普通鏜床加工長軸鍵槽的工藝裝備設計與應用

摘 要：一般情況下，軸上鍵槽通常在普通立式銑床上用專用鍵槽銑刀或立式銑刀進行銑削加工即可，對于直徑、長度較大的長軸而言，在普通立式銑床上無法進行鍵槽加工，為此，我們提出了改進工藝裝備并利用普通鏜床加工長軸鍵槽的技術方案，在對鏜床加工長軸鍵槽工藝的進行深入分析和研究的基礎上，設計了專用的工藝裝備，有效地解決了利用普通設備加工長軸鍵槽的技術難題。

關鍵詞：普通鏜床 長軸鍵槽

中圖分類號：TG53 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0077-01

1 問題的提出

隨著煤礦生產能力的逐步增大，礦井運輸的核心設備—— 帶式輸送機的運輸能力隨之提高，設計時，驅動滾筒包括改向滾筒等作為帶式輸送機的主要承載部件，設計時其主軸直徑、主軸長度尺寸也越來越大，實際生產中使用的大功率帶式輸送機滾筒軸徑可達到450 mm，長度達到近4.5 m，單軸毛坯最大重量超過4噸，這樣的長軸加工難度顯著增大。

通常情況下，鍵槽的加工都在普通立式銑床上用專用鍵槽銑刀或立式銑刀進行銑削加工，而且普通銑床的工作臺最多能撐受1噸以下重量的工件，如果軸太長太重，不僅加工中軸的夾緊困難，工件長度超出加工范圍，而且精度難以保證，還可能損害銑床，這樣，使得長軸在普通立式銑床上銑鍵槽就變得相當困難或無法加工。

再者，對于那些中小型制造或者維修企業而言，由于生產設備的更新難以適應加工件尺寸增大而快速提高的加工要求，使得長軸的加工制造和維修幾乎無法實施，嚴重影響了帶式輸送機的制造和生產現場的及時維修。那么，如何解決用普通機床加工長軸鍵槽這個技術難題，具有較大的應用價值和現實意義。

2 解決方案

經過對我公司機加工車間普通加工設備的加工能力的分析與研究，我們發現，如果將工藝過程和工藝裝備進行必要的技術改進，利用現有的臥式鏜床銑削長軸鍵槽是一種可行而且可靠的途徑，但必須要解決三個方面的問題：一是加工工藝過程設計必須是合理的、可控的；二是必須解決長軸在鏜床上的支撐、夾緊問題，并設計安全可靠的工藝裝備；三是使用專用刀具，同時解決鍵槽銑刀在鏜床主軸上的夾裝問題。經過多次的實踐和反復的調整，我們成功地在普通臥式鏜床上完成了長軸鍵槽加工的技術難題，取得了預期的效果。

3 長軸支撐、夾緊工藝裝備的設計

由于普通臥式鏜床工作臺長寬尺寸有限，加工長軸鍵槽時，有相當一部分軸伸出工作臺之外而懸空，同時，由于長軸的直徑較大，常規的夾緊裝置無法將工件夾緊固定，為此，我們設計了專用的V型夾緊抱鉗，軸端支撐裝置，用以實現長軸的夾緊固定和懸空端支撐。將長軸有鍵槽的一端放置在兩個V型夾緊抱鉗上，用抱鉗夾緊長軸，V型夾緊抱鉗置于鏜床床面上通過鏜床T型槽用壓緊板固定；另一端用可調高的托輥支撐裝置支撐。

3.1 V型夾緊抱鉗的設計

V型夾緊抱鉗由夾緊爪、V型塊、墊鐵、抱鉗底座、夾緊手輪裝置組成。手輪軸上加工有左、右旋向的梯形螺紋分別于左、右夾緊爪上的左右旋螺紋連接，當轉動手輪時，裝在手輪軸上的左右夾緊爪便可相向夾緊或背向張開，并繞各自的轉軸O1、O2旋轉，實現對長軸的夾緊或松開。另外在V型塊和夾緊爪內側表面加工一定量的鉗形槽，可增大夾緊力，保證夾緊效果。

