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    車床鉆孔攻螺紋加工方法及工裝設計
    2018-4-19   作者:教傳艷等
            車床加工時, 零件連續轉動, 相對其他機床加工效率較高。但是對于零件較小、數量較多的情況,反復在卡盤上安裝與拆卸零件,輔助時間較長,相對效率下降。為縮短輔助時間、提高加工效率,研究設計將刀具安裝在卡盤上連續轉動,零件僅作進給運動,更換零件時,刀具可以繼續轉動,且更換零件簡單方便、時間短。

           某公司加工一批六角螺母零件,規格M20,需要鉆孔、攻螺紋,采用將鉆頭或絲錐安裝在卡盤上進行切削運動,零件安裝在刀架上進行進給運動的方法,取得了較好的效果。

          螺母結構分析及加工特點

          該螺母材料是45鋼, 毛坯為冷鍛坯料,內孔留2mm加工余量, 外六方輪廓尺寸基本均勻,無需加工。加工時需要先去除內孔2mm余量,然后用絲錐攻螺紋完成。用車床加工螺母絲扣是將單個螺母卡在三爪自定心卡盤上,然后用車刀加工內孔及絲扣,或將鉆頭、絲錐安裝在車床尾座上,用鉆頭鉆孔,用絲錐加工絲扣。采用上述兩種方法,都是將單個螺母毛坯安裝在卡盤上,螺母轉動,車刀或鉆頭(絲錐)作進給運動,反復操作,耗時耗力,加工效率低。為提高加工速度, 研究決定設計簡單工裝,將鉆頭或絲錐安裝在三爪自定心卡盤上,作回轉運動,而待加工螺母安裝在工裝上,作進給運動,構成加工模式。

          鉆孔方式及工裝的設計使用

      依據鉆頭或絲錐旋轉、螺母進行進給運動的思路,將鉆頭或絲錐安裝在三爪自定心卡盤上,設計簡易工裝,待加工螺母安裝在工裝里, 將工裝安裝在刀架上,由刀架進行軸向移動,實現進給運動。鉆孔方式和工裝設計如圖1所示。

      
     
     
          圖1 鉆孔方式及工裝設計簡圖
          1.車床卡盤 2.鉆頭 3.支撐彎板 4.刀架 5.聯接板 
          6.聯接螺栓 7.緊定螺栓 8.待加工螺母 9.底板
          10.前端板  11.鉆套 12.上蓋板
     
      安裝螺母的工裝由支撐彎板3、聯接板5、聯接螺栓6、定位螺栓7、鉆套11、上蓋板12、前端板10和底板9等組成。支撐彎板3安裝在車床刀架上,聯接板5兩側加工長孔,由聯接螺栓6與支撐彎板聯接。由于存在長孔,聯接板可以在支撐彎板上上下移動,確定加工位置,緊定螺栓7安裝在上蓋板12上,待加工螺母安裝到工裝里后,擰緊螺栓,將其鎖住。鉆套11安裝在前端板里,用于引導鉆頭或絲錐,保證加工準確。鉆套采用45鋼材料,淬火處理,以保證耐磨性。上蓋板12、前端板10、底板9和聯接板5等采用焊接方式組成整體。其寬度等于待加工螺母的六角最大尺寸。

      加工前,先將鉆頭安裝在三爪自定心卡盤上鎖緊。然后將支撐板3安裝在車床刀架上,鎖緊。將工裝安裝到支撐板上,找平,將聯接螺栓擰上, 稍稍擰緊一些。

      首件加工,將待加工螺母從側面放到工裝里,以不超過工裝寬度為宜,擰緊緊定螺栓7,將螺母固定。找正。上下移動聯接板5,垂直車床軸線移動刀架中滑板,確定鉆套中心與車床回轉中心的位置,確認兩者重合后,擰緊聯接螺栓6,鎖緊滑板,找正結束。加工開始,主軸帶動鉆頭旋轉,向前軸向移動刀架小滑板,鉆頭通過鉆套引導開始鉆孔操作。鉆頭透過聯接板上的孔后,確定鉆孔結束。向后移動刀架小滑板,鉆頭離開工裝,松開緊定螺栓7,從側面放入第二個螺母,首件螺母被擠出。再次擰緊緊定螺栓7,鎖緊螺母。移動刀架小滑板,第二次加工開始。整個加工過程鉆頭始終保持旋轉,僅是刀架作軸向移動,由于首件加工找正已完成,后續加工無需找正過程,大大提高了加工效率。

           絲錐攻螺紋工裝設計

      在攻制內螺紋時,為防止由于機床絲杠與絲錐之間產生的傳動誤差,造成螺紋亂扣現象的發生,設計專用攻螺紋工裝卡頭,如圖2所示。

     
      
     
    圖2 絲錐攻螺紋工裝設計簡圖
    1.絲錐 2.鉆套 3.緊定螺栓 4.卡箍 5.圓柱銷
        
       卡箍4一端安裝在三爪自定心卡盤上, 另一端里孔安裝鉆套,它既是鉆套的安裝套,又是鉆套的導向套,兩者配合為小間隙配合。在卡箍上軸向穿透加工長孔,用以與圓柱銷5配合使用。鉆套用于夾持絲錐,該零件采用45鋼材料,淬火處理。圓柱銷5與鉆套為過盈配合,起到帶動鉆套旋轉作用,并與卡箍上長孔相配合,能使鉆套存在4mm的軸向竄動,用以消除傳動誤差,防止亂扣。緊定螺栓3主要起緊固絲錐作用。

       攻螺紋套扣加工時, 首先卸下鉆頭,將攻螺紋工裝卡頭安裝在三爪自定心卡盤上,鎖緊。安裝在刀架上的工裝位置保持不變,將準備攻螺紋的螺母送入工裝中,擰緊圖1中的緊定螺栓7,即可攻螺紋。主軸帶動絲錐轉動,刀架向前移動,當絲錐的切削部分穿過螺母以后,主軸反轉退刀,刀架向后移動,第一個螺母攻螺紋完成。接著送入第二個螺母,同時擠出第一個螺母,重復上述操作,如此循環即可。

           結語

        同樣的車床加工方式, 利用簡單工裝,改變刀具和零件的安裝位置,實現了刀具作切削運動、零件作進給運動,加快了切削速度,簡化了操作程序,省力省時,加工效率大為提高。

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