經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床尾座進(jìn)給自動(dòng)化改進(jìn)

林 斌

一、概述

目前使用廣泛的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多采用四轉(zhuǎn)位刀架，因?yàn)榈都苋萘坑邢?，往往在加工?fù)雜零件時(shí)要采用多次裝夾，尤其在鉆孔時(shí)，采用在車床尾座上安裝鉆頭，通過向前移動(dòng)車床尾座，轉(zhuǎn)動(dòng)尾座進(jìn)給手輪進(jìn)行手動(dòng)鉆孔，生產(chǎn)效率低，而且鉆孔深度不易控制，在大批量生產(chǎn)中尤顯不足。為此，在轉(zhuǎn)位刀架橫向的前端加裝T型槽墊板，并設(shè)計(jì)一個(gè)專用的鉆夾座。改進(jìn)后的數(shù)控車床不但減少了零件加工的工序，也相應(yīng)減少了裝夾、找正等輔助時(shí)間，充分發(fā)揮了數(shù)控車床的效能。

無論普通車床還是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床靠尾座結(jié)構(gòu)本身來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給是很困難的，而且數(shù)控車床在有機(jī)床罩時(shí),不便于鉆孔操作。在實(shí)際加工中,鉆孔、鏜孔等工序一般來說不是獨(dú)立的,經(jīng)常是穿插在別的工序之間,所以操作者往往需要在加工過程中不斷的裝夾、拆卸刀具,這大大降低了生產(chǎn)效率。如果把麻花鉆通過連接夾具直接安裝在轉(zhuǎn)位刀架上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆孔，在遇到工藝復(fù)雜的工件時(shí)，刀架上又少裝了一把刀，無法一次裝夾完成工件的加工。在轉(zhuǎn)位刀架橫向的前端增加T型槽墊板并在其上安裝一個(gè)專用的鉆夾座，目的在于利用拖板帶動(dòng)T型槽墊板縱、橫向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。需要注意，安裝T型槽墊板的改進(jìn)前提是，機(jī)床必須擁有足夠橫向行程，同時(shí)保證轉(zhuǎn)位刀架每轉(zhuǎn)過一把刀都不會(huì)干涉到鉆夾座，特別是較長(zhǎng)的內(nèi)圓車刀、內(nèi)螺紋車刀及內(nèi)切槽刀等。

二、加裝T型槽墊板及鉆夾座的設(shè)計(jì)與安裝

以CNC6136-2經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床為例，這類機(jī)床橫向的最大行程是220mm，因此有足夠的位置空間加裝T型槽墊板和鉆夾座。T型槽墊板結(jié)構(gòu)及安裝如圖1所示，用4個(gè)內(nèi)六角螺釘緊固T型槽墊板，中間用2個(gè)定位銷釘進(jìn)行定位，并保證T型槽墊板垂直于數(shù)控車床的縱向。位于轉(zhuǎn)位刀架橫向前端的T型槽墊板，將轉(zhuǎn)位刀架與直排式刀架連為一體，加工中，T型槽墊板跟隨刀架移動(dòng)。在使用轉(zhuǎn)位刀架之外，也可以在T型槽墊板上安裝一到兩把車刀，采用直排刀的方式進(jìn)行加工。T型槽墊板安裝后，再將鉆夾座用緊固螺釘安裝在T型槽墊板上（圖2），裝上鉆夾頭即可進(jìn)行鉆削加工。

鉆夾座主體材料為45號(hào)鋼，通過線切割加工成型后，校正并安裝在T型槽墊板上，保證鉆夾座主體內(nèi)孔的中心與主軸軸線同心。錐度套用于安裝鉆夾頭，錐度孔與鉆夾頭錐柄的錐度相同。定位塊安裝在鉆夾座主體的下端，用于配合T型槽，保證鉆夾座垂直于機(jī)床的縱向位置。

加工前必須根據(jù)零件的外形尺寸分配刀具，調(diào)整好T型槽墊板、鉆夾座及刀具的位置。改進(jìn)后機(jī)床上增加了5號(hào)刀，可以在一次裝夾后加工成型，減少了工件的裝夾次數(shù)和多次裝夾的定位誤差，節(jié)約了輔助時(shí)間，并且保證每次鉆孔的深度一致和質(zhì)量穩(wěn)定。

