削,实则视形状而定。标准牛头刨前进行程切削,回程空闲。
刀具运动来自快速回程机构,切深由刀具移动实现。进给运动遵循爪棘轮机构。
牛头刨床主要部件
牛头刨床主要部件:
- 底座
- 立柱
- 横梁
- 工作台
- 滑枕
1. 底座
- 牛头刨最重要部件,支撑其他机床部件。铸铁中空结构,空心减震。
- 结构承载全机负荷。
2. 立柱
- 安装底座上,铸铁制。
- 立柱上两导轨供滑枕往复。
- 支撑往复滑枕和工作台。
3. 工作台
- 工作台可任意角度旋转。
- 夹紧刚性化应对重载。
- 牛头刨关键部件。
- 上下面用T型螺栓夹紧。
4. 滑枕
- 立柱导轨上滑枕往复携带单刃刀具刀头。
- 前进行程因拨叉箱内刀头产生切削动作。
- 切削深度由下进给丝杠给定。
5. 横梁
- 安装工作台鞍座处表面。
- 升降丝杠配合横梁实现工作台垂直运动。
- 鞍座配合横向进给丝杠实现工作台水平运动。
牛头刨床应用
最常用加工直线平面,配合巧思与附件可广泛作业。其他例子:
- 无需专用拉床即可加工带轮/齿轮毂键槽
- 燕尾槽
- 内花键和齿牙
- 盲孔键槽、花键、齿牙切削
- 凸轮滚筒,刀路类CNC铣削4/5轴轮廓或车铣圆柱插补
- 某些情况下可替代线切割EDM。从钻孔/铸孔起,配镗刀型刀具可加工不适合铣/镗的内部特征(如紧角不规则孔)
- 粗糙表面光整
工业技术