數控車床自動鉆孔的夾具

劉曙光

(威海職業學院 264210)

1 、引言

數控機床的原理是輸入的加工程序后機床進行自動運行工作的。零件的加工程序包括了刀具和工件運動的軌跡、主軸的啟動停止、轉速的調整、切削用量、刀具的自動更換以及冷卻液的開關等等，功能十分強大。經濟型數控車床由普通車床發展而來，在數車上鉆孔與在普車上鉆孔并沒有兩樣都是依靠在車床尾座上安裝鉆頭，通過推動、轉動尾座手輪進行鉆孔。因為尾座沒有自動進給功能，依靠手動縱向進給，造成操作者的勞動強度大、生產效率低，鉆出來的孔的深度也不容易控制。用數控車床來加工此類型的批量產品，如果仍需付出大量的體力勞動，那就顯現不了數控機床自動化程度高的特點。現在研究將鉆頭安裝在刀架上利用刀架的自動轉位和拖板能自動帶動刀架的功能去實現自動鉆孔。

2 、夾具的制作及其特點

根據目前使用較多的經濟型數控車床的機械結構特點，現以我校目前自行設計改裝的CK6136類型的數控車床為使用安裝案例。該夾具名稱為鉆夾座，結構如下圖1所示。

設計原理：

由于尾座本身不能作自動進給運動。要使鉆夾頭、鉆頭等實現自動進給 可借助數控車床本身自有的四工位刀架的其中一個工位，像安裝刀具一樣直接安裝鉆夾、鉆頭的夾具——鉆夾座，以便縱、橫伺服電機運動時帶動作自動進給。

夾具的制作：

鉆夾座由錐孔套1和基座2兩大部分級成材料選用40Cr。用銑床先將夾具加工成形A、B面留精磨余量，劃線、鉆孔在車床上加工成4號莫氏錐度，留0.2mm的精加工余量，后安排熱處理淬火，此時夾具的HRC可達到60~70以便提高其耐磨性。在內圓磨床上安排精磨內錐，以精加工后的錐孔為定位基準利用心軸，用V形鐵找正錐孔軸線，在平面磨床上安排精磨A、B表面。為保證實際加工前能迅速地調整好夾具體的正確位置，制作時要注意保證錐孔的中心線與A平面的平行度小于等于0.02mm(主要控制安裝后鉆頭軸線與車床主軸軸線在豎直面內的平行度)以利于找正鉆夾座的側面。B面為鉆夾座的定位安裝面距錐孔中心線的尺寸即是刀臺安裝面到車床主軸中心線的高度22mm，制作時應保證錐孔中心線與B面的垂直度在0.02mm內(主要控制安裝后鉆頭軸線與車床主軸軸線在水平面內的平行度)。

3 、夾具的安裝使用及拆卸

經濟型數控車床多采用四工位自動轉位刀架,CK6136也是四把刀具容量的自動轉位刀架。刀具的安裝與普通車床上的相同都是通過螺釘將刀桿壓緊在刀臺上進行安裝。方法如下：將制作好的鉆夾座安放在刀臺的其中一個刀位，因夾具體與車床中心高等高，無需再作調整，此時只需用百分表對夾具體的A平面進行找正(保證鉆頭安裝使用時鉆頭軸線與車床主軸軸線在豎直面內的平行度)找正后，將螺釘壓緊，需使用的鉆夾頭或鉆頭直接裝在鉆夾座的錐孔內即可。

由于鉆夾套總長比4號莫氏套短，不用時,可將鉆夾座拆下，在工作臺上輕觸錐柄部分，則鉆頭或鉆夾頭就很容易從鉆夾座卸下。鉆頭在刀臺上安裝后，鉆頭與車床工件的正確位置可通過對刀并輸入給數控系統后予以確定，進給速度可由數控系統根據程序實現自動控制加工質量、生產效率比用手轉動手輪鉆孔明顯提高。

4 、自動鉆孔的實際運用

如圖3所示柱塞工件的加工為例

1）原加工工序為:

工序1將棒料右端裝夾在卡盤上；加工零件左端所有尺寸達到圖樣要求，切斷（總長留余量0.2mm）。

工序2工件調頭，夾φ16.8外圓靠在φ24.5mm肩臺左端面定位夾于車床主軸卡盤上；車右端面，保證總長30.7mm。

工序3手動鉆孔φ11mm，深度為16.6 mm。

工序4仍夾φ16.8外圓靠在φ24.5mm肩臺左端面定位；用內孔車刀車內孔所有尺寸至要求；換外圓車刀車削φ17.6 mm外圓直徑至要求。

如果在批量生產中，為了節省時間一般會先進行批量手動鉆孔，然后進行工序4，這就使工件裝夾的次數增加了，并且使生產效率低下、加工精度較難保證。

2）利用鉆夾座進行自動鉆孔工藝后的工序改進

工序1將棒料右端裝夾在卡盤上；加工零件左端所有尺寸達到圖樣要求，切斷（總長留余量0.2mm）。

工序2 定位與前面相同。用外圓車刀車右端面保證好總長的尺寸；同時車φ17.6 mm外圓直徑；換φ11mm鉆頭鉆深16.6 mm孔，換內孔車刀車內孔全部尺寸至要求。

比較改進前、后的工序安排可見，原來的2、3、4道工序被合為一道工序，減少了一次工件的裝夾工作。原來2、3、4三道工序用時4.2min，合為一道工序后用時2.7min，節約了1.5min，批量生產效率明顯提高30%~40%，而且鉆孔的深度尺寸一致，質量穩定，在很大程度上減輕了操作者的勞動強度。

5 、結束語

運用此夾具，能完成鉆孔的自動加工，而且還可通過更換不同鉆頭、刀具在車床上完成不同直徑的鉆孔、擴孔、鉸孔的自動進給加工，不用時將鉆夾座從刀臺上取下也非常方便，不影響其它刀具的安裝，在經濟型數控車床上完成了標準型數控車床的工作。 “工欲善其具，必先利其器”，實現經濟型數控車床鉆孔自動進給的夾具雖然結構簡單，但制作方便且非常實用，在很大程度上感輕了勞動者的體力付出并能起到提高生產效率的作用。 事實證明，只要我們日常能留意加工中那怕是點滴的改進，充分發揮數控車床自動加工的優勢，必可在保證產品質量的同時，進一步提高生產效率，降低工人的勞動強度。

1《車工工藝學》機械工業出版社。

2《980TA系統說明書》廣州數控設備有限公司。

3《金屬材料與熱處理》機械工業出版社。

4《車床數字控制》中國勞動出版社。