數控車(chē)床鉆孔刀夾的設計

　　數控車(chē)床鉆孔刀夾的設計

　　摘要：夾具是金屬切削加工過(guò)程中不可缺少的工藝裝置，合理地選擇和使用夾具能夠提高金屬加工的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

　　基于此，文章以廣州數控設備廠(chǎng)生產(chǎn)的CZK6132A型數控車(chē)床為例，詳細地闡述數控車(chē)床鉆孔刀夾的設計。

　　關(guān)鍵詞：數控車(chē)床;鉆孔刀夾;夾具設計;彈簧夾筒

　　通常來(lái)說(shuō)，在加工套類(lèi)零件的過(guò)程中，車(chē)床上都會(huì )根據需求鉆孔，而以往鉆孔采用的一般方法都是將鉆頭直接套在尾座的套筒上或采用鉆夾頭、附加變徑套等，這種傳統的做法往往需要消耗很大的勞動(dòng)強度，且生產(chǎn)效率不高。

　　近幾年，隨著(zhù)科技的發(fā)展，數控車(chē)床逐漸被應用到機械制造等多個(gè)領(lǐng)域中，但是大部分數控車(chē)床的尾座并不能自行控制運動(dòng)，其鉆孔、鉸孔及擴孔等操作往往采用普通車(chē)床的方法。

　　這樣一來(lái)生產(chǎn)中、小批量的套類(lèi)零件過(guò)程，不僅需要消耗很大的勞動(dòng)強度，還會(huì )降低零件生產(chǎn)的效率，影響其質(zhì)量。

　　由此可見(jiàn)，數控車(chē)床的鉆孔刀夾設計就顯得尤為重要。

　　1 夾具的設計構思

　　目前，零件的加工一般都是在數控車(chē)床上進(jìn)行，數控車(chē)床會(huì )根據所加工的零件的實(shí)際需求及其輪廓軌跡，并通過(guò)嚴謹科學(xué)的數據編程，實(shí)現對刀架動(dòng)作的自動(dòng)控制。

　　對此，夾具的設計就相對簡(jiǎn)化了，即只要能設計制造出一種專(zhuān)用夾具，保證將鉆頭等刀具順利安置在數控車(chē)床的刀架上。

　　2 夾具結構設計方案

　　2.1 鉆頭等刀具的定位方案、定位元件和定位方法

　　在進(jìn)行夾具設計時(shí)，需要事先按照鉆頭的尺寸、形狀及其結構，制定嚴格的標準，保證零件生產(chǎn)的系統化和專(zhuān)業(yè)化。

　　為了保證刀具在安裝和使用的過(guò)程中更加的方便，通常會(huì )將直徑較小的鉆頭(不大于16mm)設計成直柄，對于直徑大于16mm的鉆頭一般設計成錐柄。

　　其中直柄的鉆頭通常情況下的定位基準是外圓柱表面，而其定位元件一般也會(huì )選擇定心夾緊裝置。

　　2.2 鉆頭等刀具的夾緊方案、夾緊裝置及夾緊方法

　　在確定鉆頭的軸線(xiàn)時(shí)，要充分分析鉆頭的作用和使用特點(diǎn)，保證鉆頭的軸線(xiàn)和需要加工的孔的旋轉軸線(xiàn)一致。

　　同時(shí)綜合考慮數控機床的特點(diǎn)和其對夾具的需求，保證夾具的夾緊力強，剛性可靠，提高定位能力，保證精度，夾具的結構要盡可能的簡(jiǎn)化，以保證在進(jìn)行安裝及裝卸時(shí)簡(jiǎn)單方便。

　　實(shí)行過(guò)程中，為了能夠適應不同尺寸規格的直柄鉆頭的夾具(刀夾)設計要求，可以選擇普通銑床上的銑刀彈簧夾筒等已標準化的彈簧夾筒，利用彈簧夾筒所具有的彈性變形力實(shí)現鉆頭定心，提高鉆頭的夾緊力。

