臺鉆改裝成自動往返攻絲機(jī)的研究與應(yīng)用

蘭希園

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北咸寧 437100)

為適應(yīng)高等職業(yè)教育“產(chǎn)學(xué)結(jié)合”發(fā)展需要，我院機(jī)電工程系實(shí)訓(xùn)中心積極響應(yīng)，承接企業(yè)產(chǎn)品加工業(yè)務(wù)，2008年主要承接有箱體和液壓閥體。產(chǎn)品加工過程中有較大量的攻絲需求，手工攻絲已難以滿足生產(chǎn)要求。為節(jié)約生產(chǎn)成本和充分利用現(xiàn)有設(shè)備，同時也為提高專業(yè)教師技能水平，技術(shù)研發(fā)小組決定將實(shí)訓(xùn)車間一臺小型臺鉆Z4016改裝成簡易自動往返攻絲機(jī)，自2008年投人使用以來，攻絲質(zhì)量可靠，效率大幅度提高，比手工攻絲提高效率20倍以上，收到了較為滿意的效果，該機(jī)改裝后仍可鉆孔、鉸孔。

1 Z4016型臺鉆現(xiàn)狀分析

Z4016采用塔輪結(jié)構(gòu)增、減速，從電動機(jī)輸出的動力，通過三角帶直接傳輸?shù)街鬏S，具有5種轉(zhuǎn)速。

臺鉆主要是為鉆孔設(shè)計制造的，其最大鉆孔直徑16 mm，轉(zhuǎn)速范圍480～4 080 r/min，這樣高的轉(zhuǎn)速，用于攻絲是不合適的。根據(jù)有關(guān)資料，考慮攻絲機(jī)及工件裝夾的穩(wěn)定性及人工的可操作性，攻4 0 Cr、20CrMnTi、A3等鋼件螺孔80～407 r/min為宜，攻鑄鐵件螺孔80～233 r/min，80～130 r/min適宜于維修和工具制造時鉸孔。閥體類產(chǎn)品材質(zhì)一般為球墨鑄鐵，實(shí)踐表明，在鑄鋼鑄鐵等材料上攻M16以下螺紋，轉(zhuǎn)速一般應(yīng)取80～100 r/min為宜。

2 攻絲機(jī)降速傳動方案確定

臺鉆Z4016由電動機(jī)輸出動力到主動軸，主動軸帶動第一個塔輪，由三角皮帶傳動到第二個塔輪，第二個塔輪裝在鉆桿上，通過內(nèi)花鍵帶動。目前比較廣泛的降速傳動方案有串電阻調(diào)速、改變傳動結(jié)構(gòu)及增加傳動裝置等幾種，通過方案討論，技術(shù)小組最終確定通過改變傳動結(jié)構(gòu)這一方案實(shí)現(xiàn)傳動降速。

具體實(shí)施做法:在兩根軸上分別空套皮帶輪，實(shí)現(xiàn)三級降速，達(dá)到所需轉(zhuǎn)速，傳動路線及裝配結(jié)構(gòu)［1］見圖1。其傳動路線為:

其中:第一個V帶輪的基準(zhǔn)直徑為56 mm的皮帶輪為主動輪，直接與電動機(jī)軸聯(lián)接，通過V帶將動力傳到第一個150 mm帶輪，由圖可知，第一個150 mm帶輪與第二個56 mm帶輪組合成一個二聯(lián)輪(參照傳動齒輪是雙聯(lián)滑移齒輪結(jié)構(gòu))，稱其為第一過渡輪，過渡輪通過軸承套在從動輪上;第二個150 mm帶輪與第三個56 mm帶輪組合成一個二聯(lián)輪，稱第二過渡輪，空套在主動輪上;140 mm帶輪為從動輪，通過內(nèi)花鍵傳動至鉆桿軸，靠軸承實(shí)現(xiàn)在機(jī)身上的定位，考慮到攻絲過程中扭矩較大，故設(shè)計成雙槽結(jié)構(gòu)。

3 鉆夾頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)

由于鉆夾頭為三瓣瓦卡箍結(jié)構(gòu)，當(dāng)攻絲螺紋直徑較大時，承受不了攻絲扭矩，經(jīng)常造卡不牢、打滑。查閱了鉆床攻絲夾具等相關(guān)資料后，選用了一個簡便實(shí)用的夾具［2］見圖 2，實(shí)踐證明，此夾具設(shè)計合理、方便實(shí)用，可大大提高生產(chǎn)效率。

3.1 鉆夾頭的結(jié)構(gòu)

