專用臥式四軸鉆床的研發(fā)

徐嘉樂，傅華娟

（常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，江蘇 常州213164）

我國為提高鐵路貨運(yùn)的效率，從美國引進(jìn)了轉(zhuǎn)K4型轉(zhuǎn)向架，側(cè)架是其中關(guān)鍵組成部分。圖1為側(cè)架的剖視圖。在側(cè)架的制造過程中，磨耗板安裝孔的加工是瓶頸，它用來安裝磨耗板，要求磨耗板在磨損后應(yīng)能進(jìn)行互換，磨耗板安裝孔為對稱布置，一面兩個共四個。普通的萬向鉆只能進(jìn)行單孔加工，不但周期長，孔的位置精度很難達(dá)到，不能保證磨耗板互換的要求，為此工廠決定設(shè)計專機(jī)，解決目前存在的問題。

圖1 側(cè)架的剖視圖

1 課題來源

某鐵路工廠接到一大批美國側(cè)架的訂單，側(cè)架上有4—Φ21+1.5的磨耗板安裝孔，磨耗板安裝孔位置示意圖如圖2所示。側(cè)架是鑄鋼件，一般情況下4—Φ21+1.5孔直接鑄出。磨耗板是減振零件；磨耗板安裝在側(cè)架上，它是易損件。最為棘手的問題是：磨耗板安裝孔由于有嚴(yán)格的孔徑和位置精度要求，某鐵路工廠無法直接鑄出。并且沒有現(xiàn)成的設(shè)備加工出磨耗板安裝孔。最后決定請我們研制非標(biāo)專用設(shè)備解決上述問題。

圖2 側(cè)架及磨耗板安裝孔位置示意圖

2 課題研究過程、方法

課題主要圍繞側(cè)架磨耗板安裝孔的加工來展開。最終目的是要研制出結(jié)構(gòu)簡單，體積小、造價低廉，實(shí)用性強(qiáng)的非標(biāo)專機(jī)，滿足有關(guān)工廠側(cè)架生產(chǎn)線順利投產(chǎn)的需要。課題研究過程做了如下的工作。

1）熟悉側(cè)架磨耗板安裝孔的精度要求

孔徑的偏差、表面光潔度、兩孔的中心距偏差

2）側(cè)架的材料以及切削性能的分析[1]

通過對側(cè)架材料的切削性能的分析，根據(jù)切削參數(shù)選擇合適的刀具，保證最好的切削性能。

3）磨耗板安裝孔的加工、定位和夾緊方式[2]

確定安裝孔的加工方式，通過合理的結(jié)構(gòu)和功率傳遞機(jī)構(gòu)，適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣绞胶唵味锌焖俚貙?shí)現(xiàn)孔的加工。在此過程中要考慮到工件如何定位和如何夾緊。

4）專機(jī)的總體設(shè)計[3]

首先要進(jìn)行總體的設(shè)計，確定好整體結(jié)構(gòu)、傳動路線，定位元件和夾緊部件的安裝位置，以及其他相關(guān)輔助設(shè)施的施工方案，同時還要考慮主軸箱可以方便的更換；專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

5）鉆削動力頭主軸箱的設(shè)計[4]

要重點(diǎn)設(shè)計專機(jī)的核心部件——主軸箱，主軸箱設(shè)計時要求體積小，重量輕，滿足用戶提出的主軸輸出的速度，這就需要設(shè)計每一個零件時符合工作性能和最優(yōu)化相結(jié)合。

圖3 專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)示意圖

3 專機(jī)的工作流程

機(jī)械滑臺HJ32安裝在機(jī)械滑臺HJ50上，整個的工作流程圖如圖4所示：

圖4 專機(jī)的工作流程圖

4 專用臥式四軸鉆床的特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

工件的切削由普通刀具麻花鉆完成，切削運(yùn)動的工件和快進(jìn)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械滑臺組合而成，電氣控制采用常規(guī)的控制方式。

（2）鉆削動力頭的獨(dú)特設(shè)計。

（3）所要加工工件上孔的分布位置是四孔兩面對稱布置，考慮到加工工藝實(shí)現(xiàn)的方便，在鉆削動力頭設(shè)計時實(shí)現(xiàn)單面兩孔同時加工，即動力頭的單面鉆削主軸為兩根；另外，對面的兩孔能在一次裝夾下通過動力頭位置的移動完成加工，就需要動力頭設(shè)計成單面雙軸共四根鉆削軸的多軸鉆削動力頭。磨耗板安裝孔的加工空間為438×414×190，兩孔所在對稱筋板之間的距離是414 mm，由于采用的是麻花鉆，去除兩邊刀具的伸出位置140 mm，實(shí)際的動力頭箱體的橫向距離為274 mm，空間非常狹小。如何在有限的空間里完成主軸和箱體的設(shè)計以及傳動路線的布置是整臺機(jī)器的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

（4）滿足側(cè)架的中、小批量生產(chǎn)。

工件的夾緊采用四點(diǎn)同時夾緊和放松的氣動組合夾具。工件通過一次裝夾后，進(jìn)行兩次走刀就可以完成四孔的加工，大大節(jié)約了產(chǎn)品的制作周期。

5 課題成果的應(yīng)用價值

（1）一般的鉆床都是立式鉆床，本專機(jī)采用臥式專床，縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動依靠機(jī)械滑臺。

（2）為臥式鉆床締造了基型產(chǎn)品，為臥式鉆床的系列化設(shè)計、模塊化設(shè)計創(chuàng)造了條件。

6 結(jié)束語

該臺專機(jī)的設(shè)計，是工廠的轉(zhuǎn)K4側(cè)架生產(chǎn)線的及時投入運(yùn)營提供了強(qiáng)有力的保障，使工廠具備了年產(chǎn)5000只的能力，在鐵路企業(yè)的競爭中處于有利地位，為工廠的進(jìn)一步開拓市場增添了砝碼。

[1]趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1990.

[2]徐 灝.機(jī)械設(shè)計手冊（3）[M]機(jī)械工業(yè)出版社.1991.

[3]張 展.非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計手冊[M]..兵器工業(yè)出版社.1993.

[4]機(jī)床設(shè)計手冊編寫組編.機(jī)床設(shè)計手冊（3）[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1989.