《機械制造工藝裝備》課件第8章

第8章機械制造技巧、竅門集粹

8.1車床、車削部分

8.2磨床、磨削及拋光部分

8.3鉆、鉸、攻削部分

8.4刨、

銑部分

8.5鉗工和其他部分

8.1車床、車削部分

1.反刀架代替跟刀架的雙刀對車細長軸

用普通車床加工長軸、銷、小套及薄墊等工件時,方刀架上一般裝兩把車刀,來回轉動方刀架換刀,效率不高,方刀架重復定位精度差,容易造成工件尺寸誤差。按圖8－1所示做一套反刀架,裝在方刀架右前方位置,形成方刀架和反刀架上可各裝一把車刀,這樣就不用來回轉動方刀架了。另外一種實施反刀架的方案如圖8－2所示,為利用車床尾座和方刀架上裝夾的兩把刀具對工件的外圓同時進行加工。雙刀對車細長軸可將徑向力抵消,不需跟刀架也能防止單刀車削時的工件彎曲變形而讓刀產生鼓形誤差,而且粗精加工同步實施,有助于提高生產率。圖8－1反刀架示意圖

圖8－2用方刀架和尾座同時車外圓

2.利用鋼絲帶動中拖板車較長錐孔

當車削比較長和直徑又比較大的錐孔時,在無溜板和小刀架行程長度不夠的情況下,可采用圖8－3所示的利用鋼絲帶動中拖板絲杠旋轉,使中拖板移動來車削錐孔。

計算鋼絲滾筒直徑。已知鋼絲直徑d,中拖板絲杠的螺距P,工件錐孔的斜角α,求滾筒直徑D。

D=P/πtanα-d

圖8－3車削錐孔示意圖

例:已知鋼絲直徑d=1.5mm,中拖板絲杠螺距P=5mm,工件錐孔斜角α=1°30′,求滾筒直徑D。代入上式:D=59.35mm,做好滾筒,裝夾在中拖板千分箍處,初步調整好刀架的橫向位置,按圖所示拉好鋼絲,把大拖板移動到起始走刀處,用小拖板吃好刀,再把滾筒上的鋼絲拉緊,即可走刀車削。車內錐孔的走刀方向,是從錐孔的小端向大端走刀,以克服中拖板絲杠和螺母間的間隙。

采用此方法車削內錐孔,也可用來車外錐體。最好先把錐孔粗車成小端直徑的直孔,再車錐孔,縮短輔助時間。車削過程中,中拖板移動均勻,工件表面粗糙度可達Ra1.6μm。

3.自動走刀拉直槽

在C620或CA6140普通車床上拉油槽或鍵槽,操作者一般在停車狀態(tài)下,右手搖中拖板手柄,掌握進刀和退刀,控制拉削深度;左手搖動大拖板手柄使大拖板往復移動,進行拉削。這種方法十分費力。若采用自動走刀,就可以省力,其方法如下:將床頭箱主軸變速手柄扳至空擋,把車螺紋與增大螺距手柄扳至加大螺距擋位。這樣開動車床后,主軸不轉,而運動則通過進給傳動系統(tǒng)傳給溜板箱,使溜板箱連同刀架一起沿床身導軌縱向移動,刀具便在工件孔中拉出直槽。

4.在車床上加工橢圓軸

如圖8－4所示的為旋風車削法加工橢圓軸的示意圖。工件通過旋風體的內孔,而且工件回轉中心同旋風盤上的刀具旋轉平面成一夾角α,α角的計算公式為

cosα＝a/b式中:a—橢圓的短軸長度(mm);

b—橢圓的長軸長度(mm)。圖8－4橢圓軸的加工

旋風盤由另外的電動機帶動旋轉。刀具的刀尖旋轉直徑應等于被加工工件的橢圓長軸,其調整的方法,可用移動車刀的位置來進行。為了提高加工效率和工件表面質量,可在旋風盤上同時裝夾兩把或多把刀具,分別用于粗精加工。注意刀具的回轉中心與工件的中心線的交點應在刀具刀尖點的回轉平面內,否則偏移中心太大,會出現(xiàn)斷續(xù)車削而使得工件報廢。在切削過程中,工件始終不能轉動。

5.在車床上加工橢圓孔

圖8－5所示的為在車床上加工橢圓孔。裝夾刀具的長刀桿7由兩支架2和8支承,刀桿7與主軸之間用萬向接頭連接,使刀具隨主軸一起旋轉。工件裝夾在中拖板上,用大拖板縱向自動進給。刀具的刀尖旋轉平面與工件中心線成一夾角α,α角的計算參照上題。刀具的刀尖的旋轉直徑,等于被加工橢圓孔的長軸,刀具伸出的長短,可改變橢圓孔長軸的大小。根據(jù)被加工橢圓孔長短軸比值的不同,調整支架2和支架8,借以改變刀具的旋轉平面與工件中心線的夾角。此種方法僅適用于橢圓孔長軸較大的工件加工。

圖8－5橢圓孔的加工

6.巧獲微量進刀

在車削加工中,經常遇到一些精度要求較高的工件,由于中拖板橫向移動的千分箍每小格進刀深度刻度值為0.05mm,在微量進刀時不易掌握。為了解決精確的微量進刀,可將車床的小拖板扳一個角度,巧用三角形對邊與斜邊的關系,用小拖板的縱向移動來代替中拖板的橫向進刀,而獲得微量進刀,如圖8－6所示。

圖8－6車床小滑板微量進刀法的工作原理

例如,C620-1車小拖板千分箍刻度值為0.05mm,如果要獲得橫向進刀值為0.005mm時,可以通過計算和查三角函數(shù)表。[FC(]sinα=0.005/0.05=0.1α=5°44′[FC)]

因此,只要把小拖板扳成5°44′,小拖板的千分箍每移動一小格,橫向進刀可獲得0.005mm的切削深度。

7.在車床上繞制彈簧的方法

在車床上繞制彈簧,一般采用冷繞法,適用6mm直徑以下的鋼絲,其基本原理與車螺紋相同。鋼絲直徑在3mm以上時,經光亮退火以后繞制較好。繞制彈簧的主要工具是心軸和夾持鋼絲用的壓板?？紤]到繞后直徑擴大,心軸直徑要比彈簧內徑小,一般為彈簧內徑的0.7～0.9倍,心軸長度比彈簧長些。熱繞彈簧時,心軸直徑應等于彈簧內徑。

鋼絲端部放入心軸一端的槽或孔中,用卡爪夾緊予以固定。在距心軸外100～120mm處,將鋼絲用壓鐵(見圖8－7(b))裝夾上方刀臺上,壓緊力的大小,以用力搖動中拖板刀架恰能抽出鋼絲為宜,不宜太緊或太松,否則影響繞制出彈簧的直徑與螺距。為了方便裝夾與安全,通常把鋼絲端部裝夾在車床車頭一端,大拖板向尾座方向運動,如圖8－7(a)所示。當主軸反轉時,繞出的是右旋彈簧;車床主軸正轉時,繞出的是左旋彈簧。主軸轉速一般為(80～150)r／min,不宜太高。

圖8－7車床上繞制彈簧

冷繞彈簧成形后,當松開鋼絲壓鐵,由于彈性的作用,彈簧的內、外徑都會不同程度的擴大,其擴大量與鋼絲壓鐵的壓緊力有關。如選用的心軸直徑繞出的彈簧直徑大,則可增加對鋼絲的壓緊力;反之,可減小壓緊力。

