臥式車床鏜孔加工設(shè)備的開發(fā)研究

臥式車床鏜孔加工設(shè)備的開發(fā)研究

0加工設(shè)備的選擇在零臺(tái)機(jī)械的加工和制造中，孔加工非常常見。對(duì)于一般要求的零件的孔加工，可以采用鉆、鉸等工藝實(shí)現(xiàn)，從成本角度來看，往往適合安排在普通機(jī)加工設(shè)備上進(jìn)行，如普通車床、鉆床等等。而如果精度要求比較高，則孔加工常使用鏜床或?qū)Ｓ脵C(jī)床加工，成本也隨之上升?；谠O(shè)備選擇與加工的優(yōu)化，研究如何在普通臥式車床上實(shí)現(xiàn)孔加工精度提升和加工范圍的拓展，使得制造效率提高，企業(yè)加工設(shè)備功能單一性下降，復(fù)合性凸顯。1上采用普通的銑孔加工加工如圖1所示座體零件中的兩端孔。如圖1所示，兩孔的直徑不是很大，但是位置上存在一定的跨度，如果在普通臥式車床上采用普通的鏜孔加工以達(dá)到零件要求難以實(shí)現(xiàn)。一是裝夾問題；二是對(duì)刀桿提出非常高的要求，主要是整個(gè)刀桿的長徑比較大，剛度保證有很大困難，影響孔的尺寸和形狀精度。如果在鏜床上加工，情況改善會(huì)比較明顯，加工過程和精度都可以保證，但是對(duì)企業(yè)而言，尤其是在單件或小批量加工的情況下，增加了專門設(shè)備的投入，設(shè)備配置離散型較強(qiáng)，運(yùn)營和維護(hù)成本上升。2臥式機(jī)床新型銑孔加工技術(shù)方案基于上述問題，研究現(xiàn)有普通臥式車床鏜孔加工存在的缺陷，從改進(jìn)、整合普通機(jī)加工設(shè)備功能的角度出發(fā)，提出一種基于普通臥式車床的新型鏜孔設(shè)備和工藝方法，重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)在臥式車床中復(fù)合、集成、融入更為優(yōu)化拓展的鏜孔加工功能。(1）臥式機(jī)床新型銑孔加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)研究從臥式車床的基本結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，提出改變現(xiàn)有車床加工特征的新型方案：加工制作專門的鏜刀刀桿，將鏜刀刀桿設(shè)置于普通臥式車床上，刀桿的一端裝夾在車床三爪卡盤中，另一端則穿入于一個(gè)專門設(shè)計(jì)的活動(dòng)支撐座，鏜刀刀桿在該活動(dòng)支撐座內(nèi)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)不被限制，活動(dòng)支撐座本體則頂住并固定在車床的尾座上；鏜刀被安裝在鏜刀刀桿的中間部分，這樣主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)功能；原有臥式車床的刀具裝夾裝置被創(chuàng)新設(shè)計(jì)為工件裝夾裝置，工件裝夾裝置安裝在車床的溜板箱上并且在平行于鏜刀刀桿的長度方向上可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，需要完成鏜孔加工的工件應(yīng)首先加工好底孔，通過底孔套接于鏜刀刀桿并安裝固定于工件裝夾裝置中。這種新型鏜孔加工設(shè)備中，鏜刀與鏜刀片可以靈活安裝更換，實(shí)現(xiàn)鏜刀片沿著刀桿的徑向方向根據(jù)需要調(diào)整變化；同時(shí)，臥式車床本身的尾座是可以調(diào)節(jié)的，便于隨時(shí)實(shí)現(xiàn)與設(shè)備中的活動(dòng)支撐座頂緊固定。應(yīng)用上述方案的新型鏜孔設(shè)備，通過多次不同孔徑和孔深的鏜削加工試切，發(fā)現(xiàn)這套方案在不改變車床主體結(jié)構(gòu)的同時(shí)改變了車床的主體功能，完成了原來難以在車床上完成的孔的加工，整合優(yōu)化了普通臥式車床的功能，大大提高了設(shè)備的利用率，減少了設(shè)備投入，節(jié)約了加工成本，提升了企業(yè)效益。根據(jù)前文新型鏜孔加工設(shè)備的研究方案，基于臥式車床的新型鏜孔加工設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。