數(shù)控車床鉆孔刀夾的設(shè)計探討

摘要：夾具是金屬切削加工過程中不可缺少的工藝裝置，合理地選擇和使用夾具能夠提高金屬加工的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。基于此，文章以廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的CZK6132A型數(shù)控車床為例，詳細地闡述數(shù)控車床鉆孔刀夾的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；鉆孔刀夾；夾具設(shè)計；彈簧夾筒

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0028-02

通常來說，在加工套類零件的過程中，車床上都會根據(jù)需求鉆孔，而以往鉆孔采用的一般方法都是將鉆頭直接套在尾座的套筒上或采用鉆夾頭、附加變徑套等，這種傳統(tǒng)的做法往往需要消耗很大的勞動強度，且生產(chǎn)效率不高。近幾年，隨著科技的發(fā)展，數(shù)控車床逐漸被應(yīng)用到機械制造等多個領(lǐng)域中，但是大部分數(shù)控車床的尾座并不能自行控制運動，其鉆孔、鉸孔及擴孔等操作往往采用普通車床的方法。這樣一來生產(chǎn)中、小批量的套類零件過程，不僅需要消耗很大的勞動強度，還會降低零件生產(chǎn)的效率，影響其質(zhì)量。由此可見，數(shù)控車床的鉆孔刀夾設(shè)計就顯得尤為重要。

1 夾具的設(shè)計構(gòu)思

目前，零件的加工一般都是在數(shù)控車床上進行，數(shù)控車床會根據(jù)所加工的零件的實際需求及其輪廓軌跡，并通過嚴謹科學的數(shù)據(jù)編程，實現(xiàn)對刀架動作的自動控制。對此，夾具的設(shè)計就相對簡化了，即只要能設(shè)計制造出一種專用夾具，保證將鉆頭等刀具順利安置在數(shù)控車床的刀

架上。

2 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

2.1 鉆頭等刀具的定位方案、定位元件和定位方法

在進行夾具設(shè)計時，需要事先按照鉆頭的尺寸、形狀及其結(jié)構(gòu)，制定嚴格的標準，保證零件生產(chǎn)的系統(tǒng)化和專業(yè)化。為了保證刀具在安裝和使用的過程中更加的方便，通常會將直徑較小的鉆頭（不大于16mm）設(shè)計成直柄，對于直徑大于16mm的鉆頭一般設(shè)計成錐柄。其中直柄的鉆頭通常情況下的定位基準是外圓柱表面，而其定位元件一般也會選擇定心夾緊裝置。

2.2 鉆頭等刀具的夾緊方案、夾緊裝置及夾緊方法

在確定鉆頭的軸線時，要充分分析鉆頭的作用和使用特點，保證鉆頭的軸線和需要加工的孔的旋轉(zhuǎn)軸線一致。同時綜合考慮數(shù)控機床的特點和其對夾具的需求，保證夾具的夾緊力強，剛性可靠，提高定位能力，保證精度，夾具的結(jié)構(gòu)要盡可能的簡化，以保證在進行安裝及裝卸時簡單方便。實行過程中，為了能夠適應(yīng)不同尺寸規(guī)格的直柄鉆頭的夾具（刀夾）設(shè)計要求，可以選擇普通銑床上的銑刀彈簧夾筒等已標準化的彈簧夾筒，利用彈簧夾筒所具有的彈性變形力實現(xiàn)鉆頭定心，提高鉆頭的夾緊力。

2.3 確定彈簧夾筒鉆孔夾具結(jié)構(gòu)

彈簧夾筒作為夾具中的主要構(gòu)件，根據(jù)構(gòu)造的需求和特點，通常情況下選擇7∶24的內(nèi)外圓錐表面作為彈簧夾筒的定位基準和定位元件。通過轉(zhuǎn)動特定的螺釘可使相應(yīng)的彈簧夾筒向右移動，促使彈簧夾筒的錐體部分在夾中圓錐表面的作用力下進行收縮，最后達到鉆頭的定心夾緊。在實際運用彈簧夾筒鉆孔夾具時，通常是通過內(nèi)圓錐表面完成鉆頭定心和夾緊的主要工作表面，因而選擇鉆頭的時候，一定要選擇耐磨性強的，表面粗糙度是Ra1.6μm。在使用彈簧夾筒的時候，可以適當?shù)卦趦?nèi)圓錐孔與內(nèi)圓柱孔之間設(shè)置一個過渡孔，以避免當彈簧夾的筒刀柄槽經(jīng)過防轉(zhuǎn)銷時夾具內(nèi)的圓錐孔小端與圓錐小端相互干涉。在此，本文為經(jīng)濟型數(shù)控車床的刀具選擇一種比較簡單的四工位能實現(xiàn)自動換刀的設(shè)備。因而夾具的外形要設(shè)計成方形的。根據(jù)車床實際的中心高，內(nèi)圓錐孔軸線到夾具底面基準表面的高度要設(shè)計為20mm，誤差在0.005mm范圍內(nèi)。為了保證夾具的順利安裝，要充分分析刀架的實際構(gòu)造，設(shè)計的刀夾的寬為36mm、高應(yīng)為38mm。

2.4 鉆頭等刀具對刀和夾具的安裝方案

通常鉆頭的中心高要依據(jù)夾具自身的結(jié)構(gòu)尺寸來確定，由夾具Φ44±0.005mm的外圓尺寸與間接的工件外圓尺寸d值及a值，通過對刀來綜合得到的數(shù)控車床在水平方向上對刀偏差值來確定鉆頭的同心度。此外，在安裝家具的過程中，要確保家具和同車床的軸線保持平行，以便保證在使用鉆頭過程中保持鉆頭軸線與工件軸線在同一直

線上。

3 夾具的精度分析

數(shù)控車床利用該夾具進行加工的過程中，降低孔精度的直接因素是相關(guān)器件的同軸度，為了提高孔尺寸的精確度，可以通過刀具的精度來確定。下面對孔的同軸度進行詳細的分析和計算：（1）誤差通常是由于基準不符造成的；（2）夾具在安裝過程中，由于內(nèi)圓錐孔軸線與夾具定位面A之間的尺寸誤差以及主軸軸線與內(nèi)圓錐孔軸線的平行度誤差等原因會造成被加工孔的軸線同軸度出現(xiàn)誤差；（3）由于鉆頭的跳動、結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及滑板間隙等加工方法也會導(dǎo)致一定的誤差，通常誤差值是0.02mm左右。以上三種誤差因素能導(dǎo)致的最大誤差為0.04mm。

4 結(jié)語

總而言之，隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的市場經(jīng)濟越來越完善，企業(yè)面對的競爭越來越激烈。對此，夾具作為金屬切削加工過程中不可缺少的工藝裝置，要不斷地改進和優(yōu)化數(shù)控車床鉆孔刀夾的設(shè)計，來提高金屬加工的質(zhì)量，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)的競爭力。

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作者簡介：王姝英（1983—），女，廣東梅州人，廣東省高級技工學校機械工藝二級實習指導(dǎo)老師，研究方向：數(shù)控機械。

（責任編輯：吳 濤）