8.用主軸反頂尖車軸類工件

車床主軸反頂尖的用途是,將它裝在車床主軸錐孔內,與尾座上的活頂尖配合起來裝夾軸類工件,加工軸的外圓,如圖8－8所示。

圖8－8反頂尖使用示意圖

反頂尖尾部錐體與主軸錐孔相配合,工件定位錐孔大端直徑應比被加工工件外徑大7～8mm,內錐孔錐體半角為15°～20°,它與主軸的旋轉中心跳動不大于0.02mm,以保證較高的定位精度,也可在內錐面上加工成鼠齒牙,以防止工件切削時打滑。光滑錐面制造簡單,正確使用,不僅軸的端部沒有刻痕,同樣也可達到滿意的效果。反頂尖用工具鋼或45號鋼制造,淬火硬度HRC42～45。工件是靠反頂尖和活頂尖頂緊時的摩擦力來帶動工件旋轉的,車削前必須用力擰緊車床尾座手柄,否則會造成打刀。

9.利用車床大拖板走刀鉆孔的夾具

在車床上鉆孔,除一般用車床尾座手動進刀鉆孔外,還可以用圖8－9所示的鉆頭夾具裝在車床方刀臺上,用大拖板自動走刀來鉆孔。此方法可以減輕工人勞動強度,加快退刀排屑與進刀速度,節(jié)約輔助時間,提高工作效率,并可以選擇和控制合理的進給量等優(yōu)點。

圖8－9鉆孔夾具

制作時,先按車床規(guī)格與鉆頭錐柄的大小,加工出夾具的外形,然后將它裝夾在車床方刀臺上,車床主軸裝夾鉆頭和錐度鉸刀,加工出莫氏錐孔,這樣就可以保證錐孔與車床旋轉中心等高;也可以選擇同型車床最小刀臺中心高劃線后車削錐孔,在使用時用刀墊來調整錐孔中心線與車床主軸中心線的高度。裝夾好鉆頭鉆孔時的橫向調整,用移動中拖板進行。莫氏錐孔號數(shù),應選擇本機床所使用鉆頭上的最大號數(shù),在使用小鉆頭時,錐柄上加套管。

用此夾具除裝夾鉆頭鉆孔外,還可以裝夾鉸刀、浮動鏜刀、攻螺紋夾頭、扳牙架等工具。

10.旋壓加工薄壁回轉體工件

在日常生產和生活中,有不少薄壁空心回轉體工件或生活用具,是采用旋壓加工而制成的。如景泰藍花瓶、壇、罐,工業(yè)生產中的盤形、筒形、半球形和錐形工件。它不僅具有工藝設備簡單,同切削加工相比可節(jié)約大量的原材料,提高產品使用性能和質量,而且它的生產效率比切削加工高幾十倍以上。

旋壓成型加工,是一種無切屑加工工藝。其成型原理是:利用塑性金屬在冷態(tài)或熱態(tài)下,車床主軸上心軸旋轉和沿心軸相對移動的圓弧形旋壓輪,對薄壁坯料施加一定的壓力,使坯料隨心軸的形狀產生塑性變形而形成空心回轉體工件。

圖8－10車床上旋壓示意圖

旋壓前,先按工件的形狀與尺寸加工一個心軸,裝夾在車床主軸上,然后將事先備好的圓形坯料,用頂蓋和活頂尖擠壓在心軸的端面上,并按外圓校正,再開動車床,這樣心軸和坯料就一起旋轉,使旋壓輪在一定壓力下接觸工件坯料,帶動旋壓輪被動高速旋轉,按其工件成形的方向進行縱向走刀,如圖8－10所示。走刀的次數(shù)與方向,視坯料逐步變形的情況,一般不能一次走刀旋壓成形,否則會出現(xiàn)褶紋,而使工件報廢。在縱向走刀旋壓的過程中,橫向必須逐步退刀,每走刀旋壓一次,逐步加大縱向走刀長度,減小橫向退刀長度,經過多次對坯料進行旋壓,使之形成所要求的工件。

旋壓時的工件速度為80～150m／min,縱向進給量為0.15～0.5mm／r。旋壓輪與工件的接觸角以30°最佳,圓弧半徑以2mm為好。旋壓壁厚在4mm以上時,采用氧乙炔焰加坯料先加熱,使其軟化,再進行旋壓。

11.不停車裝卸零件打中心孔裝置

若是在普通的臥式車床上面利用卡盤裝夾零件必須停車,而頻繁開停車既費時又加劇機床的磨損,而且打中心孔的效率低。圖8－11所示的為適用于普通車床不停車裝卸零件并可鉆孔的一種簡易裝置。此種裝置由前后兩部分組成。前一部分由定位軸、軸承、支承套、中心鉆、彈簧、定位套組成,其定位軸的外錐與車床主軸內錐孔配制;后一部分為反頂尖定位件,其外錐與車床尾座套筒內錐孔配制,另一端有內錐孔,用來確定和裝置零件,內錐孔帶有齒紋以便增加摩擦力。零件裝在定位套及反頂尖的內錐孔中,內錐角一般為40°～50°為宜。支承套、定位套的圓柱內孔與定位軸外圓配合座有0.06～0.08mm的間隙,在定位套上銑有4個寬5～7mm的缺口槽,便于觀察中心孔加工的深度。彈簧內徑與定位套、支承套外徑緊密配合。中心鉆裝在定位軸前端的內圓柱孔中,間隙0.01～0.02mm,靠定位套的頂絲將中心鉆固牢。

圖8－11不停車裝卸工件鉆中心孔

工作原理:中心鉆及定位軸、軸承內圈隨車床主軸轉動;而定位套、彈簧、支承套與軸承外圈連為一體不轉動。搖動尾座手輪使套筒推動后反頂尖左移前進,隨之零件也推動定位套左移,壓縮彈簧、中心鉆和零件逐漸接觸鉆出中心孔,可從觀察槽中看到中心孔加工的深度。鉆完中心孔后,手扶零件,同時在使后反頂尖的退出中,零件自動卸下,即完成一端中心孔的加工。如更換定位套可擴大加工范圍,工作效率每分鐘可加工5～6個零件,提高工效4～5倍,位置精度小于（或等于）0.1mm。采用上述裝置省時、省力,又可降低機床的磨損,延長機床的使用壽命。

12.巧車薄板外圓

機械加工中,對于薄板零件一般都采用沖壓成型工藝。對于厚度在2mm、外圓精度要求高、表面粗糙度較低的零件(如精沖壓成型)很難保證。為了實現(xiàn)在車床上進行加工,現(xiàn)把卡盤的三爪調到適當位置,尾座上平頂尖,零件先劃好線,然后放在三爪頂端找正,用頂尖頂住,再用切斷刀從端面車成外圓,如果零件精度和表面粗糙度要求很高,可分幾次進刀車削(見圖8－12)。為此,凡不能用三爪夾緊的而且精度要求又高的薄板零件,都可以用這種方法加工,擴大了車床加工范圍。

圖8－12巧車薄板外圓

13.普通車床改造為多孔鏜床

箱體類零件加工一般都需經平面加工,以及鏜、擴、鉸、鉆及攻螺紋等工序。對于中小企業(yè),孔系加工是工廠新產品開發(fā)中的薄弱環(huán)節(jié)。為此,介紹一種“上馬”比較快的孔系加工工藝方案:普通車床改造為多孔鏜床。

如圖8－13所示,在床頭箱右側的導軌上設計裝夾簡易主軸箱,并在車床床頭箱主軸孔內裝設驅動齒輪,用于向新設計的主軸箱傳遞扭矩。同時將車床大拖板上中拖板拆掉后,在頂面裝夾鏜孔夾具,用于工件的定位、夾緊,這樣工件隨大拖板可沿床身導軌進行機動或手動移動,以完成進給和退刀運動。圖中所示為設鏜模方案,也可以不設鏜模。不設鏜模方案用于刀桿與主軸箱主軸間剛性連接的條件,要求主軸箱孔系精度較高,適于工件被加工孔間距較小的情況,設有鏜模方案用于刀桿與主軸箱主軸活動連接或浮動連接的條件。工件加工精度靠鏜模保證,對主軸箱孔系精度要求較低,適于工件被加工孔間距較大的情況。

