摘要：夾具是金屬切削加工中的一種必不可少的工藝裝置。對夾具進行合理選擇和使用不但可以保證加工質量，而且在生產(chǎn)效率上還能得到很大的提高，并且還能降低生產(chǎn)的成本。本文探討數(shù)控車床鉆孔刀夾的設計，并且例舉了專用夾具的設計。
　　關鍵詞：鉆孔刀夾 夾具 數(shù)控車床 彈簧夾筒 設計
　　中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00
　　
　　
　　通常在普通的車床上對套類零件進行加工時都需要鉆孔，鉆孔時一般是將鉆頭直接套在尾座的套筒上，或是采用鉆夾頭，或是附加變徑套等裝夾來進行鉆孔、鉸孔以及擴孔，這樣做需要工人付出較大勞動強度，而且生產(chǎn)效率很低。如今，隨著數(shù)控技術的發(fā)展，在生產(chǎn)中廣泛的應用數(shù)控車床，早在20世紀7、80年代我國就開始大力推廣，尤其是經(jīng)濟型的數(shù)控系統(tǒng)被應用到了機械制造等多個領域中，但多數(shù)此類數(shù)控車床的尾座是不能自動控制運動的，在其上進行的鉆孔、鉸孔及擴孔等操作與在普通車床一樣。例如由廣州數(shù)控設備廠生產(chǎn)的CMK6132A型數(shù)控車床。在進行中、小批量的套類零件的生產(chǎn)時，這種方法生產(chǎn)效率相對較低，且工人勞動強度較大，并難以保證加工質量。此類問題可以通過自行設計的一種專用夾具來解決。
　　
　　1 夾具的設計構思
　　在數(shù)控車床的加工過程中，其刀架的動作是根據(jù)加工工藝要求以及零件的輪廓軌跡，通過編程，由數(shù)控系統(tǒng)來自動進行控制的。因此，只要能設計可以將鉸刀或鉆頭等刀具安裝在車床的刀架上的一種專用夾具，便可解決這一問題。
　　
　　2 夾具結構方案的擬定
　　2.1 鉆頭等刀具的定位方案、定位元件及定位方法
　　鉆頭的尺寸及結構等都已標準化和系列化，以便于專業(yè)化生產(chǎn)。為便于安裝和使用，一般直徑小于16mm的鉆頭都做成直柄，而其直徑大于16mm的鉆頭都做成錐柄。我們在此對直柄鉆頭的結構特征進行介紹，該類鉆頭應當選擇外圓柱表面為定位基準，其定位元件采用定心夾緊裝置。
　　2.2 鉆頭等刀具的夾緊方案、夾緊裝置及夾緊方法
　　鉆頭的軸線根據(jù)鉆頭在加工中的使用特點必須與被加工孔的旋轉軸線重合。夾具根據(jù)數(shù)控機床對其的要求應具有可靠的夾緊力、較強的剛性以及較高的定位精度，并且其結構應盡量簡單。以便于在機床上安裝及鉆頭的裝卸。實現(xiàn)時可采用普通銑床上的銑刀彈簧夾筒等已標準化的彈簧夾筒，以滿足能夠適應不同尺寸規(guī)格的直柄鉆頭的夾具(刀夾)設計要求。該裝置通過利用彈簧夾筒的彈性變形將鉆頭定心并夾緊，它只作為過渡裝置。
　　2.3 彈簧夾筒鉆孔夾具結構的確定
　　該夾具中主要元件為彈簧夾筒，根據(jù)構造特點選擇7：24的外圓錐表面為定位基準，并采用7：24的內圓錐表面的彈簧夾筒作為定位元件，圖3為其工作原理。通過轉動螺釘1可使彈簧夾筒3向右移動，彈簧夾筒的錐體部分在夾具體2中圓錐表面的作用力下進
　　行收縮，最終定心夾緊鉆頭。在使用彈簧夾筒鉆孔夾具的過程中，鉆頭定心和夾緊的主要工作表面由內圓錐表面實現(xiàn)，因此必須具有良好的耐磨性，通常應淬硬50~55HRC，其表面粗糙度為Ra1.6μm。在彈簧夾筒刀柄槽滑過防轉銷5時，為了避免夾具內圓錐孔小端與圓錐小端發(fā)生不正常的干涉，彈簧夾筒在使用過程中可在內圓錐孔與內圓柱孔之
　　間加一段過渡孔。本文采用一種簡單的四工位自動換刀設備作為經(jīng)濟型數(shù)控車床的刀架，筒不能安裝回轉體刀柄的刀具，而只能安裝普通方形刀把。所以應將該夾具的外形做成方形，并且按車床的中心高，應保證內圓錐孔軸線到夾具底面基準表面A的高度為20±0.005mm?？紤]到夾具可以安裝在車床刀架上，并結合刀架的實際結構將刀夾的寬設計為36mm、高設計為38mm。
　　2.4 鉆頭等刀具對刀和夾具的安裝方案
　　如圖4所示，由夾具本身的結構尺寸來保證鉆頭在垂直方向上的中心高，由夾具φ44+0.005mm的外圓尺寸與間接的工件外圓尺寸d值及a值，通過對刀來綜合得到的數(shù)控車床在X方向上對刀偏差值來確定鉆頭在水平方向上的同心度。除此之外，為了保證在使用時鉆頭軸線與工件軸線同軸，還需保證在安裝夾具時，安裝基準面B同車床軸線平行(可用百分表進行校正)。
　　
　　3 夾具的精度分析
　　在車床上使用該夾具對孔進行加工時，對孔的精度有較大影響的是同軸度，由刀具本身的精度來決定孔的尺寸精度。下面對孔的同軸度進行分析計算：(1)基準不符誤差為△B=△=0；(2)夾具安裝誤差為△A，由于內圓錐孔軸線與夾具定位面A之間的尺寸誤差以及主軸軸線與內圓錐孔軸線的平行度誤差等會引起被加工孔的軸線同軸度超差，即△A= 0.02mm； (3)加工方法有關的誤差為鉆頭的跳動、對刀調整誤差及滑板間隙等因素所引起的加工誤差， 約為0.02mm。以上三項可能造成最大為0.04mm的誤差。
　　
　　4 夾具使用說明
　　該夾具適用于在如CMK6132A型等無尾座運動控制功能的經(jīng)濟型數(shù)控車床上進行孔徑小于16mm的鉆孔、鉸孔和擴孔等操作，并且對孔的同軸度精度要求大于等于0.04mm的場合?？赏ㄟ^選擇不同規(guī)格的彈簧夾筒來實現(xiàn)采用不同直徑的鉆頭進行鉆孔、擴孔等操作。本夾具像普通的車刀一樣安裝在車床刀架上，安裝時需保證中心高(注意要擦凈各個定位面)，并用百分表校正車床主軸軸線與鉆頭軸線的平行度(可通過檢驗B面的平行度來進行控制)。在對刀時，可以暫不安裝夾鉆具，而是先用外圓車刀車一刀工件的外圓，再利用測量出來的具體φ44±0.005mm外圓到工件外圓的距離a值計算求得X= d+2(22+a)，其參數(shù)如圖5所示，之后將X的值輸入到相應的刀偏號之中，再將鉆具裝上(注意要擦凈內圓錐孔的表面)，并移動刀架使鉆頭到達工件端面的中心處，使其輕碰工件端面，最后在相應的刀偏號中輸入Z=0。 安裝夾具時各螺釘?shù)膲壕o要適中，也就是即要避免夾具變形，又要保證加工的過程中不能松動。
　　
　　
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