步距規(guī)基座端面螺紋底孔鉆具設(shè)計

哈爾濱量具刃具集團有限責(zé)任公司 (黑龍江 150040) 李運升

步距規(guī)是長度標(biāo)準(zhǔn)器，由若干個量塊按一定間隔排列在基體中而成，主要應(yīng)用于現(xiàn)場檢測數(shù)控機床定位精度、三坐標(biāo)測量機單軸移動精度和校對激光干涉儀等。由于步距規(guī)精度高，對各零部件精度要求更高，使零部件加工困難，尤其是基座螺紋底孔的加工，最初對基座螺紋底孔采用劃線的制造工藝，雖然能夠保證各孔中心距要求，但很難保證對稱度及相對基座槽底面尺寸的要求，這兩個尺寸經(jīng)常出現(xiàn)超差的現(xiàn)象。后來采用坐標(biāo)鏜進行鏜孔加工，雖然能夠在一定程度上解決此問題，但是為保證對稱度及相對基座槽底面尺寸要求，加工費時費力，效率很低，費用高昂。為解決此問題，特為基座設(shè)計螺紋底孔鉆具，保證中心距要求，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本。

1.步距規(guī)基座端面結(jié)構(gòu)分析

步距規(guī)基座端面結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示，基座最大長度為830 mm，槽是貫穿基座的，最大長度也為830 mm。槽底面有平行于基座底面的平行度要求，同時槽側(cè)面也有垂直于底面的垂直度要求，加工難度較大，因此槽寬度24 mm 和槽底面距B 面距離15 mm的尺寸公差較大。4 個螺紋孔中心距要求如圖1 所示，需保證對稱度不大于0.05 mm 的形位公差和上端螺紋孔中心距槽底面距離不大于±0.05 mm 的尺寸公差要求。采用最初劃線的工藝進行加工時，只能保證螺紋底孔中心距的要求，很難保證0.05 mm對稱度和(18 ±0.05)mm 尺寸要求，然而3 個尺寸都需要保證，任何一個超出公差范圍都會導(dǎo)致在裝配時和與之相配合的零部件之間發(fā)生干涉，從而影響步距規(guī)精度和尺寸穩(wěn)定性。由于各零部件都是熱處理后的高硬度，裝配時發(fā)生干涉很難進行修復(fù)，就會產(chǎn)生大量廢品。后來，在加工過程中嘗試采用坐標(biāo)鏜進行螺紋底孔的加工，在加工過程中發(fā)現(xiàn)雖然能夠保證3 個尺寸的要求，加工出合格的零件，但是由于基座制造過程中15 mm 尺寸和槽寬度24 mm存在較大尺寸公差，需要對每一個基座進行測量，確定各孔坐標(biāo)點，再進行鏜孔，不僅費時費力，影響產(chǎn)品生產(chǎn)周期，而且坐標(biāo)鏜利用率低，費用高昂。因此，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，需要設(shè)計基座端面螺紋底孔鉆具。

圖1

2.基座底孔鉆具設(shè)計

由于基座端面螺紋孔受3 個條件的嚴格約束，所設(shè)計的鉆具需要同時滿足這3 方面的要求，給鉆具設(shè)計帶來了很大的難度。4 個螺紋孔中心距尺寸可由鉆具鉆模直接保證，較易實現(xiàn)，但是0.05 mm 對稱度的保證需要克服槽寬度公差為0.5 mm 變化的影響，即無論槽寬度為多少，鉆具都能保證槽兩側(cè)螺紋孔相對于槽中心對稱度的要求，此外，鉆具還要能夠保證上端螺紋孔中心距槽底面(18 ±0.05)mm的尺寸要求，即使是槽底面到基座底面距離15 mm有尺寸變動時。基于以上對鉆具的嚴格要求，經(jīng)過反復(fù)研究，最終設(shè)計出符合要求的鉆具，具體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 中左視圖點劃線內(nèi)為步距規(guī)基座端面結(jié)構(gòu)圖(即圖1 所示結(jié)構(gòu))，使用時如圖2 所示，將鉆具放好后，轉(zhuǎn)動手把使頂緊絲桿8 帶動傘形楔塊7 向下運動，從而使鉆模3 向下運動，直到鉆模A 面與槽底面接觸，此時繼續(xù)旋轉(zhuǎn)手把，傘形楔塊推動支撐環(huán)5逐漸與槽兩側(cè)壁接觸，同時也增大鉆模A 面與槽底面之間的夾緊力，此時是夾緊與定位同時進行的過程，當(dāng)手把不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，鉆模定位和夾緊過程結(jié)束，這時進行鉆孔即能保證所鉆螺紋底孔同時滿足3 個尺寸的設(shè)計要求。

圖2

具體實現(xiàn)過程是，螺紋底孔中心距的尺寸要求由鉆模各孔中心距保證，上端螺紋孔中心距槽底面(18 ±0.05)mm 的尺寸由鉆模上端孔中心距A 面距離為(18 ±0.02)mm (見圖2)保證，無論槽底面到基座底面距離15 mm 尺寸如何變動，都不會對鉆模上端孔中心距A 面距離(18 ±0.02)mm 的尺寸產(chǎn)生影響，從而克服這個尺寸變動對上端螺紋孔中心距槽底面(18 ±0.05)mm 的尺寸影響。支撐環(huán)是兩個由柱銷6 定位、可以小范圍左右移動的空心圓柱體組成，鉆具夾緊過程中，在傘形楔塊推動下，兩支撐環(huán)同時向外移動，逐漸與槽兩側(cè)壁接觸并脹緊，此過程是一個夾緊并自動定心的過程，即無論槽寬如何變化，脹緊后都能保證鉆模中心與槽中心重合，消除了槽寬度變化帶來的影響，從而保證螺紋底孔對槽中心對稱度的要求。因此該鉆具從根本上消除了基座各部分尺寸變化對鉆孔精度的影響，從而能夠很好地保證所鉆螺紋底孔達到各尺寸精度要求。

3.結(jié)語

此鉆具是為解決生產(chǎn)過程中遇到的實際問題而設(shè)計的，具有自動定中心和夾緊與定中心同時進行兩大特色，其中傘形楔塊推動支撐環(huán)實現(xiàn)自定中心的結(jié)構(gòu)是此夾具的一大亮點。通過生產(chǎn)過程中的實際應(yīng)用，證明該鉆具完全能夠滿足設(shè)計的要求，很好地解決了生產(chǎn)過程中遇到的難題，不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。