圖8－13改制方案布置

14.C512A立車改造成立式磨床

某廠大型沖模的磨削加工,需要加工直徑達1700mm的磨床。為此,利用一臺舊C512A立式車床改造成單柱立式磨床,同時,加工直徑由原來立車的1250mm增至1700mm,使用效果良好。該磨床采用端面磨法磨削平面、圓周磨法磨削內外圓及內外圓錐表面。機床的改裝結構不復雜,經濟實用。

改造方案如圖8－14所示,其改造要點為:將原機床側刀架、下進給箱及五角立刀架拆除;原工作臺底座1與立柱10之間增加聯(lián)接板11,并在原工作臺上置加層(新工作臺)4來加大工作臺尺寸及回轉直徑,以滿足最大的加工直徑的要求;通過精修原立車工作臺圓導軌面,提高主軸軸承精度,自磨舊工作臺面等措施,提高新工作臺的精度;在原立刀架處新增設磨頭5,磨頭中心與工作臺中心應重合,同時調整配重塊8,保證磨頭上下運動的靈活性,并注重磨頭的精度和剛度要求;調整工作臺的轉速和刀架水平進給速度的范圍,以滿足磨削工藝參數(shù)要求;新增冷卻系統(tǒng)。

圖8－14立車改成立式磨床

15.車削快裝易卸的心軸

當一零件車好一端面和內孔時,需車另一端,可采用圖8－15所示的心軸,快裝易卸,十分方便。

圖8－15快換心軸

8.2磨床、磨削及拋光部分

1.超長深孔磨削、拋光技術

欲對直徑為20～300mm,長度大于500mm的管件內孔進行磨削和拋光。問題是常規(guī)工具到達不了內孔深處或工具頭剛性變差,使得任務無法完成或質量沒法保證。

解決辦法如下,采用柔性的砂帶磨削方法如圖8－16所示,開口砂帶穿過內孔后接上接頭成為閉環(huán)砂帶,在驅動輪和張緊輪帶動下高速運轉,作為磨拋的主運動,壓縮空氣袋在壓力空氣作業(yè)下使得砂帶與工件保持穩(wěn)定均勻接觸,并軸向移動進給運動f,工件低速回轉n使得圓周得到磨拋,由于壓縮空氣壓力穩(wěn)定,因此磨拋均勻,而且系統(tǒng)性剛性與加工深度無關。也可以采用圖8－17所示的形式和圖8－18所示的開式砂帶磨削形式。諸多內孔都可以用此方法,如模具引料桿內錐孔。

圖8－16接頭砂帶磨拋超長深孔

圖8－17無接頭砂帶磨拋原理圖

圖8－18開式砂帶磨拋原理圖

2.砂帶恒力磨削大型筒體內表面

某廠要生產的大型聚脂反應釜筒體的材質為奧氏體不銹鋼1Cr18NigTi,其重量約1.6t,屬于大型工件。工件要求加工的內表面面積較大,加工粗糙度值較小,為Ra0.1μm。生產廠加工該工件的前道工序為:先把不銹鋼板剪裁成三段矩形,再分別旋壓成圓柱形筒體后將接口沿母線焊合,去除焊縫疤痕后再進行形狀(圓度)校正,最后將三段筒體焊成較長的筒體,并使三條直焊縫在圓周上相互錯開120°。整個工件由5道焊縫連成,筒身焊合圓度誤差較大,達15mm。

采用砂帶磨削加工大型筒體的加工原理和加工運動見圖8－19。驅動輪在主電機帶動下高速運轉(n1),帶動砂帶作高速磨削運動(n1);工件(筒體)在托架滾輪驅動下作低速旋轉(n2),實現(xiàn)工件圓周磨削進給運動;磨頭固定于伸縮臂上,伸縮臂的軸向運動帶動砂帶磨頭作軸向自動進給運動;此外還有調整磨頭對工件吃刀量的徑向運動,此運動也由伸縮臂上下調整來實現(xiàn)。有了這四個運動,理論上能保證對工件全內表面進行磨削,但實際上由于工件圓度誤差(≥15mm)的存在,砂帶磨頭有一定彈性,也難以補償這么大的誤差值,即使能補償,也會造成磨削力不均勻,引起磨削余量不一致,導致筒體壁厚不均勻。

圖8－19加工原理與運動

圖8－20磨頭布置與浮動機構實現(xiàn)原理

3.汽車弧形石棉制動片的砂帶磨削

圖8－21所示的汽車制動片,其材質主要是石棉,加上一些合成添加劑。為了確保汽車制動的可靠性,對制動片的弧形面及厚度要求較嚴。

圖8－21弧形石棉制動片

根據(jù)其工件(石棉材料)制造過程可知,弧形精度主要由熱壓脫坯工序保證,而弧面的粗糙狀況及厚度則由本文所介紹的方法來完成。零件在磨削加工前是熱壓脫坯冷卻的毛坯,其表面較光滑,厚度不均且上下周邊處有“飛邊”,原始加工狀況相對較差。內外弧面要求弧面粗糙度均勻,厚度誤差小,且不改變原來的弧形精度。生產廠原采用柱形砂輪加工弧面,結果因砂輪堵塞根本無法進行。

砂帶是一種涂附磨具,涂附磨具多數(shù)采用靜電植砂方式制作,利用高壓靜電吸附原理,使經過精選的磨粒能按自身長軸方向定向排布,且分布均勻,因而其等高性好,磨粒鋒刃朝外具有較好的容屑和排屑條件。涂附磨具一般只有一層磨粒,加工中無需修磨,在磨粒鈍化后只需將其更換下來便可?；⌒问薏馁|制動片砂磨設備的工作原理及結構示意見圖8－22。磨頭工作時作高運轉(n2),為主運動,支承輪1低速運轉(n1),弧形制動片位于1、3兩輪之間,工件送入兩輪間隙中,在1、3兩輪的綜合作用下工件便自動通過。由于n2極高,工件通過中便連續(xù)進行磨削。圖中是磨外弧面的情形;磨內弧面為圖中虛線所示。由于磨削時工件母線與磨頭母線呈線接觸,故工件在加工后能很好地保持原有的形狀位置精度。針對不同厚度的工件,可以通過調整手柄4及絲桿機構來調整磨頭與支承輪1的中心距。從以上可見,其加工方法和設備結構都是非常簡單的。

圖8－22工作原理及結構簡圖

圖8－23研磨球頭示意圖

4.球頭簡易研磨方法

為了提高球頭工件球頭的圓度和降低表面粗糙度,可采用圖8－23所示的研磨方法。通過研磨后球頭的圓度可小于0.005mm,表面粗糙度可達Ra0.21μm以下,是一種簡而易行的提高球頭精度的好方法。

研磨管的材料,一般選用灰鑄鐵。磨料應選剛玉或碳化硅。粒度為100＃-W14,可用礦物油或動物油調成糊狀。研磨時,工件速度為15～20m／min,把鑄鐵管套在球頭上,涂上帶有磨料的研磨劑,一邊擺動鑄鐵管2,并一邊自轉,用手施加一定的壓力,進行研磨,直到達到要求為止。

5.修磨活頂尖60°錐面的方法

活頂尖是車床的常用夾具,而且使用較頻繁。但在使用的過程中,由于使用不當,造成60°錐面尖部斷裂、刀具劃傷、表面磨損而影響使用或造成報廢,給企業(yè)造成經濟損失。但是,只要頂尖內的轅承不壞,就可以在普通的外圓磨床上把60°錐面修磨好,使活頂尖繼續(xù)正常使用。如圖8－24所示。

圖8－24磨削活頂尖

修磨的方法:把活頂尖的莫氏錐柄插入在磨床頭架主軸錐孔內,把頭架逆時針扳轉30°,然后在60°錐體后的圓柱面套繞一根小線繩,用手各拉小線繩的一頭,在磨削的過程中,用雙手來回拉動線繩,利用線繩與圓柱面的摩擦力,帶動頂尖旋轉,直至繩索盡頭為止。此種修磨方法的特點是采用拉動線繩帶動頂尖旋轉來代替雞心撥盤,具有體積小,操作方便,加工時的頂尖定位基準與頂尖工作基準統(tǒng)一重合,位置精度好。修磨一個活頂尖,一般只需2～3min,其效率比較高。

