主軸套筒式復(fù)合鏜桿的研究及應(yīng)用

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主軸套筒式復(fù)合鏜桿的研究及應(yīng)用

T系列金剛鏜床是一種用于孔加工的老型號(hào)設(shè)備，機(jī)床自身配置相關(guān)鏜桿，也可特殊訂貨配置銑刀桿，其簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，目前仍有不少企業(yè)還在使用。原T系列金剛鏜床配置的鏜桿結(jié)構(gòu)只能單鏜刀鏜孔，不能實(shí)現(xiàn)深孔的多級(jí)臺(tái)肩孔加工，機(jī)械加工的效率較低[1]。如果按現(xiàn)有鏜桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成多工位加工，一方面導(dǎo)致鏜桿懸臂過(guò)長(zhǎng)，剛度差，無(wú)法保證加工精度；另一方面，由于機(jī)床的工作行程是不變的，當(dāng)被加工件本身高度過(guò)大，鏜孔較深，鏜桿懸臂過(guò)長(zhǎng)時(shí)，也會(huì)影響機(jī)床的有效工作行程，往往導(dǎo)致工件無(wú)法加工。當(dāng)臺(tái)肩孔和孔口倒角有較高深度精度要求時(shí)，若使用原配置鏜桿加工，其深度精度不易控制，且要多次換刀，效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定。

基于上述設(shè)備存在的缺陷，通過(guò)創(chuàng)新、合理的反包主軸套筒式復(fù)合鏜桿結(jié)構(gòu)研究，在不增加鏜桿懸臂長(zhǎng)度的情況下，安置多工位鏜刀，可實(shí)現(xiàn)高精度、高效率地同時(shí)加工氣缸體多級(jí)臺(tái)肩缸孔，效率高，質(zhì)量穩(wěn)定。

1 金剛鏜床加工氣缸體缸孔的案例分析

1.1 案例產(chǎn)品技術(shù)要求

圖1 缸孔加工工序尺寸圖

目前，使用生產(chǎn)線專用機(jī)床完成氣缸體大批量加工。對(duì)于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和較小批量生產(chǎn)，使用數(shù)控龍門(mén)鏜銑床或大工作臺(tái)面臥式加工中心加工完成，后者成本較高；因此，部分單位往往使用立式金剛鏜床完成氣缸體缸孔的加工。

1.2 使用金剛鏜床及原機(jī)床配置鏜桿加工缸孔

利用普通立式金剛鏜床加工氣缸體缸孔是人與設(shè)備高度結(jié)合的加工方法，對(duì)操作工人的要求非常高，需要集體力、眼力、腦力和專注力于一體進(jìn)行操作，稍有疏忽就會(huì)造成加工報(bào)廢。

圖2 機(jī)床配置鏜桿

使用該類金剛鏜床及原機(jī)床配置鏜桿(見(jiàn)圖2和圖3)加工6缸氣缸體缸孔、缸孔止口及倒角，需要3次更換缸孔鏜刀、止口鏜刀及倒角刀，執(zhí)行動(dòng)作接近300個(gè)，加工時(shí)間約為35 min。加工中主要存在如下難點(diǎn)：1)氣缸體的缸孔止口深度難控，必須一邊操作，一邊檢測(cè)加工精度，是質(zhì)量瓶頸；2)工人勞動(dòng)強(qiáng)度特別大，生產(chǎn)節(jié)拍長(zhǎng)，又是生產(chǎn)瓶頸?？傮w來(lái)看，效率低，質(zhì)量的穩(wěn)定性過(guò)多的依賴操作人員的技能。

圖3 機(jī)床配置鏜桿結(jié)構(gòu)圖

2 主軸套筒式多工位復(fù)合鏜桿結(jié)構(gòu)組成[2-3]

