飛錘四軸鉆加工裝置的設(shè)計與應(yīng)用

丁國全，儲曉猛，楊建新

（1.海安職業(yè)教育中心校，江蘇 海安 226600；2.江蘇大學(xué)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練基地，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

柴油機(jī)R型燃油噴射泵的尾氣排放，能達(dá)到歐洲Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)，具有操縱力小、功率大、節(jié)省燃料、保證柴油機(jī)最佳扭矩特性和最低排放等優(yōu)點。R901部件是其重要的組成部分（如圖1所示），為日本引進(jìn)產(chǎn)品的國產(chǎn)化生產(chǎn)項目。R901部件中的飛錘零件（如圖2所示）是柴油機(jī)中重要的轉(zhuǎn)子部件，其加工精度的好壞，影響著柴油機(jī)尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)及其總體品質(zhì)水平。飛錘零件2-Φ8mm孔及2-Φ6mm孔尺寸精度及位置精度要求較高，如果保證不了，將會給整機(jī)的裝配帶來不良后果。

圖1 R901調(diào)速器部件圖

圖2 飛錘零件孔加工工序簡圖

兩只飛錘零件組成一套，每月需生產(chǎn)4500套。因此，孔加工所采用的機(jī)床，就成為一個較為重要的問題。該道工序采用鉆、擴(kuò)、鉸的加工方案。就鉆削加工而言，采用數(shù)控機(jī)床加工，雖然效率有了明顯提升，工作效率可提高到85%，但投資比較大；采用普通鉆床加工，其為單軸機(jī)床，生產(chǎn)效率太低，平均的切削時間很少超過全部工作時間的30%。針對以上機(jī)床加工的劣勢，我們設(shè)計制作了一簡易四軸鉆加工鉆裝置。下面以鉆削加工為例，介紹該裝置的結(jié)構(gòu)及原理。

1 裝置結(jié)構(gòu)

該四軸鉆加工裝置主要由動力部件、鉆模板部件、裝夾部件及導(dǎo)向部件組成。四軸鉆加工裝置結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 四軸鉆加工裝置結(jié)構(gòu)圖

2 工作原理及過程

四軸鉆加工裝置的原理，是通過齒輪的嚙合來增加鉆削加工軸的軸數(shù)，以滿足同時加工4個孔的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒有發(fā)生變化，由于齒輪分支傳動，變成了多根輸出軸。四軸鉆加工裝置主要由以下部分組成：

2.1 動力部件

動力部件是實現(xiàn)切削加工主運動的關(guān)鍵部件，其主要由輸入軸18、大齒輪23、輸出軸組件29、小齒輪11等零部件組成。大齒輪23通過平鍵17安裝在輸入軸18上；小齒輪11通過圓錐銷10固定在輸出軸組件29上；輸入軸及輸出軸均安裝在齒輪箱體14中，其中輸入軸與鉆床主軸孔相連，鉆床主電機(jī)帶動輸入軸旋轉(zhuǎn)，經(jīng)大、小齒輪傳動，可帶動4個輸出軸同時旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)4個孔同時切削加工的主運動。

2.2 鉆模板部件

鉆模板部件分為左右兩個部件，左側(cè)部件由左鉆模板4、Φ7.5mm鉆模套5、Φ5.5mm鉆模套30等元件組成，并固定在左安裝座3上，右側(cè)鉆模板部件與左側(cè)相同。鉆頭在切削加工過程中，首先通過鉆模套5（30），以預(yù)防及糾正鉆頭的引偏現(xiàn)象，保證了被加工孔的位置精度。

2.3 裝夾部件

裝夾部件是用來安裝零件的部件，也分為左右兩個部件，以實現(xiàn)一對飛錘同時加工。左側(cè)部件主要由左安裝座3、壓板32、雙頭螺栓33、螺母34及底板1組成。安裝座3是預(yù)先設(shè)計好的裝夾定位元件，采用一大平面（A面）一小平面（B面）對零件進(jìn)行定位（見圖2），共限制了5個自由度；選用螺旋壓緊機(jī)構(gòu)，采用壓板32、雙頭螺栓33及螺釘34對零件進(jìn)行夾緊。右側(cè)裝夾部件與左側(cè)相同。

2.4 導(dǎo)向部件

底板1安裝在機(jī)床工作臺面上，用3根導(dǎo)柱2與齒輪箱體14和底板1上開設(shè)的孔作間隙配合，實現(xiàn)定位。在加工過程中，輸入軸18在旋轉(zhuǎn)時僅帶動4個輸出軸組件29旋轉(zhuǎn)，而限制了動力部件的旋轉(zhuǎn)。

3 使用注意事項

（1）在確定切削用量時，需要考慮到速比問題（大、小齒輪的齒數(shù)不相等），以保證能合理選擇切削用量。

（2）由于生產(chǎn)數(shù)量較大，鉆套容易磨損，選用可換式鉆套。鉆套本身應(yīng)具有足夠高的硬度和精度，以提高其使用壽命和零件的加工精度。

（3）鉆頭要定期修磨，切削刃要對稱。由于飛錘零件Φ7.5mm孔和Φ5.5mm孔不處于同一平面，為避免切削時產(chǎn)生切削力不均，輸出軸組件上的Φ7.5mm和Φ5.5mm鉆頭需要適當(dāng)調(diào)整，以保證切削加工同時進(jìn)行，提高系統(tǒng)剛性及穩(wěn)定性。

（4）為提高零件的加工精度，導(dǎo)向部件在調(diào)整安裝時，導(dǎo)柱、底板及齒輪箱體均應(yīng)處于自由狀態(tài)，以免產(chǎn)生錯位現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

經(jīng)過使用，該四軸鉆加工裝置加工飛錘零件，能夠滿足設(shè)計要求，做到了一次裝夾，一次切削加工成形，獲得了較高形狀和位置精度。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，方便實用，有效地減少了輔助時間，提高了生產(chǎn)效率，同時也使零件質(zhì)量有所保證，使零件具有互換性，易于裝配，減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，相信在日后的加工生產(chǎn)中，不斷地加以改進(jìn)，定能取得更大的效果。

[1]侯志堅，王曉琴.一種專用多軸鉆床的設(shè)計與制造[J].機(jī)床與液壓，2006，(2)：93-94.

[2]侯紅葉，賀旭光，劉建強(qiáng).磁選機(jī)鋁端蓋連接孔鉆模的設(shè)計與加工[J].礦冶，2008，17(2)：104-106.

[3]陳榕林，張 磊.巧改機(jī)床[M].北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.