數(shù)控車床上自動鉆孔刀夾的設計.doc

1、數(shù)控車床上自動鉆孔刀夾的設計 【摘 要】大批量加工有內孔的回轉體工件時，在保證質量的前提下，為了使加工工序集中、降低加工成本和提高生產(chǎn)效率，設計并制作了在數(shù)控車床上用于自動鉆孔的夾具，裝上鉆夾頭上裝有直柄的鉆頭，可以實現(xiàn)自動鉆削加工。 【關鍵詞】數(shù)控車床 鉆孔夾具 彈簧夾筒 中圖分類號：tg751.2 文獻標識碼：a 文章編號：1009914x（2013）3536501 前言： 在普通車床上加工套類零件需要鉆孔時，通常是將鉆頭直接套在尾座套筒上，或附加變徑套或采用鉆夾頭等裝夾進行鉆孔，工人的勞動強度比較大，生產(chǎn)效率比較低。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，如今數(shù)控車床被廣泛應用，我國在20 世紀七八十年代開

2、始大力推廣，尤其是適合我國國情的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，開始在機械制造等多個領域使用，但多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床，其尾座不能自動控制運動，鉆孔操作跟普通車床一樣，如廣州數(shù)控設備廠生產(chǎn)的csk6140-t 型數(shù)控車床。這樣，在中、小批量生產(chǎn)套類零件時，其生產(chǎn)效率相對低下，工人的勞動強度大，加工質量難以保證。本文就上述情況考慮，自行設計一種專用夾具，此類問題就能迎刃而解。 一、夾具設計的思路啟發(fā) 在數(shù)控車床的刀架上裝上車刀后，可以通過數(shù)控系統(tǒng)里的加工程序控制車刀的運動軌跡，加工出外圓、槽和螺紋等等。同理，我們可以把鉆頭裝在刀架上，通過加工程序控制鉆頭的運動進行鉆孔。但是鉆頭的裝夾部分有直柄和錐柄，這兩種柄部都不

3、能直接裝在刀架上，為此，我設計了自動鉆孔夾具。鉆頭或鉸刀等刀具安裝在車床的刀架上，問題就迎刃而解了。 二、擬定夾具的結構方案 刀具（鉆頭）的定位方案、定位方法和定位元件為了便于專業(yè)化生產(chǎn)，鉆頭的結構、尺寸已標準化和系列化。為方便安裝使用，通常直徑小于16mm 的鉆頭做成直柄，直徑大于16mm 的鉆頭做成錐柄。這里所介紹的是直柄鉆頭的結構特征，應當選擇的是外圓柱表面為定位基準，采用定心夾緊裝置為定位元件，刀具（鉆頭）的夾緊方案、夾緊方法和夾緊裝置根據(jù)鉆頭在加工中的使用特點，鉆頭的軸線必須與被加工孔的旋轉軸線重合。根據(jù)數(shù)控機床對夾具要求，即應具有可靠的夾緊力，具有較高的定位精度，具有較強的剛性，結

4、構盡量簡單，以便于裝卸（鉆頭）和夾具在機床上的安裝，可采用已標準化的彈簧夾筒，即采用普通銑床上的銑刀彈簧夾筒，這樣可以滿足設計夾具（刀夾）要求，適應不同尺寸規(guī)格的直柄鉆頭。該裝置是利用彈簧夾筒的彈性變形將鉆頭定心并夾緊的（這只是作為過渡裝置用），彈簧夾筒如圖1 所示。 圖1 彈簧夾筒 三、夾具的設計 確定彈簧夾筒鉆孔夾具的結構彈簧夾筒是該夾具中的主要元件，根據(jù)其構造特點，選擇彈簧夾筒724 的外圓錐表面為定位基準，夾具采用724 的內圓錐表面作為定位元件。經(jīng)濟型數(shù)控車床的刀架采用的是一種簡單的四工位自動換刀設備，只能安裝普通方形刀把，不能安裝回轉體刀柄的刀具，所以該夾具外形應做成方形，依該數(shù)控

5、車床四工位刀架安裝刀具刀桿尺寸為25x25mm，并要求使麻花鉆要安裝在夾具上與主軸回轉中心等高。該夾具為帶有錐孔和凸出邊緣的方塊。厚度為23mm、寬度為25mm 的凸出邊緣為裝夾部分，a 面與b 面分別為定位面。帶有錐孔部分是用來安裝彈簧夾筒并帶有鉆頭。在彈簧夾筒刀柄槽滑過防轉銷，為了避免彈簧夾筒在使用過程中，圓錐小端與夾具內圓錐孔小端發(fā)生不正常的干涉，可在內圓錐孔與內圓柱孔之間加段過渡槽。如圖2所示。 圖2 自動鉆孔刀夾設計 夾具體材料為45# 鋼，并進行調質處理，硬度為hbs280 左右，其目的是為了保證夾具體有足夠的強度和硬度，經(jīng)多次使用后仍有較高的尺寸精度和形位精度。 四、夾具加工的制

6、作 在夾具設計的過程中要解決技術問題：是在制作過程中怎樣保證自動鉆孔夾具的錐孔與數(shù)控車床主軸同軸。自動鉆孔夾具的外部形狀可以在銑床上加工。而加工孔與錐孔時要使用四爪卡盤數(shù)控車床，用四爪卡盤夾住自動鉆孔夾具，找正自動鉆孔夾具孔軸心線與數(shù)控車床主軸軸心線的重合（可用百分表校正）。其工序為：先用12鉆頭鉆穿鉆孔夾具，再用21鉆頭擴孔，深度為108mm，最后用鏜刀鏜出內孔（內圓錐孔）。 五、夾具的使用說明 本夾具適用于無尾座運動控制功能的經(jīng)濟型數(shù)控車床，如csk6140-t 型；適用于孔徑小于16mm 的鉆孔、擴孔和鉸孔等場合。采用不同直徑的鉆頭鉆孔、擴孔等操作，要相應地選擇不同規(guī)格的彈簧夾筒。 1、

7、夾具工作原理 當轉動螺釘1 時，使得彈簧夾筒2向右移動，在夾具體3 內圓錐表面的作用力下，彈簧夾筒的錐體部分收縮，最終使得鉆頭定心夾緊。（如圖3、4所示） 圖3 夾具、刀具裝配1 圖4 夾具、刀具裝配圖2 2、保證自動鉆孔夾具的錐孔與數(shù)控車床主軸同軸 鉆頭在垂直方向上的中心高，由夾具的本身結構尺寸保證，為了方便對刀和檢驗夾具的錐孔是否和車床主軸同軸，我自制了輔助件1、輔助件2。其其使用過程為：將輔助件1安裝在卡盤上（安裝時要校正）；將輔助件2安裝在鉆孔夾具，并安裝于刀架上。手動移動數(shù)控車床的x軸和z軸，使輔助件1與輔助件2兩尖端重合（如輔助件2尖端低，還可以加輔助刀墊）。這樣就可以保證自動鉆孔夾具的錐孔與數(shù)控車床主軸同軸。 圖5 檢查刀夾與車床同軸度 3、使用自動鉆孔夾具鉆孔時對刀 x軸：當輔助件1與輔助件2兩尖端重合（如圖5所示），可以保證x方向對準工件中心，在錄入方式輸入