普通臥式銑床鉆徑向小直徑孔

楊建賀 鐘建武 楊立青 蘇 兵 張會(huì)茸

（①江南工業(yè)集團(tuán)有限公司，湖南湘潭411207;②總參陸航株州軍代室，湖南湘潭411207;③湖南云箭科技有限公司，湖南長(zhǎng)沙400100）

1 加工零件基本介紹

某本體零件，基本尺寸φ×L（見圖1），材料為超硬鋁合金。零件的結(jié)構(gòu)特征是:零件中心孔內(nèi)有7個(gè)直徑不等的徑向小孔，呈放射狀多個(gè)角度分布在內(nèi)圓柱面凹槽上。位置度要求與端面上的臺(tái)階孔貫通，孔直徑5×φ2 mm和2×φ3 mm，孔最深35 mm，見圖2。中央孔直徑有效工作空間為D=φ85 mm圓柱面，一般機(jī)床刀具無法進(jìn)入加工區(qū)域，而且鉆孔直徑小，屬特殊孔的切削加工，通用加工方法和機(jī)床根本不能鉆削諸孔，必須采用專用工藝裝置解決問題。

2 加工工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)小直徑孔（φ3 mm以下）加工的困難，工藝設(shè)計(jì)時(shí)，我們總體綜合考慮了機(jī)床、刀具、夾具各影響因素，決定利用現(xiàn)有普通臥式銑床加工，需設(shè)計(jì)一套專用鉆孔動(dòng)力頭，在有限的中部?jī)?nèi)孔空間內(nèi)，加工7個(gè)微小直徑通孔，且與其他零件不發(fā)生干涉。

工藝設(shè)計(jì)考慮如下:

加工零件內(nèi)孔凹槽中7個(gè)小孔，有一些解決辦法。方案一，采用電火花加工，制做特殊的工具電極逐孔加工，但加工效率低，操作也不方便;方案二，根據(jù)其精度和各孔的位置角度要求，采用普通臥式銑床加工諸孔，但需專門設(shè)計(jì)一套鉆孔動(dòng)力轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)向裝置，其加工效率高，成本低，操作簡(jiǎn)單;方案三，請(qǐng)專業(yè)的國(guó)外公司設(shè)計(jì)制作精密微型鉆孔動(dòng)力頭，費(fèi)用高（約數(shù)十萬元），周期長(zhǎng)。通過比較分析，我們決定采用第二種方案，利用工廠現(xiàn)有普通設(shè)備條件，制作鉆孔動(dòng)力頭，解決產(chǎn)品的徑向小直徑孔的加工問題。

首先工藝設(shè)計(jì)，先車出內(nèi)圓柱面和凹槽及端面，加工好相關(guān)各軸向臺(tái)階大孔，再利用工件中間孔的最大的有效空間，設(shè)計(jì)專用夾頭和鉆頭，并注意鉆頭的工作行程。

3 加工工藝裝置設(shè)計(jì)

在普通臥式銑床X60上加工內(nèi)圓中的7個(gè)徑向小直徑孔，需進(jìn)行加工系統(tǒng)專用工藝裝置綜合考慮，必須增加1套動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置（即專用鉆孔動(dòng)力頭），1套工件定位夾具和1副萬能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。各相對(duì)位置要周密統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)，以保證零件的加工尺寸要求。加工工藝裝置系統(tǒng)見圖3。

3.1 專用動(dòng)力頭

本裝置就是將普通臥式銑床主軸的動(dòng)力平行轉(zhuǎn)換方向，才能加工出7個(gè)徑向小直徑深孔，設(shè)計(jì)方案見圖4。專用動(dòng)力頭的動(dòng)力由臥式銑床主軸提供，大帶輪8固定在銑床主軸上，采用了齒形同步帶傳動(dòng)給小帶輪10。而這種齒形帶傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸的徑向作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)的小帶輪齒數(shù)Z1=31，大帶輪齒數(shù)Z2=60，傳動(dòng)比i=Z2/Z1=1.93，屬增速運(yùn)動(dòng)。由于加工孔徑小（3 mm以下）且深長(zhǎng)，鉆頭轉(zhuǎn)速要高，安裝了兩支微型精密向心球軸承14支承，可滿足加工工況使用要求。

