臥式車床鏜孔加工設備的開發(fā)研究

臥式車床鏜孔加工設備的開發(fā)研究

0加工設備的選擇在零臺機械的加工和制造中，孔加工非常常見。對于一般要求的零件的孔加工，可以采用鉆、鉸等工藝實現(xiàn)，從成本角度來看，往往適合安排在普通機加工設備上進行，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專用機床加工，成本也隨之上升?；谠O備選擇與加工的優(yōu)化，研究如何在普通臥式車床上實現(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)加工設備功能單一性下降，復合性凸顯。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到零件要求難以實現(xiàn)。一是裝夾問題；二是對刀桿提出非常高的要求，主要是整個刀桿的長徑比較大，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，情況改善會比較明顯，加工過程和精度都可以保證，但是對企業(yè)而言，尤其是在單件或小批量加工的情況下，增加了專門設備的投入，設備配置離散型較強，運營和維護成本上升。2臥式機床新型銑孔加工技術方案基于上述問題，研究現(xiàn)有普通臥式車床鏜孔加工存在的缺陷，從改進、整合普通機加工設備功能的角度出發(fā)，提出一種基于普通臥式車床的新型鏜孔設備和工藝方法，重點在于實現(xiàn)在臥式車床中復合、集成、融入更為優(yōu)化拓展的鏜孔加工功能。(1）臥式機床新型銑孔加工設備的結構研究從臥式車床的基本結構和功能出發(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專門設計的活動支撐座，鏜刀刀桿在該活動支撐座內的相對轉動不被限制，活動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，這樣主軸轉動帶動刀桿旋轉，實現(xiàn)刀具的轉動功能；原有臥式車床的刀具裝夾裝置被創(chuàng)新設計為工件裝夾裝置，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現(xiàn)進給運動，需要完成鏜孔加工的工件應首先加工好底孔，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備中，鏜刀與鏜刀片可以靈活安裝更換，實現(xiàn)鏜刀片沿著刀桿的徑向方向根據(jù)需要調整變化；同時，臥式車床本身的尾座是可以調節(jié)的，便于隨時實現(xiàn)與設備中的活動支撐座頂緊固定。應用上述方案的新型鏜孔設備，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構的同時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，大大提高了設備的利用率，減少了設備投入，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備的研究方案，基于臥式車床的新型鏜孔加工設備結構示意圖如圖2所示。由圖2所見，該新型鏜孔設備采用普通臥式車床為基本結構，在車床中根據(jù)鏜孔加工需要設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計制造的活動支撐座，鏜刀刀桿本身在活動支撐座內的相對轉動不被限制，但是在徑向方向的跳動被活動支撐座約束，這就在結構上決定了鏜刀刀桿圍繞自身軸線進行準確轉動，保證刀桿的剛度，提高加工穩(wěn)定性，而活動支撐座緊緊頂住并固定在車床尾座中；加工時，將鏜刀安裝在鏜刀刀桿的中間位置，刀桿帶動鏜刀隨主軸旋轉，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，主體運動由原先工件回轉變?yōu)榈毒呋剞D；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給；需鏜孔工件通過預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整，實現(xiàn)加工孔徑的不同需要。另外，活動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一步分析，圖2所示的基于臥式車床的新型鏜孔加工設備中，刀桿通過三爪卡盤被夾持在車床上，此時刀桿的一端固定，一端自由，為懸臂支撐狀態(tài)。如果這樣開動車床，長徑比大的鏜刀刀桿圓跳動會比較突出，尺寸和形狀精度無法保證。基于此問題，活動支撐座的設計就很有必要了，鏜刀刀桿可以在活動支撐座內無約束轉動，而刀桿端部的徑向位置被活動支撐座限制，工作時跳動的可能性被消除，活動支撐座右端再借助車床尾座來實現(xiàn)頂緊固定，這樣鏜刀刀桿就被可靠地固定在車床上。設計鏜刀時，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整，根據(jù)需要來改變鏜孔直徑，加工時將其調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現(xiàn)進給運動。鏜孔加工時，工件預先在所需要的加工高度上可靠裝夾，開動車床，主軸轉動帶動鏜刀隨刀桿高速回轉，調整溜板位置使工件至準確加工點，手動控制車床溜板箱在導軌上向左或向右進給直至實現(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并應固定在所需位置，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鏜孔操作。3新型銑孔加工技術應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支撐座而實現(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，工件相對固定，則裝夾易于實現(xiàn)；又圖示座體零件尺寸和形位公差精度有要求，加工工序安排中應包括完整的粗鏜、半精鏜和精鏜，采用新型鏜孔設備加工只需要一次裝夾再結合更換或調整不同的鏜刀（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，加工的質量和成本控制都可以得到很好的保證。4實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備出發(fā)，在保持車床基本結構不發(fā)生實質改變的前提下改變了車床的主運動方式，解決了不借助于其他專門機床而提升車床鏜孔精度、改善鏜孔加工工藝及拓展加工領域的問題。經實際零件的加工應用表明，本研究較好地實現(xiàn)了對大