6.外圓強力磨削

這種強力磨削是通過加大磨削深度來提高金屬切除率的。這里介紹的是把砂輪修成多階臺式,形成多層磨削來實現(xiàn)一次基本達到所需尺寸,如圖8－25所示。

圖8－25強力磨削示意圖

先用金剛石砂輪修整筆,把砂輪修成約0.05mm深、6～7mm寬的多個階臺,根據(jù)工件磨量大小進行吃刀,最好留0.03～0.05mm的精磨余量,直至磨成要求尺寸。磨削中,注意縱向進給量不宜過大,工作中要供給充足的切削液;砂輪使用鈍了后,仍然要按上述方法進行修整。

7.薄片工件的磨削方法

(1)墊彈性墊片。工件裝夾時,在工件與電磁盤之間墊一層很薄的橡皮或海綿,厚度大約0.5mm。當工件被吸緊時,由于橡皮或海綿能夠壓縮,因而工件的彈性變形減小,磨出的平面就比較平直。工件這樣反復翻身磨幾次,平面度達到要求后,再直接放在電磁盤上進行磨削,直到工件達到圖樣要求為止。如圖8－26(d、e、f)所示。

圖8－26薄片工件的磨削

(a)毛坯翹曲;(b)電磁工件臺吸緊;(c)磨后松開，工件翹曲;

(d)磨削凸面;(e)磨削凹面;(f)磨后松開，工件平直

(2)在工件與電磁盤的空隙中墊紙。將工件放在平板上,用眼睛觀察工件與平板的空隙部位的大小,再在空隙處墊上合適厚度的紙,然后以墊平的一面作定位基準面,吸在電磁盤上磨反面,以后再這樣反復翻身磨幾次,就能得到較平的平面。

(3)涂白蠟。在工件表面涂一層白蠟,然后在較平的砂輪端面上摩擦,使工件凸部上的白蠟磨去，凹部的白蠟留下,再放在平板上檢查,如工件平面較平,就以它為定位基準,放至電磁盤上磨削第一個平面,然后在反復翻身磨兩面。

8.在內圓磨床或萬能外圓磨床上磨削內球面

在萬能外圓磨床上磨削內球面,如圖8－27所示。磨削工件裝夾在頭架的三爪卡盤上,并用百分表找正,然后把頭架攢一個角,再根據(jù)球面直徑計算出所需砂輪的直徑,把選定砂輪裝夾在內圓磨頭上,用金剛石筆將砂輪修整到所需要的尺寸，砂輪的徑向跳動量減小。然后再橫向移動砂輪架,使砂輪軸巷與工件軸線交于球心。這時就可以開動機床,移動工件接近砂輪進行磨削。為了達到沿砂輪軸向的微量進給,可裝一百分表7及擋鐵6定位,轉動縱向進給手輪,進行進給。

圖8－27磨內球面示意圖

砂輪直徑do和頭架應扳α角計算：d0＝［D(D/2+K)］1/2

式中:d0—砂輪直徑(mm);

D—球面直徑(mm);

K—球面大于或小于半徑時的高度。當工件球面大于半圓時為正值,小于半圓時為負值,等于半圓時為零。α角的計算:

sinα＝d0/D

α—頭架應扳的角度(°);

d0—砂輪直徑(mm);

D—球面直徑(mm)。

9.巧用橡皮墊保證磨削加工質量

對圖8－28所示的長臂工件,需要磨削兩頭凸臺端面。按照常規(guī)的磨削方法,把它直接放在電磁盤工作臺上磨削,由于磁吸力的作用,工件產生變形,磨完后質量不合格。

圖8－28磨長臂工件

10.浸二硫化鉬的砂輪

在常溫下,把粉狀二硫化鉬與無水乙醇的混合液放入防止乙醇揮發(fā)密閉性良好的容器中,再把普通砂輪放在溶液中,浸泡14h后,取出自然干燥18～20h,干透后即可使用。經多次應用,這種砂輪的磨削性能得到很大的提高,各方面的效益都很突出,深受大家歡迎。

用浸過的氧化鋁砂輪,對高碳鋼、滲碳鋼和高速鋼進行磨削可以直觀看出磨削火花是連續(xù)的,當干磨時工件的溫升極小,磨削深度為0.3mm時,也不產生退火和燒傷現(xiàn)象。工件表面粗糙度可達Ra0.2～0.1μm,砂輪長時間保持鋒利,切削效率比未浸二硫化鉬的砂輪高2～3倍。

浸二硫化鉬的砂輪磨削特點:

(1)用它磨削工件時,整個磨削過程是在有二硫化鉬充分潤滑情況下進行的,排屑性能良好,砂輪不易堵塞,被磨削表面光滑,用30倍工具顯微鏡觀察切屑,多數(shù)是帶狀的,極少成擠裂狀或崩碎狀,這說明砂輪的切削性能十分良好。

(2)磨削中產生的切削熱,95％由切屑帶走,使工件熱變形小,對于薄壁和細長工件更為重要。

(3)經過浸過的氧化鋁砂輪,有3／4的磨粒保持鋒利,有1/4的磨粒半鈍化狀態(tài),無鈍化磨粒,說明浸二硫化鉬的砂輪其磨粒不易鈍化,使用壽命長。

(4)對磨削銅、鋁等有色金屬時,砂輪也不易堵塞,排屑暢快,其效率可提高2～3倍。

11.用鐵絲束研磨小孔

在生產中,可能遇到研磨小方孔或其他形狀的孔,一般采用與孔形狀相同的研磨棒研磨,研磨棒很快磨損不能再用。為此,就改用鐵絲(或銅絲)束來研磨,即在孔中穿滿0.2～0.5mm的細鐵絲,以代替研磨棒,再在上面涂上研磨劑,來回拉動鐵絲束,細鐵絲束根據(jù)孔的形狀自動變換位置,就把孔的四周都研磨到。研磨方法如圖8－29所示,在主軸和回轉頂尖上均裝夾有卡鐵絲工具,卡住鐵絲的兩端,并將鐵絲拉緊。由主軸帶動鐵絲轉動,轉速為750～1200r／min,用手操持工件使之在鐵絲上作往復的移動,則加工出的內孔精度可達到IT7級,表面粗糙度Ra0.8μm以上,這種研磨的方法,十分簡單有效。

圖8－29用鐵絲作研磨工具及其使用方法

12.在平板玻璃上鉆孔

利用研磨的原理,在平板玻璃上鉆孔。將研磨劑涂敷在研磨頭和玻璃表面,研磨頭裝夾在鉆床或電鉆上,使研磨頭旋轉,在適當?shù)膲毫ο?研磨劑中的磨粒對玻璃起切削作用,從而在玻璃上研磨出一個和研磨頭外圓一樣大的圓孔。

研磨頭如圖8－30所示,材質為45鋼,L大于玻璃2倍厚度,d

0為玻璃孔徑,并在端面開槽,以便使磨料進入磨削區(qū)。磨料為碳化硅,粒度為150?！?80＃,用煤油調成糊狀,研磨時涂抹在研磨頭和玻璃之間。研磨時,玻璃必須放平穩(wěn)并墊上軟材料。

圖8－30研磨頭

13.用研磨法提高鋼球的圓度

在一般情況下,對鋼球的研磨,是為了提高鋼球的圓度。研磨的方法如下:

用兩塊300mm×300mm的鑄鐵平板,在一塊平板上面車削幾圈等深的V形或弧形槽,槽的大小與深淺,能使鋼球一半左右進入槽內。研磨鋼球時,將有溝槽的平板放在鉗臺上,然后把研磨膏和鋼球放入平板溝槽內,在上面覆蓋一塊無槽的平板,并用手推動槽平板,作往復旋轉運動來進行研磨。

