經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床鉆孔工裴設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

在廣州GSK980TD經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床上鉆孔時(shí),由于刀架工位少,沒(méi)有安裝鉆夾頭的專用刀位,仍然是在車(chē)床尾座上安裝鉆頭,通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)尾座手輪進(jìn)行鉆孔,因尾座沒(méi)有自動(dòng)進(jìn)給功能,所以操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低,而且鉆孔深度不易控制,在批量生產(chǎn)中問(wèn)題尤為突出,在加工過(guò)程中,不能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床加工高效率、高精度的優(yōu)勢(shì)。在此背景下,筆者在綜合考慮的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了一套適合數(shù)控車(chē)床使用,且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)鉆孔,降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省加工時(shí)間,提高生產(chǎn)效率的車(chē)床鉆孔專用夾具。

1夾具分析

1.1夾具作用

該夾具夾持鉆頭,裝夾到車(chē)床刀架上,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆孔,降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度,特別是在大批量生產(chǎn)中,能節(jié)省加工時(shí)間,提高生產(chǎn)效率:另外,該夾具夾持管刀,可以加工端面槽,在加工工件過(guò)程中,能減少裝拆次數(shù),節(jié)省加工時(shí)間,提高生產(chǎn)效率:該夾具也可裝夾內(nèi)孔刀和內(nèi)螺紋刀來(lái)加工內(nèi)孔和內(nèi)螺紋。

1.2夾具結(jié)構(gòu)

該夾具的主體結(jié)構(gòu)是一個(gè)長(zhǎng)方體,總長(zhǎng)為6033,總寬為m033,總高為3033:定位通孔直徑12EQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(0+0333,考慮到該定位孔要和鉆頭刀桿、過(guò)渡套配合,該定位孔的加工精度確定為.T7,鉆孔的精度要求不太高,并且加工過(guò)程中,工件不同,該定位孔裝夾不同尺寸規(guī)格的鉆頭或過(guò)渡套,工作過(guò)程中經(jīng)常需要更換鉆頭或過(guò)渡套,定位孔精度選為.T7,既滿足了鉆孔的要求,又便于更換鉆頭或過(guò)渡套:兩個(gè)用于夾緊的螺紋孔,作用是夾緊固定鉆頭刀桿,結(jié)合工件材料、鉆頭切削力、最大扭矩、夾具定位孔材料的內(nèi)摩擦力,確定夾緊力的大小,通過(guò)估算和經(jīng)驗(yàn)分析,該螺紋孔尺寸確定為98。

專用夾具零件圖如圖1所示。

圖1專用夾具零件圖

2專用夾具的制作

2.1夾具材料的選擇

考慮到夾具的使用場(chǎng)合及受力情況,該夾具的材料選用調(diào)質(zhì)m5#鋼。m5#鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼,冷熱加工性能都不錯(cuò),機(jī)械性能較好,且價(jià)格低、來(lái)源廣。它的最大弱點(diǎn)是淬透性低,但是m5#鋼調(diào)質(zhì)淬火后的硬度能達(dá)到HRC56～59,綜合機(jī)械性能較好,可以滿足要求。

2.2專用夾具的制作

第一步,六面體的加工。根據(jù)夾具的總體尺寸,在銑床上先加工出四個(gè)水平面,再加工出兩個(gè)鉛垂面。

第二步,磨六面。保證夾具六面體各個(gè)平面之間的尺寸精度和垂直度。

第三步,定位孔的加工。為了保證鉆頭軸線與機(jī)床主軸軸線等高,應(yīng)將夾具體裝在刀架工位上,將中心鉆及鉆頭安裝在主軸卡盤(pán)上,確定基準(zhǔn)面找正后,用611的鉆頭鉆出鉆頭安裝孔,并留足較削余量,最后用較刀加工出612的定位孔。

第四步,螺紋孔的加工。用66+7的鉆頭鉆出螺紋底孔,用98的絲錐攻螺紋。

3夾具制作及安裝要點(diǎn)

(1）為保證鉆頭軸線與機(jī)床主軸軸線等高,應(yīng)將夾具體裝在刀架工位上,將中心鉆及鉆頭安裝在主軸卡盤(pán)上,找正后,鉆出鉆頭安裝孔,并留足較削余量。

