引言

在廣州GSK980TD經(jīng)濟型數(shù)控車床上鉆孔時,由于刀架工位少,沒有安裝鉆夾頭的專用刀位,仍然是在車床尾座上安裝鉆頭,通過轉(zhuǎn)動尾座手輪進行鉆孔,因尾座沒有自動進給功能,所以操作者勞動強度大,生產(chǎn)效率低,而且鉆孔深度不易控制,在批量生產(chǎn)中問題尤為突出,在加工過程中,不能充分發(fā)揮數(shù)控機床加工高效率、高精度的優(yōu)勢。在此背景下,筆者在綜合考慮的基礎上,設計出了一套適合數(shù)控車床使用,且能夠?qū)崿F(xiàn)自動鉆孔,降低操作者勞動強度,節(jié)省加工時間,提高生產(chǎn)效率的車床鉆孔專用夾具。

1夾具分析

1.1夾具作用

該夾具夾持鉆頭,裝夾到車床刀架上,實現(xiàn)自動鉆孔,降低了操作者勞動強度,特別是在大批量生產(chǎn)中,能節(jié)省加工時間,提高生產(chǎn)效率:另外,該夾具夾持管刀,可以加工端面槽,在加工工件過程中,能減少裝拆次數(shù),節(jié)省加工時間,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)是一個長方體,總長為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,并且加工過程中,工件不同,該定位孔裝夾不同尺寸規(guī)格的鉆頭或過渡套,工作過程中經(jīng)常需要更換鉆頭或過渡套,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渡套:兩個用于夾緊的螺紋孔,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,通過估算和經(jīng)驗分析,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,機械性能較好,且價格低、來源廣。它的最大弱點是淬透性低,但是m5#鋼調(diào)質(zhì)淬火后的硬度能達到HRC56～59,綜合機械性能較好,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水平面,再加工出兩個鉛垂面。

第二步,磨六面。保證夾具六面體各個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床主軸軸線等高,應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上,確定基準面找正后,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

(1）為保證鉆頭軸線與機床主軸軸線等高,應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床主軸同軸度,安裝孔應在數(shù)控車床上用H7較刀配較。

(3）為保證夾具強度和耐磨性,夾具體應進行淬火、回火處理。

(m）數(shù)車加工時,應根據(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)控車床的刀架上,找正,加工工件。

4鉆孔應用舉例

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,膠輪的中間是一個尺寸為60mm的定位孔,該定位孔的具體加工過程為: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號刀位上,通過程序指令M01控制實現(xiàn)自動鉆孔:接著換3號刀進行錯孔,該錯刀同樣通過專用夾具安裝到3號刀位上。

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

5專用夾具特點總結(jié)

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

但對那些較深的軸孔,加工起來就很困難了:一方面,手搖尾座鉆孔時,尾座套筒行程很短,當手搖進給達到套筒行程極限時,必須再搖回,將整個尾座前推,然后再手搖加工,如此反復進行,勞動強度極大,效率很低:另一方面,當鉆完孔后再精加工時,由于受到刀架尺寸的限制,錯刀刀桿很細,若孔較深,則錯刀的剛度很差,加工精度很差,甚至根本無法加工。更重要的是,由于需要反復間歇性進給,且手搖進給速度也不可能很均勻,加工精度和表面粗糙度都較差,達不到較高的質(zhì)量要求:對于批量生產(chǎn)的工件,又增加了生產(chǎn)時間,降低了生產(chǎn)效率。

相比之下,采用筆者設計的專用夾具,將鉆頭和錯刀裝夾到車床刀架上,實現(xiàn)自動鉆孔,既提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,同時又充分發(fā)揮了數(shù)控車床的優(yōu)勢,具體可解決以下幾個問題:

(1）生產(chǎn)實踐證明,改進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)量比手動鉆孔提高了2倍以上:

(2）在鉆孔加工過程中,不用再頻繁推動尾座,手搖鉆孔,工人勞動強度大大降低:

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

(4）此專用夾具造價低,制造簡單,對機床本身未做任何改動,不破壞車床原來的任何零部件,實用性強:

(5）此夾具通過和過渡套、彈簧夾頭的配合,可以夾持較小直徑的鉆頭,也可以裝夾錯刀加工端面槽,還可以用來裝夾內(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)控車床刀架強度的關系,筆者不主張用此專用夾具鉆直徑16mm以上的孔。