　　2.3 確定彈簧夾筒鉆孔夾具結構

　　彈簧夾筒作為夾具中的主要構件，根據構造的需求和特點(diǎn)，通常情況下選擇7∶24的內外圓錐表面作為彈簧夾筒的定位基準和定位元件。

　　通過(guò)轉動(dòng)特定的螺釘可使相應的彈簧夾筒向右移動(dòng)，促使彈簧夾筒的錐體部分在夾中圓錐表面的作用力下進(jìn)行收縮，最后達到鉆頭的定心夾緊。

　　在實(shí)際運用彈簧夾筒鉆孔夾具時(shí)，通常是通過(guò)內圓錐表面完成鉆頭定心和夾緊的主要工作表面，因而選擇鉆頭的時(shí)候，一定要選擇耐磨性強的，表面粗糙度是Ra1.6μm。

　　在使用彈簧夾筒的時(shí)候，可以適當地在內圓錐孔與內圓柱孔之間設置一個(gè)過(guò)渡孔，以避免當彈簧夾的筒刀柄槽經(jīng)過(guò)防轉銷(xiāo)時(shí)夾具內的圓錐孔小端與圓錐小端相互干涉。

　　在此，本文為經(jīng)濟型數控車(chē)床的刀具選擇一種比較簡(jiǎn)單的四工位能實(shí)現自動(dòng)換刀的設備。

　　因而夾具的外形要設計成方形的。

　　根據車(chē)床實(shí)際的中心高，內圓錐孔軸線(xiàn)到夾具底面基準表面的高度要設計為20mm，誤差在0.005mm范圍內。

　　為了保證夾具的順利安裝，要充分分析刀架的實(shí)際構造，設計的刀夾的寬為36mm、高應為38mm。

　　2.4 鉆頭等刀具對刀和夾具的安裝方案

　　通常鉆頭的中心高要依據夾具自身的結構尺寸來(lái)確定，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(guò)對刀來(lái)綜合得到的數控車(chē)床在水平方向上對刀偏差值來(lái)確定鉆頭的同心度。

　　此外，在安裝家具的過(guò)程中，要確保家具和同車(chē)床的軸線(xiàn)保持平行，以便保證在使用鉆頭過(guò)程中保持鉆頭軸線(xiàn)與工件軸線(xiàn)在同一直線(xiàn)上。

　　3 夾具的精度分析

　　數控車(chē)床利用該夾具進(jìn)行加工的過(guò)程中，降低孔精度的直接因素是相關(guān)器件的同軸度，為了提高孔尺寸的精確度，可以通過(guò)刀具的精度來(lái)確定。

　　下面對孔的同軸度進(jìn)行詳細的分析和計算：(1)誤差通常是由于基準不符造成的;(2)夾具在安裝過(guò)程中，由于內圓錐孔軸線(xiàn)與夾具定位面A之間的尺寸誤差以及主軸軸線(xiàn)與內圓錐孔軸線(xiàn)的平行度誤差等原因會(huì )造成被加工孔的軸線(xiàn)同軸度出現誤差;(3)由于鉆頭的跳動(dòng)、結構的調整以及滑板間隙等加工方法也會(huì )導致一定的誤差，通常誤差值是0.02mm左右。

　　以上三種誤差因素能導致的最大誤差為0.04mm。

　　4 結語(yǔ)

　　總而言之，隨著(zhù)社會(huì )和經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的市場(chǎng)經(jīng)濟越來(lái)越完善，企業(yè)面對的競爭越來(lái)越激烈。

　　對此，夾具作為金屬切削加工過(guò)程中不可缺少的工藝裝置，要不斷地改進(jìn)和優(yōu)化數控車(chē)床鉆孔刀夾的設計，來(lái)提高金屬加工的質(zhì)量，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)的競爭力。

　　參考文獻

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