在同一批鋼球中,其直徑不可能完全一致,在放入槽前,必用精密量具按其直徑大小分組,然后將直徑較大和較小的鋼球隔開來,放入槽中,大球在槽中要放得基本對稱,目的使兩塊平板保持平行狀態(tài)。首先均衡地研磨直徑大的鋼球,待大鋼球接近于小鋼球直徑時,全部鋼球才能得到一致的研磨。研磨后鋼球圓度可達0.001mm。

14.超薄彈簧片(0.08mm)磨削加工

油缸產品中有兩種需磨削加工的彈簧墊片,它們的厚度分別為0.08mm和0.2mm,而原材料的厚度為0.4mm;卷筒式彈簧鋼帶,革新前在平面磨床上加工,經試磨,遇到以下幾個問題:①鋼帶是圓弧狀,經磨床工作臺吸住后,由于彈性變形,工件各處所受力也不勻,導致磨削后簧片厚度不均勻(厚度差值在0.02mm以上)而報廢,②加工時工件易發(fā)生移動,不安全。③由于工件薄,不易從工作臺拿下,所以測量不方便,且生產效率低。由于以上問題而保證不了加工質量,為此設計制造了輔具(見圖8－31)。使用時將鋼帶圍繞在輔具外圓上,鋼帶一頭用螺釘固定,另一頭插入開槽螺釘?shù)牟壑行o后,再旋緊固定螺母,然后將其上外圓磨床用頂尖頂緊即可進行加工。

因為該輔具具有外圓接近鋼帶的直徑,減少了鋼帶的彈性變形,裝夾牢固、安全,同時測量方便(產品可不下機床直接測量厚度),并提高了加工精度(原厚度差值在0.02mm以上,現(xiàn)在0.005mm以內),保證了質量,所以可用于超薄片狀零件的加工,如厚度在0.08～0.8mm的鋼帶均可采用該輔具進行加工。

圖8－31磨削夾具

15.鋁合金壓鑄件表面拋光新工藝

鋁合金壓鑄件表面光亮度的處理,大多數(shù)都采用人工機械拋光的形式進行。有勞動強度大,工作環(huán)境差,表面質量不高,而且工作效率低等缺點。

由于鋁合金表面與空氣接觸易氧化,鋁合金中的硅分子硬度較高,惰性大,留在零件的表面上不易去除,處理起來比較困難。為解決上述問題,可采用機械滾丸法。滾筒中加入許多不同規(guī)格的鋼丸、溶液、被加工的零件在滾筒的旋轉作用下,鋼球不停地撞擊零件,使零件表面產生無數(shù)的亮點,由于溶液的翻滾沖洗,表面上的氧化膜被帶入溶液中去。又因鋁本身是白色的,在鋼丸和溶液的作用下,變得更加白亮。但如果不加保護,取出后又很快會被重新氧化,形成新的氧化層。所以在溶液中必須加入適量的合成物,溶液、合成物、鋼丸在滾筒中不停地翻滾,零件的表面在去除氧化層的同時,形成一種光亮保護膜,達到去除又保護的目的。圖8－32所示的是六方形機械滾筒的示意圖。

圖8－32機械滾筒示意圖

機械滾丸法代替了人工機械拋光。減輕了工人的勞動強度,改善了工人的工作環(huán)境,工作效率比人工機械拋光提高8～10倍,表面粗糙度和光亮度提高3～4級,并具有很強的防氧化能力。

16.提高鼓式剎車制動力的方法和簡易工具設計制造

摩托車制動性能項目是國家安全強檢項,制動性能不達標準的車輛禁止出廠。制動力指標要求為560N。然而,組裝后的摩托車很難達到這一標準。這是因為剎車踢塊弧形制動片在裝夾后的誤差是多種誤差累積而成的,誤差較大,使剎車踢塊弧形制動片與制動鼓輪轂內圓面的接觸不好。

考慮到剎車踢塊上的弧形制動片多為石棉材料,車削加工比較困難,而采用靜電植砂的砂帶磨削較為有利,且砂帶有不阻塞,實施方便,成本低,加工質量穩(wěn)定和加工效率極高等特點。為此,我們利用廢舊制動鼓輪轂加裝砂帶制作了專用磨頭,對裝配后的剎車踢塊弧形制動片進行磨削加工,真正做到了“就地加工”,徹底清除累積誤差,且磨削加工時的專用磨頭與制動輪轂的裝夾基準同一,使得組裝后的剎車踢塊弧形制動片在張開時能與制動鼓內圓面接觸達到最佳狀態(tài),組裝后制動力不足這一問題得到了解決。

圖8－33改制的專用磨頭

圖8－34磨削加工實施簡圖

通過在某廠對踏板式的女裝摩托車實施該磨削工藝和實際測試,取得了很好的效果:

①制動力由原來平均420N增加到650N,超過了560N的標準值;路試效果更加顯著,時速30km／h時,僅5m就完全制動,而國家標準值為7m;②通過涂抹紅丹實測,踢塊與鼓內圓面接觸面積由40％增加到98％,而國家標準為75％；③工具成本低,使用壽命長,1片砂帶可加工1萬件(套)的制動踢塊,工具成本僅1元人民幣;④上述專用工具裝置的設計制造和工藝方法可在類似結構的其他摩托車、汽車、拖拉機等制動器的制造和維修中應用。

17.一種交叉布置的新型磨削工藝方法與裝置

圖8－35所示的是某規(guī)格摩托車變速齒輪箱的結構示意圖,材料為鋁合斜壓鑄成型。它的圓弧柱面上殘留有高度B為2～6mm,厚度h為1～2mm的渣包口需要去除。圖樣要求殘留高度值小于0.3mm,同時要求對該分型面上的飛邊進行清理和拋光。由于渣包口和分型面位于圓弧柱面中央部位,這給采用手持工具(風動銼磨鉸刀、平銼、電動磨筆等)的手工去除清理工作帶來諸多困難,表現(xiàn)在:①生產方式原始,費工費力,工件和工具把持困難,難以配合完成該去除的部位;②質量差,由于手工的不穩(wěn)定,容易損傷不要求去除的外觀表面,同時工件該部位外觀一致性差;③勞動強度大,手持平銼去除渣包口用力大,單手施力困難;④效率低下,每件需約3min;⑤環(huán)境差、粉塵多。

圖8－35工件結構與加工部位

圖8－36所示的是本裝置的結構圖,圖中工件“一面雙銷”定位,由臺座34、支承釘35,滾花手柄29、大圓柱銷28、3個滑柱30,螺釘32等構成的手動夾具夾緊。

圖8－36交叉布置的磨削裝置結構

反向旋轉29則3個滑柱30在3個彈簧31的作用下后退,取出工件。手動操作手柄36可使工件隨工作臺周向進給,完成整個飛邊和渣包口的磨削,結構中還設置有操作手柄的起點和終點限位(未畫出)。由工作臺主軸20、軸承21、移動23、導柱24、彈簧25、螺釘26和端蓋27組成滑座組件可在快速扳動并自鎖的夾具19的導柱24左右運動。圖中位置為加工狀態(tài),快速夾具19上扳時整個工件、工作臺都將右移,便于工件的裝卸,磨頭以簡支梁(見圖8－36(a)),電動機動力通過三角皮帶和帶輪將動力和運動傳至軸6上,整個磨頭部件和工作臺部件通過底板連在一起。磨頭位置始終保持不動,工作臺主軸與磨頭主軸呈現(xiàn)交叉垂直布并可以調整,以適應不同的高度h值的變化(見圖8－37)。為使結構簡化緊湊,砂帶磨頭采用單輪結構形式,如圖8－38所示。輪體可采用鋼輪或鋁輪。

