車(chē)床飛刀加工六角螺栓頭

戈建清

摘 要：在機(jī)械裝拆的過(guò)程中，六角頭的損壞率及修復(fù)是常見(jiàn)的。本文通過(guò)介紹正六邊形螺絲頭在車(chē)床上的加工，解決了車(chē)床加工多邊行零件的工藝和裝置難題。

關(guān)鍵詞：正六邊形 多邊形裝置加工 六角螺絲頭

中圖分類(lèi)號(hào)：TG61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（a）-0053-02

1 問(wèn)題提出

在機(jī)器設(shè)備的工作過(guò)程中，機(jī)械出現(xiàn)故障是常見(jiàn)的。要保證機(jī)械的正常工作，維修與搶修工作必須及時(shí)到位。在維修或搶修裝拆過(guò)程中，有的購(gòu)買(mǎi)不到或因搶修時(shí)間緊來(lái)不及購(gòu)買(mǎi)的，只有通過(guò)加工或修配來(lái)保證機(jī)械設(shè)備的使用。六角頭螺栓頭在車(chē)床上按傳統(tǒng)的方法加工，其技術(shù)難度大，亦無(wú)法完成，而六角螺栓頭是多邊形工件，與一般軸類(lèi)的加工方法不同，且不能同時(shí)一次進(jìn)給切削加工出六個(gè)邊；要解決六角螺栓頭的六條邊，能同時(shí)一次加工出來(lái)的目的，達(dá)到提高六角頭加工效果，滿(mǎn)足維修與搶修時(shí)間上的需要，必須改變傳統(tǒng)的加工方法。

2 解決方法

要使六角頭工件在車(chē)床上進(jìn)行加工，達(dá)到能同時(shí)一次加工出六條邊的這一要求，必須使刀具、工件作旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)軌跡圓與工件直徑圓在相互旋轉(zhuǎn)中兩圓相切，產(chǎn)生切點(diǎn)，切點(diǎn)是按一定規(guī)律均布在工件的圓周上，切點(diǎn)的多少與參與放置的刀具數(shù)量有關(guān)，與刀具和工件相互轉(zhuǎn)速比有關(guān)。

假定刀具與工件傳動(dòng)比是3∶1，參與加工的刀具數(shù)量為兩刀把車(chē)刀，刀尖軌跡圓半徑相等，當(dāng)工件轉(zhuǎn)1/3轉(zhuǎn)時(shí)，兩把車(chē)刀也轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。在工件的圓周1/3處，加工出兩條相鄰的六角邊。再轉(zhuǎn)過(guò)1/3轉(zhuǎn)，同樣，加工出另兩條相鄰的六角邊，最后的1/3轉(zhuǎn)，兩把車(chē)刀便把工件分割，加工出六邊相等的正六邊形六角頭來(lái)，為達(dá)到這一要求，實(shí)現(xiàn)六角頭的加工，就要使車(chē)刀的旋轉(zhuǎn)（主動(dòng)輪）與工件（被動(dòng)輪）傳動(dòng)符合3∶1的傳動(dòng)比要求，其傳動(dòng)關(guān)系計(jì)算，可根據(jù)單桿車(chē)床（即無(wú)走刀箱，只有絲桿的車(chē)床）加工螺紋螺距，用單式掛輪搭配的計(jì)算方法，求出刀具與工件（六邊形六角頭）傳動(dòng)比和搭配齒數(shù)關(guān)系，其單式掛輪搭配式的計(jì)算方法是：傳動(dòng)比i=工件螺距/絲桿螺距=主動(dòng)輪Z2/被動(dòng)輪Z2。假如工件螺距為2 mm。車(chē)床絲桿螺距6 mm，傳動(dòng)比i=2/6=1/3=1×20/3×20=20/60。

要使加工六角螺栓頭方法與單桿式車(chē)床加工螺紋的方法一樣進(jìn)行加工，必須保證刀具與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按一定的傳動(dòng)比關(guān)系，如3∶1動(dòng)比關(guān)系，并使刀具旋轉(zhuǎn)方向與工件旋轉(zhuǎn)方向相反，要達(dá)到這一要求，主動(dòng)輪與被動(dòng)輪之間用另一只介輪調(diào)整主動(dòng)輪與被動(dòng)輪齒合距離（中心距）和改變被動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向，使刀具（主動(dòng)輪）與工件（被動(dòng)輪）運(yùn)動(dòng)方向相反，達(dá)到實(shí)現(xiàn)切削加工的目的。