操作方法：①選定鉆夾座初始位置。在零件編程前，首先將設(shè)計(jì)的鉆夾座安裝在T型槽墊板上，裝上麻花鉆。對(duì)準(zhǔn)主軸中心和縱向的起點(diǎn)位置，將數(shù)值輸入數(shù)控系統(tǒng)的5號(hào)刀補(bǔ)中，這樣在零件加工過程中能順利地排出5號(hào)刀進(jìn)行加工，從而實(shí)現(xiàn)T型槽墊板隨拖板的自動(dòng)進(jìn)給。②確定鉆夾座橫向的行程。按照加工零件的范圍以及刀具的長(zhǎng)度，合理安排鉆夾座放置的位置，并計(jì)算較長(zhǎng)的內(nèi)孔車刀在轉(zhuǎn)位刀架換刀的時(shí)候是否干涉到鉆夾座。加裝后的編程在此略去。

三、改進(jìn)效果

（1）實(shí)現(xiàn)鉆、鉸或攻絲工序自動(dòng)進(jìn)給，克服了因手動(dòng)進(jìn)給走刀不均的缺陷，提高零件加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。原車床尾座在使用過程中是采用人工操作完成的，尤其在進(jìn)行鉆、鉸或攻絲過程中，手動(dòng)進(jìn)給費(fèi)力費(fèi)時(shí)，生產(chǎn)效率低。改進(jìn)后機(jī)床操作方便、省時(shí)省力，在大批量生產(chǎn)中尤為突出。

（3）縮短裝夾時(shí)間，提高生產(chǎn)率。改進(jìn)后的工序安排將工件鉆孔的工序與外圓的加工合為一道工序，減少了工件的裝夾和手動(dòng)鉆孔等輔助時(shí)間；在加工復(fù)雜零件時(shí)，由于轉(zhuǎn)位刀架容量有限，而采用這種“4+1”加工形式，可以減少裝夾的時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。

（4）鉆夾座拆卸方便，能保持機(jī)床原有的功能。由于未改變機(jī)床其他部件的結(jié)構(gòu)，在工件沒有要求孔加工時(shí)，只要松開兩個(gè)固定螺釘，卸下鉆夾座，就可以恢復(fù)原來車床的狀態(tài)。

（5）適應(yīng)性廣。該結(jié)構(gòu)不僅適用數(shù)控車床加工，也能用于普通車床的改進(jìn)，擴(kuò)大車床的使用范圍，充分發(fā)揮車床的潛力。

四、注意事項(xiàng)

由于鉆夾座在自動(dòng)進(jìn)給過程中是隨拖板一起移動(dòng)的，因此需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

（1）安裝鉆夾座之前，應(yīng)先考慮鉆夾座放置的位置，并計(jì)算較長(zhǎng)的內(nèi)孔車刀在轉(zhuǎn)位刀架換刀的時(shí)候是否干涉到鉆夾座，同時(shí)也要保證在排出5號(hào)刀（麻花鉆）的時(shí)候，拖扳的橫向不會(huì)超程。

（2）計(jì)算麻花鉆是否伸出太長(zhǎng)或太短。麻花鉆伸出太長(zhǎng)，在外圓車刀加工時(shí)，鉆頭會(huì)直接碰撞到卡盤后的機(jī)床內(nèi)殼；麻花鉆伸出太短，在鉆孔的加工時(shí)，T型槽墊板的前端會(huì)直接碰撞到卡盤上。所以應(yīng)該根據(jù)圖樣、工件上孔的長(zhǎng)度和麻花鉆的長(zhǎng)度等，合理選擇鉆夾座安裝在T型槽墊板上的槽位。

（3）安裝了鉆夾座以后，進(jìn)行了外圓及鉆孔一體化的加工。編程仍采用原系統(tǒng)的轉(zhuǎn)位換刀指令，但在排出5號(hào)刀（麻花鉆）的時(shí)候，可以采用任何一把刀的刀號(hào)，通過改變它的刀補(bǔ)（即5號(hào)刀補(bǔ)），進(jìn)行換刀。

（4）在采用G00快速定位指令時(shí)，不能采用斜線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行進(jìn)刀或退刀，避免麻花鉆直接撞擊到工件上，所以采用了直排刀架的進(jìn)退刀的運(yùn)動(dòng)方式，即先進(jìn)入或退出X或Z方向到毛坯以外的安全位置，再進(jìn)入或退出X或Z方向，并且在退X方向的時(shí)候，注意退刀量不要太大，避免麻花鉆橫向移動(dòng)時(shí)撞擊到工件上。

通過對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改進(jìn)，充分發(fā)揮了數(shù)控車床自動(dòng)加工的優(yōu)勢(shì)。加裝的鉆夾座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作方便，使用靈活，安全可靠，且不影響原有的機(jī)械性能。