(2）為保證鉆頭安裝孔與機(jī)床主軸同軸度,安裝孔應(yīng)在數(shù)控車(chē)床上用H7較刀配較。

(3）為保證夾具強(qiáng)度和耐磨性,夾具體應(yīng)進(jìn)行淬火、回火處理。

(m）數(shù)車(chē)加工時(shí),應(yīng)根據(jù)待加工工件的情況,在該夾具上夾持鉆頭、管刀、內(nèi)螺紋刀、內(nèi)孔刀等刀具,然后定位裝夾到數(shù)控車(chē)床的刀架上,找正,加工工件。

4鉆孔應(yīng)用舉例

加工如圖2所示的零件。

零件加工的工藝分析如下:

該零件材質(zhì)是賽鋼,前后端面都有錐形槽,側(cè)面有加工槽:前后端面的錐形槽端面槽刀加工,側(cè)面加工槽用3mm切槽刀加工,膠輪的中間是一個(gè)尺寸為60mm的定位孔,該定位孔的具體加工過(guò)程為:首先用65.8的鉆頭鉆孔,該鉆頭用專用夾具夾持并安裝到2號(hào)刀位上,通過(guò)程序指令M01控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆孔:接著換3號(hào)刀進(jìn)行錯(cuò)孔,該錯(cuò)刀同樣通過(guò)專用夾具安裝到3號(hào)刀位上。

考慮到該零件是批量生產(chǎn),加工定位孔的鉆頭和錯(cuò)刀分別用筆者設(shè)計(jì)的專用夾具夾持,安裝到車(chē)床刀架上。該零件機(jī)械加工工藝過(guò)程卡如表1所示,在實(shí)際加工過(guò)程中,確實(shí)減少了裝夾次數(shù),節(jié)省了加工時(shí)間,保證了加工孔的深度和表面質(zhì)量,提高了生產(chǎn)效率。

5專用夾具特點(diǎn)總結(jié)

軸孔最常見(jiàn)的加工方法如下:在車(chē)床尾座上裝夾鉆頭,人工推動(dòng)尾座,手搖鉆孔,這種方法對(duì)較淺的軸孔加工非常方便,加工精度也能保證。

但對(duì)那些較深的軸孔,加工起來(lái)就很困難了:一方面,手搖尾座鉆孔時(shí),尾座套筒行程很短,當(dāng)手搖進(jìn)給達(dá)到套筒行程極限時(shí),必須再搖回,將整個(gè)尾座前推,然后再手搖加工,如此反復(fù)進(jìn)行,勞動(dòng)強(qiáng)度極大,效率很低:另一方面,當(dāng)鉆完孔后再精加工時(shí),由于受到刀架尺寸的限制,錯(cuò)刀刀桿很細(xì),若孔較深,則錯(cuò)刀的剛度很差,加工精度很差,甚至根本無(wú)法加工。更重要的是,由于需要反復(fù)間歇性進(jìn)給,且手搖進(jìn)給速度也不可能很均勻,加工精度和表面粗糙度都較差,達(dá)不到較高的質(zhì)量要求:對(duì)于批量生產(chǎn)的工件,又增加了生產(chǎn)時(shí)間,降低了生產(chǎn)效率。

相比之下,采用筆者設(shè)計(jì)的專用夾具,將鉆頭和錯(cuò)刀裝夾到車(chē)床刀架上,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆孔,既提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,同時(shí)又充分發(fā)揮了數(shù)控車(chē)床的優(yōu)勢(shì),具體可解決以下幾個(gè)問(wèn)題:

(1）生產(chǎn)實(shí)踐證明,改進(jìn)后的加工方法在保證工件加工精度的前提下,使得加工工件的產(chǎn)量比手動(dòng)鉆孔提高了2倍以上:

(2）在鉆孔加工過(guò)程中,不用再頻繁推動(dòng)尾座,手搖鉆孔,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低:

(3）利用程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)鉆孔,孔的深度尺寸全部一致,產(chǎn)品合格率可達(dá)到97G以上,產(chǎn)品質(zhì)量得到保證:

(4）此專用夾具造價(jià)低,制造簡(jiǎn)單,對(duì)機(jī)床本身未做任何改動(dòng),不破壞車(chē)床原來(lái)的任何零部件,實(shí)用性強(qiáng):

(5）此夾具通過(guò)和過(guò)渡套、彈簧夾頭的配合,可以?shī)A持較小直徑的鉆頭,也可以裝夾錯(cuò)刀加工端面槽,還可以用來(lái)裝夾內(nèi)孔刀和內(nèi)螺紋刀加工內(nèi)螺紋:

(6）值得提醒的是,因M%s980KT數(shù)控車(chē)床刀架強(qiáng)度的關(guān)系,筆者不主張用此專用夾具鉆直徑16mm以上的孔。