圖8－37磨頭與工件的位置和運動關系

圖8－38單輪砂帶磨頭結構

8.3鉆、鉸、攻削部分

1.在薄板材上加工大孔

在生產中需要在零件或組成的箱體上加工一批50～100mm的孔。以前加工方法是:先在零、部件上劃出所需孔徑線,然后沿線內側鉆小孔,去掉多余部分,銼磨成形。這種原始加工方法,既費工又費力,而且很難保證產品質量,尤其是在產品數(shù)量增多時,很不適應生產發(fā)展的需要。因此通過在工藝上進行改進,設計制造一套簡單的工具,如圖8－39所示。其加工方法是:首先在板材、部件或組成的箱、柜上,劃出所需孔的位置線,鉆出20mm的底孔,然后將工具裝在鉆床上,使工具20mm的桿插入底孔即可加工了。

圖8－39加工大孔工具圖其特點是20mm的孔可作為工具的定位孔,很安全,加工孔時不必夾壓。加工板材厚度在0.5～3mm為宜,加工精度可控制在?0.05mm之內。加工孔徑在?200mm之內。

2.采用可調式刀架加工非金屬材料

夾具制造中時常遇到非金屬材料做成的墊圈,密封圈及制孔等工件。由于尺寸大小沒有規(guī)律,過去加工一直延用傳統(tǒng)的手工制作方法,加工工藝落后,零件質量差,費力、費時、生產效率低、勞動強度大。針對這個問題,設計制造可調式刀架,如圖8－40所示,定心針和切割刀可用?3mm鋼絲磨制,或用?3mm廢鉆頭磨制成。經過實踐應用,加工牛皮、石棉板、橡膠板、毛氈效果很好,工件外形、內孔平整光滑。使用方法:將被加工的材料釘在一塊平整的木板上,把刀架調整到要加工件的尺寸,兩個切割刀刃應調整在同一平面上,并低于定心針1mm左右。制孔時可取下一個切割刀即可。鉆床轉速可選用500r／min,提高工效十多倍。

圖8－40橡膠回轉件加工工具圖

3.巧取折斷絲錐

在機械制造業(yè)中,無論在零件制造或裝配過程中,攻螺紋都是一種重要的不可缺少的工序,無論是手工作業(yè)還是機動攻螺紋,折斷絲錐的情況是經常發(fā)生的,也是不可避免的。如能簡單、方便地取出折斷絲錐,這對大批量生產將有重大的經濟意義。

加工中經常對于M6以下規(guī)格的折斷絲錐,均采用電火花強化退火,鉆掉折斷絲錐,再重新清理一下螺孔,但對于M10以上的就極為困難。

改進后,采用一專用裝置,見圖8－41。這種扁圓形三爪扳手,直接從折斷絲錐的三個排屑槽插入,用扳手左旋退回折斷絲錐,這個方法經數(shù)百次實踐證明是成功的,其取出率可達90%～100％。它的優(yōu)點在于:無需其他輔助設備,不受零件大小、場地、位置的限制。方法簡單、方便,易掌握。同電火花強化相對比,不傷損螺孔的螺紋表面。應用面較寬,對于制造,修理,大批生產有實際使用價值。

圖8－41工具及其工作簡圖

4.巧取殘留在螺孔中的斷絲錐

鉗工在螺孔零件加工中,稍有不慎,就可能將絲錐折斷在螺孔內,不易取出,造成零件報廢。在實踐中,采用了如圖8－42所示的方法,用螺母將鋼絲固定在同一規(guī)格絲錐的容屑槽中,鋼絲伸出端插入斷錐的容屑槽內,反轉絲錐,就可以取出斷錐。選用的鋼絲直徑大小和數(shù)量,視絲錐容屑槽數(shù)與深淺而定。

圖8－42取斷絲錐

5.避免小絲錐折斷的簡便方法

在比較軟而韌性比較大的工件材料上,攻制M4以下的螺紋孔,尤其是盲孔,加上絲錐的軸線與工件表面的垂直度和螺紋的深度不好掌握,絲錐很容易折斷。如采用圖8－43所示的攻螺紋套管,就可以解決這個問題。

圖8－43攻螺紋套管

6.半孔鉆

工件上原來就有圓孔,要擴成腰形孔,這就需要鉆半孔了。若采用一般的鉆頭進行鉆削,會產生嚴重的偏斜現(xiàn)象,甚至無法加工。這時可將鉆頭的鉆心修整成凹形,如圖8－44所示,突出兩個外刃尖,以低速手動進給,即可鉆削。

實際鉆削時,還會遇到超過半孔和不超過半孔的情況,由于兩者的切削分力情況不同,必須對半孔鉆的幾何參數(shù)作必要的修建,若條件可能的話,使用相應的鉆套就更好了。

圖8－44半孔鉆

7.薄板鉆

在0.1～1.5mm厚的薄鋼板、馬口鐵皮、薄鋁板、黃銅皮和月紫銅皮上鉆孔,不能用普通鉆頭,否則鉆出的孔就會出現(xiàn)不圓、成多角形、孔口飛邊、毛刺很大,甚至薄板扭曲變形,孔被撕破。大的薄板很難固定在機床上,若用手握住薄板鉆孔,當用普通麻花鉆的鉆尖剛鉆透時,鉆頭失去定心的能力,工件發(fā)生抖動,刀刃突然多切,扎入薄板,切削力急增,易使鉆頭折斷或手扶不住,造成事故。

圖8－45所示的薄板鉆,鉆時鉆尖先切入工件,起定心作用,兩個鋒利的外尖迅速把中間切離,得到所要求的孔。用它鉆薄板時干凈利落,安全可靠。

圖8－45薄板鉆

8.鉆玻璃孔的砂輪鉆頭

在日常生活中,若需在玻璃上鉆孔,可采用圖8－46所示的鉆頭,它具有工具制造簡單、使用方便、鉆削效率高等特點。

圖8－46玻璃鉆孔用的砂輪鉆頭

砂輪采用樹脂結合劑的黑碳化硅單面凹形砂輪,粒度為20?！?6＃,硬度為H～K,砂輪尺寸d,即為工件的孔徑,H應大于玻璃厚度。加工時,將玻璃用木板墊實,切削速度為100m／min左右,走刀量不宜大,以“沙沙”聲不太明顯為宜,并使用充足的冷卻液。

9.定心絲錐

加工螺孔的絲錐本來由頭錐、二錐和三錐組成一組,每攻一個螺孔必須更換兩到三次絲錐,這樣加工的效率低,操作也麻煩。一般在M12以下的小螺孔,可以一次攻出。在攻螺紋中,由于二錐和三錐沒有導向部分,常出現(xiàn)把絲錐打壞或把螺孔攻歪等現(xiàn)象。為此,就把絲錐的前端磨出一段圓柱做定心和導向,其外徑d應略小于或等于螺孔內徑,如圖8－47所示。這種絲錐具有不會把螺紋攻歪,不易損壞絲錐,一次攻螺紋,生產效率高,質量好等特點。

圖8－47

定心絲錐

10.小長錐孔的鉸刀

圖8－48(a)所示的噴嘴,其錐孔小端直徑為3mm,大端直徑為5mm,錐孔長為150mm,表面粗糙度為Ra1.6μm,工件材料為黃銅。此工件加工難度較大,精度也要求較高,采用一般的車刀擴孔無法完成。首先用不同直徑的鉆頭分段鉆孔,并留有余量。再用15mm的鉆頭,磨成錐孔粗鉸刀,鉸后并留精鉸的余量,然后用圖8－48(b)所示的鉸刀精鉸。精孔鉸刀,用4mm厚的高速鋼刀條磨成,刀具橫截面為棱形,它的工作前角為負值,后角為8°～12°。鉸削時慢慢進刀,并用乳化液冷卻潤滑,在鉸削的過程中,要勤退刀,清除刀上的切屑,以防切屑阻塞、損壞刀具。