(1)找一廢舊鉆頭，將刀刃部分切除，留用鉆柄部分，將留下的刀刃端加工成方榫形，用于和方榫套配套。

(2)找一合適材料做方榫套，在方榫套上加工出二個方孔，上端方孔與鉆頭上方榫相配，下端方孔與絲錐方榫相配。

此方榫套方便實(shí)用，采用螺釘夾緊，通用性強(qiáng)，可以針對不同規(guī)格的絲錐。在加工方榫套時，加工出與絲錐配套的方孔，無需更換鉆頭柄，方榫套可以采用廢料(圓鋼或者鋼板)加工，加工簡單方便。

3.2 夾具的使用方法

(1)把攻絲夾具裝在鉆床主軸上，調(diào)到攻絲所需轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)絲錐行程。

(2)將工件裝夾到相應(yīng)工作臺夾具上，調(diào)整絲錐位置，開啟電動機(jī)，將其對準(zhǔn)工件孔，轉(zhuǎn)動進(jìn)給手柄使絲錐輕輕壓在工件上，待攻進(jìn)幾扣絲后，可不必加力，絲錐自動進(jìn)給。

(3)攻絲到行程設(shè)定位置，壓下反向開關(guān)，接通電動機(jī)反轉(zhuǎn)電路，絲錐反轉(zhuǎn)，退出絲攻。

4 攻絲行程機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制電路設(shè)計

為了達(dá)到自動攻絲要求，最好的方法是讓絲錐工作時正轉(zhuǎn)，加工絲孔，退出時絲錐可以反轉(zhuǎn)。通過分析得出，參照銑床工作臺自動往返工作原理［3］，研制出攻絲行程控制機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的控制電路。

4.1 攻絲行程機(jī)械結(jié)構(gòu)

圖3a是攻絲行程機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝圖，采用約100 mm×400 mm鋼板，厚度在10～15 mm為宜，中心部位割開一個鍵槽形狀孔槽，長度約為300 mm，槽寬50 mm，用于安裝行程開關(guān)和做導(dǎo)桿的導(dǎo)向槽。鋼板兩端焊接兩塊小壓板并鉆孔，用于將板安裝在臺鉆機(jī)身上，再自制一根導(dǎo)桿，導(dǎo)桿下端固連在臺鉆進(jìn)給裝置中，用來實(shí)現(xiàn)與絲錐同步做上下運(yùn)動，上端用來推動行程開關(guān)(行程開關(guān)位置可以依據(jù)加工需要進(jìn)行調(diào)節(jié))，以接通相應(yīng)的電路。

4.2 攻絲行程控制電路設(shè)計

結(jié)合攻絲行程機(jī)構(gòu)，設(shè)計出相應(yīng)的電氣控制線路圖，如圖3b所示。分主、輔控制電路，主電路中，K1控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)，用于絲錐攻絲，K2控制電動機(jī)反轉(zhuǎn)，用于當(dāng)攻絲完成，帶著絲錐反轉(zhuǎn)?？刂齐娐分?，SE0為組合開關(guān)，控制輔助電路的通斷，SB1為起動控制按鈕，SQ1為上限位開關(guān)，SQ2為下限位開關(guān)。攻絲進(jìn)，首先接通組合開關(guān)SE0，按下SB1絲錐正轉(zhuǎn)，攻絲到達(dá)指定位置，導(dǎo)桿接通SQ2，接通反轉(zhuǎn)電路，當(dāng)退回到安全位置，導(dǎo)桿接通SQ1，絲錐正轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備下一次攻絲，若工作完成，斷開SE0組合開關(guān)即可。

為安全起見，在電路設(shè)計過程中，采用了機(jī)械和電氣雙重互鎖控制。我們采用木板自制了一個電氣控制箱，進(jìn)臺鉆插頭線引入K1接觸器入端，K1接觸器出端與電動機(jī)入端相連，K2接觸器與K1接觸器并聯(lián)聯(lián)接，并固定安裝在控制箱內(nèi)，分別在正、反轉(zhuǎn)控制電路上串接了熱保護(hù)繼電器，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。

5 結(jié)語

通過多年的實(shí)踐操作證明，本項(xiàng)目改造后，達(dá)到了以下效果:(1)節(jié)約生產(chǎn)成本，充分利用閑置機(jī)床。(2)降低了工人勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，提高了加工效率。(3)技術(shù)改造簡單可行，改造成本低廉，生產(chǎn)操作方便，機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)可靠。

因此，項(xiàng)目方案切實(shí)可行。

［1］周建清.臺鉆巧改攻絲機(jī)［J］.鐵道機(jī)車車輛工人，1996(5).

［2］吳承彪.簡單實(shí)用的鉆床攻絲夾具［J］.機(jī)床與液壓，1998(2).

［3］夏燕蘭.數(shù)控機(jī)床電氣控制［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［4］成大先.機(jī)械設(shè)計手冊［M］.4版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［5］胡建新.機(jī)床夾具［M］.2版.北京:中國勞動社會保障出版社，2001.

［6］蘭希園.Z3040鉆床控制電路PLC控制方法的研究［J］.微計算機(jī)信息，2010(5).