立式單面銑前軸拳頭面外圓專用機床

張學(xué)周 宋保安 程建安

(安陽三一機械有限公司， 河南 安陽 455000)

前軸在整車中承擔(dān)承重、支承、轉(zhuǎn)向的功能，屬于汽車上的重要零部件。一般為整體鍛造拳頭形工字梁形，兩拳頭和轉(zhuǎn)向節(jié)用主銷鉸接，轉(zhuǎn)向節(jié)繞主銷擺轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。

由于鍛造工藝、模具等原因，部裝時，前軸拳頭面外圓與轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)腔底面常會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，需要修去干涉部分；另因工件外形為曲面，人工修整費工費時，外觀質(zhì)量差；因此考慮用銑外圓機床修整前軸拳頭面外圓。

銑前軸拳頭外圓通常采用以下方案加工，方案一：采用專用立式加工中心，玉米棒狀銑刀加工，此方案肯定可行，但費用高，同時修整沒有精度要求的外圓也沒必要用高精度高成本的機床；方案二：采用立式單面專用銑外圓機床。加工前軸外圓時用主銷孔及端面定位，加工時，將工件安裝到夾具的固定心軸(心軸不旋轉(zhuǎn))上、上端可不夾緊；由于前軸長度較長，因此另一端需要用車間平衡吊車吊住，人工推著工件后端使其繞心軸旋轉(zhuǎn)，完成拳頭面外圓加工(圖1)。此機床雖然簡單、經(jīng)濟，但在實際現(xiàn)場加工時加工質(zhì)量較差。因為一旦心軸與前軸主銷孔間隙小，加上銑削力，加工會出現(xiàn)推不動工件的現(xiàn)象；可間隙稍大時，推動銑削時易產(chǎn)生振動、噪聲大，加工外觀質(zhì)量差，間隙無法控制，工作效率低、勞動強度大，不能滿足企業(yè)生產(chǎn)計劃和市場需要。

1 機床總體設(shè)計

根據(jù)上述情況，重新設(shè)計開發(fā)立式單面銑前軸拳頭面外圓專用機床(圖2)。

銑頭固定于立柱上，立柱置于整體床身上，為減輕工人勞動強度和裝卸工件方便，床身上布置一液壓滑臺，其上放置夾具。根據(jù)被加工件特點設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎、緊湊的固定式夾具。雖然結(jié)構(gòu)形式與圖1相似，但由于夾具結(jié)構(gòu)不同和定位方式的差異，使得現(xiàn)機床不僅工人推動省力，運行平穩(wěn)，而且成本低，效率高。

2 定位、加工工藝性分析

圖3為前軸拳頭面加工簡圖。前軸拳頭面端面一般有2°～10°傾斜角度。因此需在板簧面下墊相應(yīng)角度塊才有利于拳頭面外圓的有效加工。經(jīng)分析研究，決定以主銷孔、拳頭面外圓端面和一個板簧面定位，考慮到推動工件時扭矩的傳遞，在板簧面定位塊上安裝一菱銷傳遞扭矩，手動夾緊。

3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計

夾具是機床的重要組成部件，是根據(jù)被加工件的工藝性和機床加工方案的具體要求而專門設(shè)計的，主要用于實現(xiàn)被加工工件的準(zhǔn)確定位，合理夾壓，裝卸工件限位以及更換品種調(diào)整方便。

夾具結(jié)構(gòu)見圖4。它主要有工件回轉(zhuǎn)部分、定位、夾緊及后端支承軌道等組成。該夾具由原來工件繞心軸旋轉(zhuǎn)改為工件緊固在心軸上，定位心軸通過鍵螺釘連接在回轉(zhuǎn)軸上實現(xiàn)心軸帶動工件回轉(zhuǎn)；由于銑削抗力較大，回轉(zhuǎn)軸軸承采用圓錐滾子軸承；增加系統(tǒng)剛性，而且回轉(zhuǎn)也很輕快，減輕工人的勞動強度。為了推動工件平穩(wěn)，工件后端支承板通過4個滾輪安裝連接在半圓環(huán)軌道上，這樣一來工件的轉(zhuǎn)動是在繞回轉(zhuǎn)心軸的圓環(huán)軌道上回轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)動輕松自如。為適應(yīng)不同品種的前軸，只要左右調(diào)整支承板上定塊位置(若前軸主銷孔傾斜角度不同，則只需更換相應(yīng)角度的定位塊即可)和更換前軸定位心軸或加定位套就可實現(xiàn)不同品種、不同系列前軸的銑削加工。

4 機床存在的問題

(1)定位心軸2與回轉(zhuǎn)軸4連接螺釘經(jīng)常扭斷。原為前軸主銷孔與拳頭外圓之間尺寸很小，而且回轉(zhuǎn)軸必須回轉(zhuǎn)，因此導(dǎo)致連接定位心軸2與回轉(zhuǎn)軸4兩法蘭盤螺釘直徑較小，易扭斷。解決方案：將定位心軸與回轉(zhuǎn)軸做成整體式，不僅解決了螺釘易扭斷的問題，同時還提高了定位精度。更換品種靠換定位套3滿足不同品種的要求。

(2)加工過程中易燒刀，增加刀具成本。由于加工過程中，刀具受力狀態(tài)不好，又是干式加工，刀具燒刀嚴(yán)重。解決辦法在加工時增加冷卻液，由干式加工改為濕式加工。

5 結(jié)語

該機床方案結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、操作簡單，具有一定的應(yīng)用推廣價值。

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