床頭箱體粗鏜孔專機的設計

黃庭梅

（江蘇齊航數控機床有限責任公司，江蘇 鎮江212009）

0 引 言

筆者公司CW 系列床頭箱體的粗鏜孔在產品試制及小批量生產時，是按照床頭傳統工藝方法，采用T68 通用鏜床鏜孔，每個孔分別單獨加工，效率低，平均每件需用15 h，加工過程中需不斷更換調整刀具，工人勞動強度大。隨著產品批量的增加，粗鏜孔已成為生產瓶頸，為了解決這一生產瓶頸，筆者設計了一臺雙頭6 軸粗鏜孔組合專機，每件加工時間縮短至2 h，效率提高約7 倍，加工過程中無需更換調整刀具

1 工藝方案的確定

1.1 被加工箱體孔系工序內容的確定

被加工CW 床頭箱體左右兩端面共有11 組30 個孔，在設計粗鏜專機時，遵循“粗精分開”的原則，盡量考慮盡可能多的孔能在此專機上完成粗加工工序，使下道精鏜工序余量盡可能少。為此確定兩面分別由6 把組合刀具完成各孔的粗加工，如圖1 所示。

1．2 切削用量的選擇

切削深度：考慮粗鏜孔時，鑄造孔的冷硬層、黑皮等，第一刀切削深度大于6～7 mm。每分鐘進給量：由于動力頭上多軸同時加工，有鉆、擴、鏜，而鉆孔擴孔和鏜孔的切削用量各有特點，要使各類刀具選擇較合理的轉速和每轉進給量，因此使用了拼湊的方法解決，即按各類刀具選擇較合理的轉速n 和每轉進給量s，然后適當調整，使各類刀具的每分鐘進給量Sm一致，即Sm=s·n 一致。由于是復合刀具，且大量的刀具同時切削，故根據經驗切削用量的選擇比原來T68 通用機床的切削用量減少約30%。

切削參數：

1 號孔：n=63 r/min，s=0.36，Sm=23 mm/min；

2 號孔：n=93 r/min，s=0.24，Sm=23 mm/min；

3 號孔：n=79 r/min，s=0.29，Sm=23 mm/min；

4 號孔：n=80 r/min，s=0.29，Sm=23 mm/min；

6 號孔：n=63 r/min，s=0.36，Sm=23 mm/min；

8 號孔：n=82 r/min，s=0.28，Sm=23 mm/min。

1．3 機床方案的擬定

機床布局：根據上述確定的工藝方案，機床采用雙面臥式6 軸布置形式，由工作臺、機械滑臺、動力箱、主軸箱、夾具、組合刀具等部分組成。被加工箱體放在工作臺上定位、夾緊。刀桿通過端面圓柱孔與主軸定位，用螺釘緊固，以端面鍵傳動扭矩，與主軸箱主軸剛性連接。箱體左右端面孔既可分別加工，也可同時加工，分別由左右操縱面板控制，如圖2 所示。

2 機床主要部件特點

2．1 夾具特點

工件以底平面及底面凸臺的側面定位后，由側面2個和端面1 個支柱上的螺釘支緊，使工件完全定位。由于粗加工時切削力大，在頂面安排了4 個壓板壓緊工件，保證夾具足夠的剛性和夾緊力。另外，由于被加工CW 系列箱體中心高有315、400、500、600 四種規格，夾具采用了整體更換定位底板及底板上的定位、夾緊元件，使此專機能夠加工該產品系列的各種規格箱體。

2.2 主軸結構特點

1）支撐形式。主軸前支撐采用2 個正、反裝E 級圓錐滾子軸承，后支撐也采用1 個圓錐滾子軸承，同時前支撐處采用1 個單向推力球軸承，以承受軸向力。這種結構主軸支撐剛性好，承載能力高，適合粗加工。

2）主軸支撐跨距L 的確定。在確定主軸支撐跨距時，必須考慮懸伸比（即L/a 值）。懸伸比過小或過大，主軸受力后產生的擾度和支撐處的傾角會增大，影響主軸的剛性。通常，組合機床設計中，推薦懸伸比L/a=1.5～2。但在組合機床中，由于主軸的懸伸長度a 是根據被加工箱體的深度決定的，如4 號孔，深度為587，如果刀桿短了，就不能滿足加工要求。綜合考慮其它孔，又不能為了這一個孔而使主軸箱體寬度加大很多，因此選擇L=480,則4 號孔L/a=480÷587=0.82,顯然，數值較小，剛性會有問題，加工時可能會出現崩刃現象，如圖3 所示。

圖3 主軸支撐結構圖

2．3 刀具特點

刀具采用復合刀具，對未鑄出的孔，采用鉆-擴-鏜復合形式，對已鑄出的孔采用復合鏜形式，刀桿與主軸采用端面鍵連接，刀桿與刀具連接方式有3 種，根據各孔的特點，分別采用螺紋連接，莫氏錐孔連接，整體式。另外，為解決懸伸比較小而可能造成的剛性的矛盾，從刀具上采取了措施，增大軸向力，以減小徑向力，把刀具主偏角加大至90°，同時在刀尖處磨出過渡刃以增加刀尖強度，改善散熱條件，并加大進給量。

3 結 語

該專機已成功用于實際生產，加工的箱體、左右孔的同軸度達到0.5，能夠滿足下道精鏜孔工序的要求，效率提升了近7 倍，工人的勞動強度也大幅度降低，受到工人的好評。同時，該臺專機的研制也為其它系列箱體粗鏜孔專機的研制積累了寶貴經驗。

［1］ 大連組合機床研究所.組合機床設計：第一冊：機械部分［M］.北京：機械工業出版社，1975.

［2］ 上海柴油機廠工藝設備研究所.金屬切削機床夾具設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1982.

［2］ 金屬機械加工工藝人員手冊增訂組.金屬機械加工工藝人員手冊［M］.上海：上海科學技術出版社，1979.