机床圆弧面车刀专用夹具的设计与制造-.pdf

机床圆弧面车刀专用夹具的 设计与制造 南阳市技师学院 河南4 7 3 0 0 0 孔琳郭长永 1 ． 传统圆弧面车削方法及其缺点 在生产实践 中，我们常常遇到带有圆弧面类零 件的加 工，在数控机床上比较好加工 ，但在普通机 床上车削圆弧面时 ，通常的方法是利用双手控制床 鞍 与 中滑板 的相对移 动 而使 刀尖形成 圆弧 曲线轨 迹 ，这种方法的缺点是 1 加 工 尺 寸 质 量 差 ， 一 般 尺 寸 偏 差 在 0 ． 1 mm 。 2 已加工表 面质量差 ，通 常表面粗糙 度值 R 6 ． 3 P - m。 3 工作效率低 ，费时 费力。 4 生产效率 低 ，不适于批 量生产 ，且 产品 互换性差。 针对这些问题 ，我们设计制造 了一种适于在普 通机床上批量加 工内外 圆弧面的专用 刀具夹具 ，它 M ／ s 不但提 高 了加 工质量 ，且 使加 工效率 提高2 0 倍 以 上 ，同时又避免 了在数控机床上加 工的成本浪费。 现介绍于大 家以便于推广使用 。 2 ． 夹具的结构组成与工作原理 1 结 构组成 专用 刀具 的结 构主要 由支架 底 座和 旋转 刀架 两 个部分 组 成 ，如 图 1 所 示 。其 中，旋转刀架包括转动定位心轴、装 刀腰孔及夹具 螺栓和转动轴套等四个部位，其中转动心轴、轴套 与底座的定位孔的配合精度是决定 圆弧加 工精度的 关键部位 。 2 工作原 理 在进行 圆弧加 工时 ，第一步 将支架底座 1 夹持部 位夹紧在机床方刀架上 ；第二 步调整好 刀具伸出的长度确保 刀具转动半径符合被 加工零件 圆弧半径要求 ，并压 紧夹具螺 栓4 ；第三 步利用中小滑板控制进 刀深度和 圆弧中心 线；第四 3 1 ．夹具体 2 ． 工件 3 ． 单动卡盘 4 ． 锁紧螺母 外 圆 ，车 镗 内孔妒 1 2 5 mm 镗 至 b 1 2 2 mm；车孔 ≯1 6 1 ． 2土0 ． 1 mm，长 3 9 9 mm ；车 台 阶 孔 1 6 3 ． 5 * o0 4 mm，长 2 4 9 mm；车 台阶 孑 L 1 8 8 ． 2 0 ． 1 mm，长 1 2 3 ． 3 mm；切 退 刀槽 ；孔 1 3 倒 角 R 5 mm。⑤在前壳体两垂直 定位基准面所接触的爪 子上钻孔攻螺纹 ，并用相应螺钉紧固 ，以保证整个 加工过程 中前壳体两垂直定位基准面所接触的爪子 始终保持固定不动。⑥拆卸工装 ，将车削工装用相 应螺栓 固定于零件右端面 ，掉头四爪夹持零件左端 面 前 壳体两垂 直定位 基准面始 终接触 固定的爪 子 ，中心架支撑工装外圆，用千分表打表夹具 的 外 圆，保证跳动为0 ． 0 2 mm，车镗“} L 1 2 5 mm；车镗 台阶 孔 1 4 5 m1 1 1 ，长 1 7 5 mm；车 孔 1 7 9 ． 2 0 ． 1 mm，长3 5 mm；切 槽 1 8 2 mm，长 1 5 ram；倒 角4 5 。 ，转 角 处 以R1 0 mm过 渡 ；车 斜 角 3 0 。， 1 8 2 mm相接 ；孔 口倒 角3 ram3 0 。 。⑦拆 卸零件 工装。MW 收稿 13 期 2 0 1 3 0 3 1 8 参磊 冷 加 工 箩 嬲 4 5 www ． me t u l w o r k l n l／ g S O ． c o m 4 3 2 7 ， 图I圆弧车刀专用刀架 1 ． 支架底座 2 ． 转动心轴 3 ． 圆 弧刀 具 4 ． 夹具螺栓 5 ． 支架夹板 6 ． 转动轴套 7 ． 