墊鐵是為了調節V型塊的高度，使長軸中心線O與鏜床軌道面平行，從而保證加工精度。

3.2 托輥支撐裝置的設計

托輥支撐裝置由托輥、托輥支架、軸承座、軸承、轉軸、調高梯形螺母、下支座組成。其中，托輥安裝在托輥支架上，用于支撐懸空軸端，其直徑可為80 mm，為防止放置在托輥上軸端受損，托輥外面鑲有壁厚為5 mm的銅套。托輥支架下方與軸承座用螺栓連接為一個整體，軸承座內安裝一盤圓錐滾子軸承，以確保承受足夠的軸向載荷和周向旋轉。軸承裝在轉軸端部，轉軸上加工有梯形螺紋并豎向安裝在下支座上，扳動軸上的四方部位，軸就可上下移動，以實現托輥調高，實現不同直徑的軸端支撐的需要。

4 鍵槽銑刀在鏜床主軸上的夾緊裝置設計

利用鍵槽銑刀在普通鏜床上進行銑削鍵槽，因為鏜床沒有像立式銑床那樣的拉桿拉緊固定裝置，所以如果直接把銑刀插入鏜床主軸進行銑削，則銑削過程中銑刀很容易松動，輕者打刀損壞刀具，重者影響鍵槽精度甚至工件報廢。所以設計的鍵槽銑刀與鏜床主軸配套的夾緊套。使用時先用緊定螺釘3把鍵槽銑刀緊固在夾緊套上，再將夾緊套裝在鏜床主軸上最后用緊定銷緊固即可，夾緊套與鏜床主軸采用間隙配合H6/h6，間隙控制在2～3絲。該夾緊套結構簡單、使用維護方便非常使用。

5 在鏜床上銑削鍵槽的工藝設計

5.1 在平臺上劃軸的中心線及鍵槽的位置

劃好的線是作為加工和固定裝夾工件的重要依據，因此鏜銑前必須準確地劃好軸的中心線，首先把軸放置在平臺上的V型鐵上，用高度游標尺劃軸中心線及鍵槽位置。

5.2 長軸置于V型抱鉗、支撐調高裝置上找正、找平

如前面所述，軸一端置于鏜床上的V型抱鉗上，另一端放到托輥支撐裝置上，放置時使軸準備銑鍵槽的位置正對鏜床主軸，注意最好把兩段直徑相等的軸頸放置在抱鉗上的，這樣就不用在抱鉗的V型塊下墊墊片，否則需墊厚度為δ=1.414（R1-R2）的墊片，R1、R2分別是置于抱鉗上的兩端軸直徑。調節托輥支撐的高度和抱鉗的位置，依據劃好的中心線、鍵槽位置找平、找正。

5.3 緊固

找正、找平后，首先轉動抱鉗上手輪，夾緊爪回縮，夾緊長軸，再用壓緊板把抱鉗固定在鏜床上，抱鉗固定位置最好靠近鍵槽加工部位，這樣剛性好。緊固容易引起中心線變動，所以緊固后要再次檢查中心線是否平正。

5.4 固定鍵槽銑刀于鏜床主軸上

把鍵槽銑刀固定在夾緊套上，再裝入鏜床主軸。

5.5 銑鍵槽

用鍵槽銑刀一薄層一薄層地銑削直至達到尺寸要求。

6 結論

利用鏜床加工長軸鍵槽，在實際生產中非常實用，效果很好，解決了中小企業在設備不足的條件下，銑削長軸鍵槽的問題，同時，也擴大了鏜床的實用范圍，取得很好的經濟效益。

參考文獻

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京.化學工業出版社.

[2]鄧文英.金屬工藝學[M].高等教育出版社.