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自动钻孔连机零件夹具的设计研究


自动钻孔连机零件夹具的设计研究 摘要:本文针对有内孔回转体工件大批量加工问题,进行了科学的分析,在 保证质量的前提下,为使加工工序集中、降低加工成本和提高生产效率,设计并 制作了在数控车床上用于自动钻孔的夹具, 装上莫氏锥柄的钻头或者莫氏锥柄的 钻夹头(钻夹头上装有直柄的钻头) ,可以实现自动钻削加工,具有积极地工作 实效和研究价值。 关键词:钻孔;大批量;工序集中;自动钻孔 1

引言 通常在加工单件或小批量有内孔的回转体工件时,可以直接在车床尾座 上安装钻头进行钻孔。但在大批量生产中,用上述的方法钻孔费时费力,如果选 择在钻床上单独钻孔(即工序分散) ,会导致工序增多,成本增加。现在有的机 床厂生产了可以直接在刀架上装夹钻头的数控车床, 但我们现有的数控车床的刀 架上没有设计这种装置。 为了实现在现有的数控车床上自动钻孔,笔者以多年的 工作经验, 设计并制作了一副装在数控车床塔式刀架上自动钻孔的夹具。在夹具 上安装具有莫氏锥柄的钻头或者具有莫氏锥柄的钻夹头 (钻夹头上装有直柄的钻 头) ,通过程序控制钻头,可实现自动钻削加工(如图 1 所示) 。 2 自动钻孔夹具的设计 在数控车床的刀架上装上车刀后,可以通过数控系统里的加工程序控制 车刀的运动轨迹,加工出外圆、槽和螺纹等等。同理,我们可以把钻头装在刀架 上, 通过加工程序控制钻头的运动进行钻孔。 但是钻头的装夹部分有直柄和锥柄, 这两种柄部都不能直接装在塔式刀架上,为此,我们设计了如图 2 所示的自动 钻孔夹具。该夹具为带有莫氏锥孔和凸出边缘的方块。厚度为 20mm、宽度为 22mm 的凸出边缘为装夹部分,A 面与 B 面分别为定位面。莫氏 3 号锥孔是用 来安装有莫氏 3 号锥柄的钻头和莫氏 3 号锥柄的钻夹头,在 10mm 的槽中装入 10mm 平键后,平键可以顶住莫氏锥柄的扁尾平面,限制其自身的旋转。夹具体 材料为 45 钢,并进行调质处理,硬度为 HBS280 左右,其目的是为了保证夹具 体有足够的强度和硬度, 经多次使用后仍有较高的尺寸精度和形位精度。自动钻 孔夹具、麻花钻和刀座的安装方式如图 3 所示,把自动钻夹具的 A 面贴着数控 车床刀架夹位的水平面,B 面贴着数控车床刀架夹位的垂直面,用螺钉压紧。 钻头装入自动钻孔夹具的莫氏锥孔中,对刀,就可以利用加工程序控制钻头进行 自动钻孔(如图 1 所示) 。 3 自动钻孔夹具的制作 3.1 工艺分析 自动钻孔夹具的外部形状可以在铣床上加工。莫氏 3 号锥孔的加工要解 决两个技术问题: 一是在制作过程中怎样保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主 轴同轴;二是在下次使用时怎样保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴。 3.2 锥孔的加工方案 在制作过程中为了保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴的同轴,制 定了如下 3 种加工方案: (1)锥孔在铣床上加工。首先,自动钻孔夹具在铣床 上的装夹要求, 用精密虎钳夹 A 面和与 A 面相对的面, 找正 A 面与铣床 XZ 平 面的平行,同时找正 B 面与铣床 YZ 平面的平行,都平行后夹紧,夹紧后再检 测是否满足要求。 其次, 要精确测量出数控车床主轴轴心线到塔式刀架夹位水平 面的距离,也就得到自动钻孔夹具莫氏锥孔的轴心线到 A 面的距离。并通过对 刀使铣床主轴轴心线与自动钻孔夹具莫氏锥孔的轴心线重合。加工工序为: (a) 用准 21 的麻花钻钻穿; (b)用准 22 的麻花钻钻 55mm 深(以麻花钻韧带上的 棱边为基准) ; (c)用准 23 的麻花钻钻 30mm 深(以麻花钻韧带上的棱边为

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