快卸螺釘螺旋槽加工工藝

陜西凌云電器集團有限公司（寶雞 721006）賀慧清 呂景峰

快卸螺釘因其定位快捷，使用方便等特點，廣泛地應用于機械、電子、通信等工業產品領域。但快卸螺釘的螺旋槽尺寸小、形狀不規則，位置精度要求高，在圓柱面上呈180°分布，從而導致螺旋槽加工困難。經過我們對快卸螺釘螺旋槽加工關鍵技術的分析，設計制作了一個專門用于快卸螺釘螺旋槽加工的銑床夾具，成功地探索出一種在萬能工具銑床上，用φ1.5mm中心鉆作為刀具加工快卸螺釘螺旋槽的方法。經過多次生產驗證，該銑床夾具設計精巧、使用簡單、安全可靠，并批量性應用于生產實踐中。多年的生產實踐，也驗證了該銑床夾具對于快卸螺釘螺旋槽加工的可靠性和有效性。

1.零件結構分析

快卸螺釘零件（見圖1）如下：從圖可以看出，該快卸螺釘螺旋槽的結構特點：螺旋槽尺寸小（寬度僅有1.5mm）、形狀不規則、位置精度要求高（螺旋槽位置度為0.1mm）、螺旋槽在圓柱面上呈180°分布。在萬能工具銑床上加工這樣的螺旋槽，如果沒有專用的銑床夾具，實現這樣一個形狀不規則的螺旋槽的曲面加工應該說是不可能的。經過對圖樣的分析研究，發現要銑削加工這種螺旋槽，必須解決兩方面的問題：一是刀具問題；二是快卸螺釘的裝夾問題。

圖1 快卸螺釘

通過分析后，我們認為，銑削時必須將要加工的快卸螺釘裝夾在一個能夠同時做徑向旋轉和軸向進給的專用銑床夾具上，使其徑向旋轉和軸向運動的合成軌跡與快卸螺釘上的螺旋槽形狀保持一致，就能實現快卸螺釘上形狀不規則螺旋槽曲面的加工。

2.方案的確定

根據對快卸螺釘螺旋槽結構特點的分析及相關資料的查閱，初步確定的加工方案如下：

（1）在萬能工具銑床上加工。這主要是考慮到萬能工具銑在機械加工設備中運用較為普遍的原因。

（2）刀具采用φ1.5mm的中心鉆，這主要是考慮中心鉆的強度比同規格的銑刀好，并且完全能夠保證螺旋槽的槽寬尺寸以及表面質量。

（3）專用銑床夾具設計方案采用手動旋轉平移凸輪機構，將快卸螺釘大端裝夾于手動旋轉平移凸輪機構上，并用螺母（見圖2）緊固。

手動旋轉平移凸輪機構夾具結構如圖3所示。

圖2 螺母

工作原理：主軸的一端裝上手輪，另一端設計為彈簧夾頭夾持零件，主軸（見圖4）的中間部位對稱銑出兩處作為凸輪靠模移動用定位槽，定位銷插入該定位槽內（見圖5）。銑削時，轉動手輪，使定位銷在該定位槽內作靠模運動，從而帶動零件作旋轉、平移運動。當定位銷在該定位槽內作靠模運動走完一個行程時，手輪反向轉動使刀具回位，即可完成快卸螺釘上螺旋槽的一半銑削加工。拔起定位銷，主軸旋轉180°，將定位銷插入主軸上對稱的另一半定位槽內，轉動手輪，使定位銷在該定位槽內作同樣的靠模運動，即可完成快卸螺釘上另一半螺旋槽的銑削加工。

圖3 手動旋轉平移凸輪機構夾具

3.銑床夾具的設計過程

圖4 主軸

圖5 主軸上定位槽形展開圖

（1）考慮到夾具制造的方便及定位的可靠性，將凸輪機構及零件的夾持部分設計在同一主軸上。根據快卸螺釘上螺旋槽的尺寸，經過一套復雜的演算（略），將快卸螺釘上的螺旋槽轉化為主軸上相應地用于靠模的封閉定位槽，即凸輪面。

（2）考慮到定位銷初始和終止行程時在凸輪定位槽上所占的空間行程，對零件上螺旋槽初始和終止部位都進行了必要的延伸，并將這個延伸轉化到設計定位槽凸輪機構的初始和終止部位。這樣，對主軸上用于靠模的封閉定位槽也進行了相應的延伸，保證銑削時進刀順利，切削到位，一次完成，同時也保證了加工出來的快卸螺釘螺旋槽尺寸完全符合圖樣要求。

（3）根據零件所夾持部分的形狀和尺寸，設計主軸一端的夾持裝置——彈簧夾頭，將零件裝夾上，再用配做的螺母旋緊，通過螺母與主軸端錐面使彈簧夾頭收縮夾緊零件。這樣，銑床夾具的主要零件——主軸（見圖4）就設計完成了。

（4）附件的設計及選取。根據主軸的尺寸，設計附件如底座、立架、手輪、定位銷、襯套、螺母等，使他們與轉軸之間配合緊密、定位可靠。再選用一些配套使用的標準零件，如螺釘、銷釘、彈簧等。

4.銑床夾具的制造過程

對于該銑床夾具而言，底座、立架手輪、定位銷、襯套、螺母等附件的加工都比較簡單。關鍵是主要零件/主軸上呈180°對稱分布螺旋凸輪槽的加工。銑削螺旋凸輪槽時，要將FW150型萬能分度頭裝在工具銑床工作臺上，通過掛輪架上的掛輪將工具銑床工作臺絲杠與萬能分度頭的傳動系統聯接，使工具銑床工作臺橫向移動與萬能分度頭的轉動形成聯動。這里所配掛輪形成的聯動必須保證在工具銑床工作臺橫向移動規定距離時，萬能分度頭必須旋轉要求的度數。這就要求選配掛輪，首先根據主軸上呈180°對稱分布螺旋凸輪槽的槽形展開圖尺寸計算出要裝掛輪的組數及傳動比，再依據組數及傳動比選配需要的掛輪。安裝調試可靠后，將主軸裝夾在萬能分度頭上，通過手動萬能分度頭操作手柄，使主軸作旋轉平移進給，即可完成主軸上呈180°對稱分布螺旋凸輪槽的銑削。

5.使用效果

該銑床夾具試制完成后，送使用單位進行試用。結果表明，該銑床夾具結構合理、工藝性良好、使用安全可靠。不但解決了該零件螺旋槽在普通立式銑床上沒有輔助工藝裝備無法加工的難題，而且能可靠保證該快卸螺釘螺旋槽的銑削加工（見圖6），加工出來的螺旋槽尺寸完全符合圖樣要求。

圖6 快卸螺釘