由圖2所見，該新型鏜孔設(shè)備采用普通臥式車床為基本結(jié)構(gòu)，在車床中根據(jù)鏜孔加工需要設(shè)置直徑小于被加工孔徑的鏜刀刀桿，鏜刀刀桿的一端裝夾在車床的三爪卡盤中，另一端穿入于專門設(shè)計(jì)制造的活動(dòng)支撐座，鏜刀刀桿本身在活動(dòng)支撐座內(nèi)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)不被限制，但是在徑向方向的跳動(dòng)被活動(dòng)支撐座約束，這就在結(jié)構(gòu)上決定了鏜刀刀桿圍繞自身軸線進(jìn)行準(zhǔn)確轉(zhuǎn)動(dòng)，保證刀桿的剛度，提高加工穩(wěn)定性，而活動(dòng)支撐座緊緊頂住并固定在車床尾座中；加工時(shí)，將鏜刀安裝在鏜刀刀桿的中間位置，刀桿帶動(dòng)鏜刀隨主軸旋轉(zhuǎn)，被鏜工件則安裝于工件裝夾裝置，裝夾裝置由原車床的刀具裝夾裝置改變而來，主體運(yùn)動(dòng)由原先工件回轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒呋剞D(zhuǎn)；工件裝夾裝置安裝于車床溜板箱上并在平行于鏜刀刀桿軸線方向上自由進(jìn)給；需鏜孔工件通過預(yù)先加工好的底孔套接于鏜刀刀桿并安裝固定在工件裝夾裝置上。在鏜刀上安裝的鏜刀片可以在徑向靈活調(diào)整，實(shí)現(xiàn)加工孔徑的不同需要。另外，活動(dòng)支撐座很大程度上成為鏜刀刀桿的平衡限位件，它可由其右端的車床尾座頂緊，也可以直接以一體的形式固定在車床尾座上。更深入地從工作原理上進(jìn)一步分析，圖2所示的基于臥式車床的新型鏜孔加工設(shè)備中，刀桿通過三爪卡盤被夾持在車床上，此時(shí)刀桿的一端固定，一端自由，為懸臂支撐狀態(tài)。如果這樣開動(dòng)車床，長徑比大的鏜刀刀桿圓跳動(dòng)會(huì)比較突出，尺寸和形狀精度無法保證。基于此問題，活動(dòng)支撐座的設(shè)計(jì)就很有必要了，鏜刀刀桿可以在活動(dòng)支撐座內(nèi)無約束轉(zhuǎn)動(dòng)，而刀桿端部的徑向位置被活動(dòng)支撐座限制，工作時(shí)跳動(dòng)的可能性被消除，活動(dòng)支撐座右端再借助車床尾座來實(shí)現(xiàn)頂緊固定，這樣鏜刀刀桿就被可靠地固定在車床上。設(shè)計(jì)鏜刀時(shí)，考慮直接將其安裝在刀桿上，鏜刀上安裝的鏜刀片可以沿鏜刀刀桿徑向調(diào)整，根據(jù)需要來改變鏜孔直徑，加工時(shí)將其調(diào)整至合適的伸出長度并通過緊定螺釘固定。需鏜孔工件通過螺紋聯(lián)接或采用緊固件被固定在工件裝夾裝置上，而工件裝夾裝置本身被固定在車床溜板箱上，這樣需鏜孔工件就可以隨著溜板箱實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鏜孔加工時(shí)，工件預(yù)先在所需要的加工高度上可靠裝夾，開動(dòng)車床，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏜刀隨刀桿高速回轉(zhuǎn)，調(diào)整溜板位置使工件至準(zhǔn)確加工點(diǎn)，手動(dòng)控制車床溜板箱在導(dǎo)軌上向左或向右進(jìn)給直至實(shí)現(xiàn)鏜孔加工全部完成。鏜刀在鏜刀刀桿上的軸向定位需適當(dāng)并應(yīng)固定在所需位置，一般選擇在鏜刀刀桿中間部分，需要注意的是要保證鏜刀能完全正常穿過工件，車床溜板箱與鏜刀等均無任何干涉以保證可以完成整個(gè)鏜孔操作。3新型銑孔加工技術(shù)應(yīng)用基于普通臥式車床新型鏜孔加工的研究成果來加工圖1所示座體零件的兩端孔。首先，鏜刀刀桿使用了活動(dòng)支撐座而實(shí)現(xiàn)兩端固定，這就有效提高了剛度和穩(wěn)定性，保證加工精度；其次，新型鏜孔加工方法采用刀具旋轉(zhuǎn)，工件相對(duì)固定，則裝夾易于實(shí)現(xiàn)；又圖示座體零件尺寸和形位公差精度有要求，加工工序安排中應(yīng)包括完整的粗鏜、半精鏜和精鏜，采用新型鏜孔設(shè)備加工只需要一次裝夾再結(jié)合更換或調(diào)整不同的鏜刀（片）即可完成，方法簡單易操作，加工效率提高，誤差環(huán)節(jié)減少，精度得到提升，加工的質(zhì)量和成本控制都可以得到很好的保證。4實(shí)際零件加工工藝分析本文所涉及的基于普通臥式車床的新型鏜孔加工研究從開發(fā)研究新型鏜孔加工設(shè)備出發(fā)，在保持車床基本結(jié)構(gòu)不發(fā)生實(shí)質(zhì)改變的前提下改變了車床的主運(yùn)動(dòng)方式，解決了不借助于其他專門機(jī)床而提升車床鏜孔精度、改善鏜孔加工工藝及拓展加工領(lǐng)域的問題。經(jīng)實(shí)際零件的加工應(yīng)用表明，本研究較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)大