3 設(shè)備改造

裝置由刀盤(pán)和變速裝置組成。如圖1所示。當(dāng)車(chē)床主軸帶動(dòng)刀盤(pán)2時(shí)，經(jīng)萬(wàn)向節(jié)3傳給主動(dòng)輪軸（花鍵軸4）旋轉(zhuǎn)。花鍵套上安裝主動(dòng)輪9齒數(shù)為20齒，被動(dòng)輪齒12為60齒，按傳動(dòng)比3∶1要求搭配傳動(dòng)，主、從兩輪之間安裝一個(gè)可調(diào)節(jié)介輪，其齒數(shù)固定，目的是改變刀具與工件之間運(yùn)動(dòng)方向，達(dá)到切削加工的目的，和調(diào)整主、從兩輪間齒合距離?？招牡谋粍?dòng)輪軸13方便長(zhǎng)度規(guī)格不一的六角頭螺紋工件的裝夾，靠近刀盤(pán)的一端安裝一個(gè)自動(dòng)定心三爪卡盤(pán)19夾持工件20。當(dāng)加工多邊形六角頭工件時(shí)，裝置安裝在車(chē)床的小刀架座上，刀盤(pán)2旋轉(zhuǎn)經(jīng)萬(wàn)向節(jié)傳給主動(dòng)軸（即花鍵軸）旋轉(zhuǎn)，花鍵軸4上的花鍵套5便帶動(dòng)主動(dòng)輪9旋轉(zhuǎn)，再由介輪11傳給被動(dòng)輪12和被動(dòng)軸13，被動(dòng)軸13帶動(dòng)自動(dòng)定心三爪卡盤(pán)19，自動(dòng)定心三爪卡盤(pán)19夾持工件20，以傳動(dòng)比3∶1關(guān)系傳動(dòng)，即是刀具轉(zhuǎn)三轉(zhuǎn)而工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，從而達(dá)到解決六角頭的加工目的，萬(wàn)向節(jié)3作傳動(dòng)聯(lián)接和花鍵軸4與花鍵套5配合設(shè)置，使裝置在加工過(guò)程中，可作縱橫向進(jìn)給，控制背吃刀量和尺寸大小，適應(yīng)各種規(guī)格六角頭的加工。

4 操作過(guò)程

首先把車(chē)配的螺絲按尺寸和要求、數(shù)量多少加工好，然后把輔助裝置裝在小刀架座上固緊。配件正六邊形螺絲頭，用銅片包護(hù)螺紋夾在從動(dòng)輪軸上的三爪卡盤(pán)上，防止夾傷螺紋。主動(dòng)輪上與被動(dòng)輪的傳動(dòng)比按3∶1的關(guān)系搭配好，調(diào)整介輪與主從兩輪齒哈距離。夾在車(chē)床上三爪卡盤(pán)刀具間夾角θ=180°兩把刀。刀具伸出刀盤(pán)外長(zhǎng)為20 mm。刀具材料采用高速鋼（W18Cr4V）或YT5合金車(chē)刀。刀具偏角幾何角度；主偏角Kr=90°偏刀，后角α=6°，前角r=0-15°，副偏角（Kr=6°）刀盤(pán)的另一端與方向節(jié)相聯(lián)接。使裝置與車(chē)刀一樣能作縱橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。而控制尺寸又不影響裝置主動(dòng)輪軸旋轉(zhuǎn)達(dá)到加工的目的。當(dāng)?shù)侗P(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。中滑板慢慢移動(dòng)裝置橫向進(jìn)給。使工件與刀具輕輕相接觸。然后大溜板移離刀具，根據(jù)正六邊形對(duì)外接圓直徑與對(duì)邊距的尺寸。（即25.4 mm-22 mm=3.4 mm）之間加工余量。在中拖板刻度盤(pán)里。按刻度值橫向進(jìn)給背吃刀量3.4 mm/0.05 mm=0.05 mm×2=34小格。大拖板進(jìn)給縱向試切，測(cè)量對(duì)邊距尺寸是否符合要求，修改背吃刀量后，一次加工完成。加工出來(lái)正六邊形的邊平面存在有凹面狀的缺點(diǎn)，但這種曲率半徑很大，因此，車(chē)削出來(lái)的正六邊形零件的曲面近似平面。其曲率誤差可按下式方法計(jì)算出：

D=OA-OC

其中：D為多邊形邊平面曲率誤差值（mm）；OA為刀尖半徑（mm）AB為多邊形的每邊的長(zhǎng)度（mm）。

如裝置刀盤(pán)刀尖半徑為100 mm，AB=12.7 mm，求出曲率誤差值D：

D=OA-OC=OA-

MM

經(jīng)計(jì)算多邊形六角螺栓頭邊平面的曲率誤差為0.2 mm，與規(guī)定尺寸22-0.2×2=21.6 mm，少0.4 mm，與原配件對(duì)邊距22 mm，檢測(cè)比較，對(duì)邊距也是21.6 mm，完全符合裝拆工具使用。要求較高的六角螺栓則用銼刀輕輕修整平直。使之達(dá)到要求，使用時(shí)要注意正確分布刀具與刀具之間的角度，同時(shí)各刀尖在同一旋轉(zhuǎn)圓周上，否則將影響零件的加工精度。

5 實(shí)踐效果

多邊形裝置的使用，大大提高了正六邊形螺絲頭加工效率。如一個(gè)外接圓直徑Ф25.4 mm，對(duì)邊距22 mm的六角螺栓頭，刨削加工一邊要5分鐘，人工銼削加工要10 min，加工完成一個(gè)六角螺栓工件，刨削與人工銼削的時(shí)間分別為30 min和60 min。而飛刀銑削六角螺栓頭裝置，加工完一個(gè)六角螺栓頭只用了5 min，但飛刀銑削六角螺栓裝置能同時(shí)一次加出六角頭的六個(gè)邊，且背吃刀量一次進(jìn)給加工完成，既保證機(jī)械搶修時(shí)間和人身的安全，又提高六角螺栓頭的生產(chǎn)效率，其工效是刨削加工6倍，人工銼削的12倍，而且減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使搶修的機(jī)械得到及時(shí)的解決，從而確保機(jī)械維修與搶修順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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