首先將銑床主軸尾支架卸下，將固定座組件2通過聯(lián)接螺栓1與銑床主軸前端蓋聯(lián)接，裝上本體支架3和軸承15，用螺釘4壓緊;再將大帶輪8、平鍵7、大擋圈5、齒形同步帶9裝入銑床主軸上，調(diào)整好大帶輪位置，裝上主軸尾支架固緊，壓緊大帶輪;裝上小帶輪10、齒形同步帶9、擋圈13、螺釘12固緊，最后通過螺紋旋入彈簧夾頭11。專用動(dòng)力頭使用一段時(shí)間后，齒形同步帶張力可通過本體支架3上的4個(gè)長(zhǎng)腰形孔調(diào)節(jié)。

3.2 專用夾簧

專用彈簧夾頭和小帶輪，見圖5。彈簧夾頭和小帶輪材料均為軸承鋼9CrSi，彈簧夾頭1錐部開四條軸向槽。尾部銑成了四方，中部后端有外螺紋與小帶輪2聯(lián)結(jié)，小帶輪2內(nèi)孔車有內(nèi)錐圓柱面，與彈簧夾頭外錐圓柱面研磨配合，等錐角接觸。操作時(shí)，將鉆頭柄部插入彈簧夾頭孔中，用特制開口板手?jǐn)Q彈簧夾頭尾端方柄使彈簧夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺紋作用，彈簧夾頭軸向微量向右移動(dòng)，在小帶輪內(nèi)圓錐面的作用下，夾緊鉆頭5。不同的鉆孔直徑，需設(shè)計(jì)不同的彈簧夾頭。

3.3 鉆孔夾具

如圖6的所示，首先將萬能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)固定在銑床工作臺(tái)上，再將鉆孔夾具找正，用定位心軸7確定夾具在萬能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的位置，然后固緊在萬能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上;裝入工件，定位在夾具底座1、心軸7和定位塊5上，裝上壓板3，用螺母4壓緊工件。用百分表通過定位心軸7找正夾具中心位置，鉆頭軸線中心應(yīng)與加工孔中心軸線重合;用百分表校正夾具定位塊5側(cè)基準(zhǔn)面，確定產(chǎn)品第一個(gè)加工孔的起始位置，固緊萬能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，移去定位心軸7。根據(jù)諸孔角度位置，加工一個(gè)孔后，用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)萬能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)至下一個(gè)加工孔位，鎖緊回轉(zhuǎn)工作臺(tái)鉆孔;再依次加工同孔徑各孔。加工不同的孔徑，需更換不同的彈簧夾頭和鉆頭。

夾具位置X、Y、Z方向移動(dòng)由銑床工作臺(tái)手柄控制，鉆頭工作轉(zhuǎn)速n由機(jī)床變速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，宜控制在1 200～1 800 r/min范圍。

4 結(jié)語

本加工系統(tǒng)專用工藝裝置解決了凹槽內(nèi)圓柱上小空間徑向小直徑孔（φ2～3 mm）的難加工問題，尺寸和位置精度均達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)工藝裝置擴(kuò)大延伸了普通臥式銑床加工工作范圍，亦可為類似工件加工問題提供有益的參考作用，簡(jiǎn)單實(shí)用可靠。

［1］航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè):夾具設(shè)計(jì)分冊(cè)［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1979.

［2］菜光耀.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［3］機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.3版.北京:冶金工業(yè)出版社，1994.

［4］趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)［M］.4版.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［5］邢鴻燕，陳榕林.機(jī)械制造難加工技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.