一種箱體端面鉆模的設計

譚德寧

(山東華宇工學院機械工程學院，山東 德州 253034)

在鉆床上對孔進行鉆、擴、鉸、锪、攻螺紋加工所用的夾具稱為鉆床夾具，主要設置為鉆套和鉆模板，用以引導刀具，加工中等精度、尺寸較小的孔或孔系。鉆床夾具類型很多，有固定式、回轉式、移動式、翻轉式、蓋板式和滑柱式等。本研究分析用于箱體端面鉆削螺紋孔或定位孔的專用鉆模[1]。

1 小型箱體用蓋板式鉆模

機床的各種箱體端面經常需要進行直徑φ30 mm以下的鉆孔加工，有時為了節約成本，在箱體端面上直接劃線，再在坐標鏜床上加工，但螺孔和定位孔的位置精度較差，裝配過程中經常出現孔距尺寸超差問題。為解決此類問題，通常使用各種鉆模來保證尺寸精度。對于一些體積為500×600×600 mm的箱體，常采用回轉鉆模在搖臂鉆床上加工或采用一面兩銷定位的鉆模板來加工。

圖1為箱體端面鉆模一面兩銷定位結構。在鉆模板2上安裝兩個柱銷，圓柱銷5和菱形銷3的中心距依靠鉆模板2的鏜孔加工來保證。鉆套4鑲裝在鉆模板2上，對麻花鉆起導向作用，孔距也是依靠鏜孔加工來保證。柱銷和鉆套均采用過盈連接與鉆模板配合，該鉆模板在箱體端面的安裝與拆卸通過把手1由人工操作實現。這種結構對于CDZ6140車床床頭箱或進給箱來說比較合適，重量在6 kg左右。圖1箱體端面鉆模，兩個定位銷需要裝入箱體的兩個孔系內。既然能裝入，必然存在間隙，所以鉆出的孔必然會受到該間隙的影響，孔距精度也受到限制[2]。

圖1 箱體墻面鉆模結構圖Fig.1 Drilling mode structure of end face of box

2 中型或大型箱體用鉆模結構

圖1為箱體端面鉆模裝配圖。由于兩個定位銷均需插入箱體的兩個孔系內，實際工作中，CKD6163E-02011、CKD6163K-02011車床床頭箱通常在臥式加工中心上鏜孔，有時會出現孔距超差問題，導致該端面鉆模無法裝入，有的能勉強裝入，卻非常別勁，直接影響端面的螺孔和定位孔加工。即使孔距正確，人工裝配也非常費勁，需要仔細對正孔后輕輕敲入。

對于CKD61125L、CK61160G、C61250Sx10-20011的數控重型臥車床頭箱體，主軸孔的端面比較大，孔間距離也比較大，如圖2所示。重量在1 t多，如果再采用上述的回轉鉆模用搖臂鉆床上加工根本不可行。如果采用圖1所示的箱體端面鉆模裝置結構，由于面積和厚度增大，整套裝置的重量達到30～50 kg，人工操作已經不可行[3]。

圖2 典型箱體結構圖Fig.2 Structure of typical box

3 中型或大型箱體用鉆模

3.1 中型箱體用鉆模

如圖1所示，箱體端面鉆模沒有消隙結構，國內機床廠家大多采用這種結構加工螺孔或定位孔，孔距尺寸公差符合要求。圖3的新型鉆模結構是對圖1結構的進一步改進。在定位軸上安裝脹緊套，開始裝入直孔時為間隙配合，通過手柄的預緊，使脹緊套徑向均勻漲緊內孔，實現無間隙配合[4]。脹緊套依靠3個徑向均布的頂柱頂緊，通過螺釘頂緊鋼球壓縮頂柱的錐面，實現90°位移轉換。螺釘的頂緊力依靠手柄來控制，手柄可在螺釘孔內竄動，避開干涉的鉆套，這種結構使鉆模與直孔形成過盈連接，提高了加工螺孔和定位孔的精度。對于新型鉆模結構來說，可以克服通用技術中的弱點，保證床頭箱體端面鉆孔的孔距要求。對于圖3所示的新型鉆模，鉆孔時可以將定位軸輕松裝入直孔中，通過搖動手柄1帶動壓緊螺釘2轉動，頂緊鋼球6向右運動，通過鋼球壓緊頂柱8的90°錐面，使頂柱徑向運動，3個頂柱8頂緊漲緊套5。漲緊套5為3 mm厚的薄壁鋼套，采用65Mn材料，這樣就實現了無間隙配合。六個等分的鉆套4位置依靠鉆模板3，在坐標鏜床上鏜孔來保證，這樣便實現了新型鉆模裝置的定位和夾緊，滿足了鉆套4的正確導向。由于采用的是單孔配合，必然存在一個小孔如何定向的問題，如圖3所示。可以在箱體主軸孔垂直方向上劃線(藍線)，再在新型鉆模裝置對應的垂直方向上打印一條直線，只要兩線對正，即可解決定向問題，不影響鉆孔加工精度。

圖3 新型鉆模結構圖Fig.3 Structure of drilling model of the new type

該結構克服了圖1采用一面兩銷定位有時別勁的問題。采用單孔間隙裝入和退出，不受箱體在鏜孔時孔距超差的影響，裝配省時省力。

3.2 大型箱體用鉆模

該裝置可以在CKD61125L、CK61160G、C61250Sx10-20011等數控重型臥車的床頭箱體上應用，如圖4所示，是在圖2的Ⅱ區域做成一個鉆模，結構同圖3。為保證180±0.02 mm和200±0.02 mm尺寸，如圖4所示，鉆模板上安裝了一個限位銷1，靠在主軸孔左側相鄰的孔壁上，通過調整限位銷直徑的大小來實現。由于主軸孔直徑很大，可以將脹緊套壁厚設計成20 mm，頂柱比較細長，可以在中間區域挖一段長的空刀消除頂銷別勁問題。由于是單孔，整套新型鉆模裝置重量減小很多，可以控制在6 kg左右，滿足箱體鉆孔時人工手動安裝與拆卸的要求。對于CK61160G車床主軸孔的定位，可以采用鑄鋁或鋁合金做材料以減輕重量。該裝置解決了重型機床箱體上的鉆孔問題[5]。

圖4 重型車床主軸孔鉆模Fig.4 Drilling model of the spindle of Heavy-duty lathe

圖3和圖4所示鉆模工作時，定位軸與孔系為過盈配合，消除了老式箱體端面鉆模裝置定位銷與定位孔的間隙，提高了孔距尺寸精度。該新型結構對于任何箱體都是可行的，既適合小型箱體的加工，也適合于重型箱體的加工，還適合于箱體端面需要精確鉆同心螺孔和定位孔的零件加工。

4 結語

該鉆模結構是在相應的通用鉆模上改進而來的一種箱體端面鉆模，包括鉆模板，在該鉆模板中心開有定位孔，以定位孔為中心設計一組鉆套，鉆套可保證螺孔位置度要求；鉆模板端面配有與其同軸設置的脹緊套，經由把手旋轉控制脹緊套漲縮的驅動部件。這種結構已獲得實用新型專利(ZL201320122034.9)，值得推廣使用，有實際應用價值。