夹紧螺栓 步利用扳手转到旋转刀架即可进行 圆弧面加工。圆 弧面专用刀具夹具的工作原理主要有三个关键点 ①利 用转动心轴带动刀具以心轴中心线为轴线、刀 尖到轴心线距离为半径车削圆弧。②通过调整刀尖 伸 出长度来调整刀尖到轴心线的距离来控制 圆弧半 径 。③圆弧切削深度的控制 由中滑板横向走 刀来控 制 。 如图2 加工圆弧为例，圆弧半径为2 5 mm，车削 弧深为1 0 mm的A B圆弧 。其加工步骤为 第一步确 定刀尖到轴心线的距离为圆弧半径2 5 mm，测出刀 尖到心轴母线距离 ，调整刀尖到心轴工作半径距离 为2 5 ram，压紧刀体 即可保证工作心轴转动时 刀尖 轨迹 圆弧直径为5 0 mm。第二步通过大 中小滑板移 动使 刀尖置于圆弧A B 的待切 tl a8 中点D处 。第三 步通过 中滑 板分若干 次横 向进 刀转动心轴车 削 圆 弧 ，直至横 向进刀深度为l O m m即可。 D D 图2 圆弧刀加工实例 3 ． 夹具的设计与制造 1 结构设计与加工制造 圆弧 刀具夹具 设 4 6 参磊 ～ 计以CA 6 1 4 0 车床为例 ，分两支架 底座和旋转 刀架 两个部分 一是支架 底座分 、B 两个部分 ，在机 床上加工后焊接起来即可 ，其 中材料 可选用4 5 钢 ， 便于切削加工 ，A 部分 的厚度为3 0 ～3 5 mm，宽度 为 1 0 0 ～1 2 0 mm，便于在 刀架上安装 ， 部分 的前 后伸 出长度为 1 0 0 ～1 1 0 ram，宽度为6 0 mm左右为 宜 ，整体与刀架高度等尺寸相吻合；二是旋转 刀架 部分 ，其 中转动 定位心轴 、轴套 与支架底 座之间 的定位精度是关键 ，中间是一个铸铁材料的转动轴 套 ，起 到联接与支撑和提 高铸铁与钢件配合的耐磨 性作用 ，配合精度一般要求在H7 ／ f 6 以下 ，心轴直 径在3 5 ～4 0 mm lJ 可。 2 关键部位 的加 工技术要求 转动心轴 、 铸 铁轴套 及底座轴孔 ，建议在精 度较高 的数控车 床及铣床 上加 工 ，以便于保证 轴孔 配合精度 ，尺 寸精 度在 0 ． 0 2 mm以下 ，轴 孔配合精 度一 般要求 高于H7 ／ f 6 。刀具安装腰孔最好利用 线切割 电加 工 机床加 工保证孔 的形位误 差 ，平面 度误差 不大于 0 ． 0 5 mm 。 4 ． 夹具优缺点 该 圆弧特型面加工刀具夹具在我校机械加工厂 的 圆弧形面零件的批量生产中已得到了广泛使用， 并收到良好的生产和经济效益 ，其存在着以下的优 缺点以便大家利用和改进 。 1 优 点 ①省 时省 力 ，尤 其适 于 批 量生 产 ，可以提高生产效率5 0 ％以上 ，相对数控机床又 可以很好降低生产成本 。②加工 质量高 ，由于利用 转动 圆弧半径控制刀尖轨迹 ，所以相对于双手配合 控 制 圆弧车 削法尺 寸精 度及表 面质量精 度大大提 高 ，尺寸精度可以 由原来的 土 0 ． 1 mm 尺寸偏差提高 到 0 ． 0 2 mm左右 ，表面粗糙度值可 由原来的 6 _ 3 ～ 1 2 ． 6 m降低NR 1 ． 6 ～3 ． 2 “m。②很好提高 了 零件的互换性 ，由于利用 圆弧半径控制刀尖轨迹 ， 所 以同一批零件 若不考虑 刀尖磨损时的影响 精 度完全相同，具有很好的装配互换性 。 2 缺点 ①加工 圆弧半径受 局限。② 刀具 伸出过长刚性 差。③不适于单件且精度要求不高的 圆弧加工 。MW 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 1 5