圖8－48加工小長錐孔工件的鉸刀

11.套孔刀具—孔鋸

常規(guī)的孔加工方法包括:孔徑較小時可用鉆、擴、鉸;孔徑較大時可用鏜、磨等;然而在板料(如砂2mm厚的鋼板)上加工大孔(如直徑大于100mm)時,上述方法卻不能盡如人意。當然,在壓力機床上用專用模具進行沖孔(或落料),其質量和效率都很高,但設備和工藝裝備的投資大,不同于常規(guī)的加工方法,尤其是單件、小批生產。

采用通用刀具—孔鋸(見圖8－49),可較好地解決上述問題。其結構如圖所示。該刀具切削部分由中央小直徑鉆頭和周邊硬質合金“鋸齒”組。小直徑鉆頭用于準確地找到要加工孔的中心位置,并在鉆通板料由直柄導向,以便在由“鋸齒”最終“鋸出”大孔的過程中保持工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定。

圖8－49孔鋸結構圖

12.橡膠類彈性材料的專用孔加工刀具

在摩托車、汽車的發(fā)動機制造過程中,氣密性檢測是一道十分重要的工序。聚氨酯橡膠因具有彈性大、抗拉強度高、耐磨性好、耐油等特點而常被選作氣檢密封墊材料,而聚氨酯橡膠板加工質量的好壞將直接影響到氣檢的準確性。

某型號摩托車氣缸體氣密性檢測所用聚氨酯橡膠密封墊如圖8－50所示,要求在其上加工一個?56mm的大孔、一個寬度為14mm的長孔和6個?10mm的小孔。過去用麻花鉆加工小孔,而用手工刀片切割大孔或用圓筒形帶鋸齒的加工金屬板用的锪刀加工大孔,加工效率低下,圓孔不圓,邊口不齊,制造質量難以達到要求,常常導致檢測時發(fā)生質量事故。

圖8－50聚氨酯橡膠工件簡圖

設計的專用刀具簡圖見圖8－51。刀具剖面刃口呈楔形,被加工橡膠板厚度越大,楔形角越小;刀具外圓柱面上為直線,以保證加工孔直徑的尺寸精度;刀具上部開有4個通氣孔,不僅便于將切下的橡膠從刀具內排除(用細棒料頂出或用壓縮空氣吹出),還可減輕刀具自重。設計的要點是楔形刀刃口必須是連續(xù)的圓弧,而不是像加工金屬的锪刀那樣開成鋸齒形。

圖8－51專用刀具設計簡圖

該專用刀具材料的可選范圍很大,幾乎所有黑色金屬都可選用,而45鋼成本最低且容易加工。對加工量較大的刀具,須對刀口進行局部淬火。刀具的加工在車床和鉆床上均可進行。要求刀具外圓表面和內圓錐面的加工粗糙度盡可能低,最好在車床上手工拋光以提高表面粗糙度精度。

8.4刨、銑部分

1.龍門刨床上自動走刀刨圓弧面

圖8－52所示的是在龍門刨床上自動走刀刨圓弧面的裝置。

在左側刀架上裝夾繞O點旋轉的刀桿,并在下端裝夾刨刀,刀桿上端與連桿一端連接,連桿的另一端與右側刀架連接。工作時,左側刀架固定在刨床橫梁上,由右側刀架橫向自動走刀,使連桿帶動左側刀架上的刀桿繞O點旋轉,使刀具切出內圓弧面來。工件上圓弧面半徑R的大小,取決于O點到刀尖的距離,要調半徑R的大小,只有改變刀桿和刀頭伸出的長短。

圖8－52刨圓弧面裝置示意圖

2.一種簡單刨外圓的方法

采用如圖8－53所示的裝卡方法在牛頭刨床上刨外圓,解決了在圓上帶翼的工件,中間圓柱加工的難題,取得較滿意的效果。

圖8－53外圓刨削原理圖

工件在虎鉗上裝夾時,利用車削工件兩端外圓和端面留下的中心孔,選用比中心孔大的鋼球3兩個,再在固定鉗口與活動鉗口上,分別放置一個帶定位孔的墊板,把鋼球用黃油粘在墊板兩個定位孔中。然后以工件兩端中心孔定位,裝夾上兩鋼球,適當夾緊虎鉗,以用力使工件在兩鋼球上能轉動為宜。刨削時,按照牛頭刨退程時的節(jié)奏,用活扳手或木錘,扳動或打擊翼片,使工件轉動,來控制走刀量的大小。若工件中間是通孔,刨前先裝夾一個心軸。如果中間是錐體,可以改變墊板上孔的高低位置,就可以加工中部錐體而兩邊帶翼的工件。

3.刨削加工漸開線曲面

刨削加工的主運動常為往復直線運動,故主要用于加工平面,也用來加工各種直槽,如果進行適當調整和增加某些附件(比如夾具等),也可用來加工母線為直線的成形面。這里介紹在B665型牛頭刨床上刨削母線為直線的漸開線曲面,加工的工件如圖8－54所示,AB段曲面是基圓半徑為

rb＝48.7±0.1mm的漸開線曲面。

圖8－54曲面工件圖

刨削加工時,將工件AB段曲面視為漸開線齒輪一個齒的齒廓,將刨刀刃口視為齒條一個齒的齒廓,刨刀對該工件的切削過程,實際上就是齒輪與齒條的嚙合過程。因此,刨刀在往復切削過程中,工件必須繞其基圓圓心作旋轉運動,才能實現(xiàn)AB段漸開線曲面的刨削加工。

工件的裝夾如圖8－55所示,首先通過軸承座和傳動軸將工件固定在工作臺上,傳動軸右端裝夾有齒輪,與齒輪嚙合的齒條被固定在刨床的豎直立柱上。刨削時,固定在刨床滑枕的刀架上的刨刀作往復直線運動,工作臺作水平進給運動,即通過齒輪和齒條的嚙合傳動,使工件繞傳動軸作旋轉進給運動。根據(jù)加工余量的多少,刀架上的刨刀作垂直進給,從而實現(xiàn)該曲面的刨削加工。

圖8－55刨削漸開線曲面示意圖

刀具的合理設計是加工該曲面的關鍵。根據(jù)齒輪齒條嚙合的特點,齒條齒廓上各點的壓力角相等,且等于嚙合角。因此,為了使工件在旋轉運動中,始終與刨刀的接觸點的軌跡呈漸開線曲線,就必須使刨刀(見圖8－56)的夾角θ與工件AB段漸開線曲面相應的基圓的夾角β相同。根據(jù)漸開線的極坐標參數(shù)方程,計算夾角β(見圖8－57)。即由漸開線極坐標參數(shù)方程式:

可求出:β＝∠NOM＝78.780°，由此,刨刀兩刃口夾角θ應為78.780°,為了使刀刃被磨損后,能調整角度或更換新的刀片,可將刨刀設計成機夾式的夾固刀。

圖8－56刨刀

圖8－57

β角計算圖

影響刨削漸開線曲面加工精度的主要因素有:刀具角度和裝夾工件時的位置精度。因此調整好刨刀兩刃口之間的角度,使其誤差在±0.2以內;同時在刀架上裝夾刨刀時,必須將刨刀對中,即兩刃口左右對稱;其次,在裝夾工件時,在豎直方向上工件的對稱線應與刨刀的對稱線重合,同時對工件進行找正,即找正傳動軸,使其在水平方向和沿刨刀往復運動方向的平行度均控制在0.02mm以內。最后,刨刀垂直進給后,須從工件的A點(或B點)開始刨削,以保證工件表面粗糙度。刨削時只要控制尺寸89.6-0.04-0.05,基本上就可以保證工件的加工精度。

4.銑削大半徑內、外圓弧面

加工較大半徑內外圓弧面時,可在立銑上采用圓盤式刀具銑削,如圖8－58所示。在銑外圓弧面時,R受到刀具切削半徑r及工件長度的限制。

當銑頭垂直于工作臺時,也即是α＝0,走刀加工出的加工面為一平面(即R無窮大)。當α不等于零時,走刀時加工出工件表面是內圓弧面或外圓弧面。立銑頭傾斜角α的計算公式:

sinα＝r/R

式中:α—刀盤主軸傾斜角(°);

R—工件圓弧半徑(mm);

r—刀盤切削半徑(mm)。

圖8－58銑削內外圓弧面(a)銑削內圓弧面；(b)銑削外圓弧面

5.銑削較深橢圓孔

橢圓形的工件很多,如橢圓柱、橢圓孔等。一個圓柱孔的工件,當用刀在垂直于圓柱中心線切斷后,得到的截面是個圓孔,如果切斷的方向和中心孔傾斜成某一角度,這時所得到的截面卻是一個橢圓孔。

圖8－59在立銑上加工橢圓孔

內孔大直徑叫做長軸，用D1表示，小直徑叫做短軸，用D2表示，如圖8-59所示。切斷方向與孔的中心線夾角越小，橢圓的長軸和短軸長度之差就越大。在立式銑床上就是根據(jù)這個原理來加工橢圓孔的。

在銑床上鏜橢圓孔時，鏜刀桿裝夾在立銑頭主軸錐孔內，根據(jù)橢圓孔長軸D1的大小調整銑刀，使銑刀刀尖旋轉半徑只等于橢圓長軸半徑D／2。然后必須將鏜刀桿轉過一個角度，使其刀桿的中心線與工件的中心線傾斜α角可用下式計算：

式中:D1—橢圓孔長軸長度(mm);

D2—橢圓孔短軸長度(mm)。

cosα＝D2/D1

例:在立式銑床鏜橢圓孔,其長軸直徑D1＝100mm,短軸直徑D2＝96mm,其加工要點如下:

(1)工件裝夾時,橢圓孔的軸線應垂直于工作臺面,而橢圓孔的短軸方向必須和縱向工作臺進給方向平行。

(2)主軸軸線應和橢鍘孔軸線校正在同一平面內。這可用對中心的方法,調整橫向工作臺的位置來達到。

(3)工件的軸向進給;可利用升降工作臺進行,但要注意的是橢圓孔不宜過長,否則傾斜的刀桿會與孔壁相碰。

(4)根據(jù)公式,α＝16°16′。

8.5鉗工和其他部分

1.發(fā)動機氣門座圈的巧妙拆除方法

氣門座圈由鐵基粉末冶金材料作成,其密度、硬度和成分配比都有十分嚴格的要求。某摩托車企業(yè)在生產中出現(xiàn)一批(2000多件)因氣門座圈硬度指標不合格而閑置的氣缸蓋部件。為收回這些部件,欲取出不合格氣門座圈,重新更換。由于氣門座圈的外圓柱面與鋁合金基體內孔面是過盈配合,過盈量達0.03mm,靠壓力機以較大壓力壓入;而內孔是光滑表面,底部緊靠鋁合金基體(見圖8－60),內孔直徑與基體排氣孔直徑尺寸一樣大,因而欲取出座圈,沒有著力點。該廠原來采用在加工中心上,用鏜刀將座圈內孔擴大而鏜出座圈,然而,事實上在座圈壁鏜到較薄時,座圈收縮失去過盈配合,在切向切削力作用下座圈隨鏜刀一起回轉,結果將基體內表面尺寸擴大,新的座圈裝入時再達不到過盈配合的要求而宣告整個氣缸蓋部件報廢。這里在解決本問題時,從尋找著力點入手,并從座圈壓入工藝考慮,通過在座圈內孔攻制螺紋制造出著力點后采取簡單的壓出方法,結果原來的基體內孔尺寸基本上不擴大,重新裝夾新的座圈后配合加工,完全達到制造要求,圓滿成功回收。這里的方法還可用于眾多的摩托車氣門座圈維修更換工作中,也可用于其他類似的拆除工作。圖8－60氣缸體部件簡圖及工藝實施示意

2.磁電機與超越離合器裝配的外圓面定位夾具

磁電機外殼與超越離合器之間由3顆螺栓連結,裝配中螺栓孔定位不易,氣動旋螺栓裝置不易固定。原來采用常規(guī)內圓面來對磁電機殼體外圓面定位,由于磁力較大而存在操作和裝卸不便,定位受磁力影響很難放置到位,手能握持的磁電機外殼面積很小,難以施力(見圖8－61)。所以這種設計根本沒法使用。后來只得改用由手工進行,手工方法不僅效率低下,而且手持扶穩(wěn)工件需克服氣動扳手的力,且振動很大,操作者只能一手握持工件,另一手操作風動工具,致使勞動強度大,而且有安全隱患。

圖8－61原夾具圖

由于原來的夾具體內圓柱面面積大,與磁電機外殼的環(huán)形磁鐵產生很大的磁力,磁電機殼體一旦放入夾具體內,須很大的力才能搬動,夾具體還使得人手無處握持磁電機外殼,施力困難。見圖8－62中,我們將原夾具體改為3個尺寸較小的圓柱,它們的內切圓直徑基本尺寸等于磁電機殼體的外徑,設計較小的間隙,同樣能對磁電機外殼起到定心作用,即采用“3個固定點決定一個圓”的原理。周向定位靠電導凸臺與防轉槽間隙配合進行,在放入外殼時,對準槽放入便可以。該方案的好處有:3個圓柱與磁電機外殼呈現(xiàn)線接觸,故產生的磁性吸力很小,操作輕松;操作者雙手可以握持磁電機殼體的面積更多,便于施力;使用本夾具后,操作者可以雙手握持氣動扳手,確保操作的安全性。

圖8－62三點定位夾具

3.鋁合金壓鑄進口模具型芯的改進

圖8－63所示的是摩托車發(fā)動機箱體進口模具的設計示意簡圖,鋁合金壓鑄件的軸承座圈為鑄鐵件,壓鑄后永久嵌入鋁合金箱體件中,它的中心是所有尺寸(零件自身其他位置尺寸和其他零部件裝配尺寸)的重要基準,因而它在壓鑄過程中的定位和壓緊顯得十分重要。圖中可見,座圈靠型芯外圓的間隙配合來定心,軸向靠錐面定位。由于鋁水的流動和壓力鑄造的鋁水液動壓力會影響原有的定位,座圈在壓鑄過程中,必須壓緊,圖中采用專用壓桿來軸向壓緊,一般沿圓周均布有3個壓點。壓桿退出后留下三個孔洞,需要金屬固化膠水填補,膠水氣味較大,多少會影響車間環(huán)境和人身健康,增加額外工序、人力、工時、等待干固時間、零件周轉和成本,某摩托企業(yè)因此而每年僅膠水費用就花15萬元左右。

圖8－63原模具設計示意圖

圖8－64所示的是軸承座圈型芯的改進設計圖。其外形的尺寸與原型芯完全相同,不同的是型芯的前端進行了大的改進。沿軸向與下工件內圓定位處有三組完全相同的由螺母、壓簧和滑柱定位銷組成的定位部件,在徑向截面內組與組之間成120°均勻分布。此定位部件用于手工,將座圈套上定位型芯時的初步定位,其彈簧剛性較軟,滑柱與座圈內圓接觸的端部為球面,可提高定位精度和傳遞動力,座圈用手軸向套入時滑柱彈簧能在手推軸向力作用下產生徑向壓縮使滑柱順利地向內退回,彈簧反力使滑柱作用于座圈內表面,消除間隙,用手將座圈推到底使其與型芯錐面接觸,圖8－64型芯改進設計裝配圖

初定位后座圈能有較好的位置精度。同樣沿軸向與工件內圓定位處均布有三組由螺母、壓簧和壓緊滑柱組成的壓緊部件。未合模時,在壓簧作用下,壓緊滑柱向型芯中心退回,其球面端不超出型芯該處的外圓表面,以免干涉影響座圈的順利裝夾。壓緊滑柱后退時其45°錐面迫使鋼球右移,