針對(duì)上述情況，研究了一種主軸套筒式多工位復(fù)合鏜桿(見(jiàn)圖4和圖5)，有效地解決了利用普通立式金剛鏜床進(jìn)行缸孔加工存在的瓶頸。該新型鏜桿投入使用后，工作穩(wěn)定，加工質(zhì)量得到有效保證，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及較小批量并線生產(chǎn)中成效顯著，得到認(rèn)可。

主軸套筒式多工位復(fù)合鏜桿包括剛性支架、設(shè)有離合器的傳動(dòng)軸及套筒組成的鏜桿。傳動(dòng)軸兩端分別由角接觸球軸承Ⅰ和滑動(dòng)軸承懸架在剛性支架上，其特征在于傳動(dòng)軸上設(shè)有套筒，套筒一端由內(nèi)六角圓柱頭螺釘Ⅱ、彈性墊圈和端面鍵與傳動(dòng)軸緊固聯(lián)接，另一端由角接觸球軸承Ⅱ懸架在剛性支架上活動(dòng)連接，主軸套筒與傳動(dòng)軸為固定連接；所述套筒上設(shè)有多工位設(shè)置的鏜刀頭Ⅰ、鏜刀頭Ⅱ和倒角成型鏜刀頭Ⅲ，由內(nèi)六角圓柱頭螺釘Ⅲ、調(diào)刀楔塊和緊定螺釘固定在套筒上；控制加工深度的可調(diào)定位桿與剛性支架通過(guò)螺紋聯(lián)接，鎖緊螺母起到鎖緊可調(diào)定位桿的作用。

圖4 復(fù)合鏜桿結(jié)構(gòu)圖

圖5 復(fù)合鏜桿三維仿真模型

3 主軸套筒式多工位復(fù)合鏜桿結(jié)構(gòu)工作原理

3.1 與機(jī)床連接方式

該復(fù)合鏜桿以剛性支架大端面K及φDh6短軸與機(jī)床定位，通過(guò)剛性支架大端面的4個(gè)連接孔與機(jī)床緊固連接。剛性支架通過(guò)角接觸球軸承Ⅰ、角接觸球軸承Ⅱ和滑動(dòng)軸承等3個(gè)零件將傳動(dòng)軸與主軸套筒懸架起。

3.2 轉(zhuǎn)矩傳遞過(guò)程

轉(zhuǎn)矩傳遞過(guò)程如下：機(jī)床原動(dòng)力轉(zhuǎn)矩→離合器→鍵→傳動(dòng)軸→傳動(dòng)端面鍵→主軸套筒→鏜刀(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。機(jī)床原動(dòng)力轉(zhuǎn)矩通過(guò)離合器、鍵、傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)主軸通過(guò)傳動(dòng)端面鍵帶動(dòng)復(fù)合鏜桿主軸套筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸套筒上安裝有多工位鏜刀(根據(jù)需要設(shè)置)，用于多級(jí)臺(tái)肩孔加工。

3.3 進(jìn)給深度的控制[4]

該新型復(fù)合鏜桿設(shè)置有可調(diào)整定位桿，加工狀態(tài)時(shí)，定位桿接觸到氣缸體端面即停止進(jìn)給，可有效控制氣缸體缸孔止口及倒角的深度尺寸精度和倒角尺寸。

對(duì)刀方法如下：缸孔直徑方向試切對(duì)刀安裝完畢后，測(cè)量調(diào)整止口鏜刀端面至定位桿的端面尺寸，加工試切，然后測(cè)量試切止口深度偏差，如在公差范圍內(nèi)，即可用螺母鎖緊定位桿；如超差或接近公差極限，則需要二次調(diào)整后再試切、測(cè)量和調(diào)整定位桿，直至滿足要求后用螺母鎖緊定位桿。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，已對(duì)多臺(tái)T系列金剛鏜床進(jìn)行了技術(shù)改造，配置了該新型復(fù)合鏜桿，投入生產(chǎn)至今，運(yùn)行良好。使用配置新型復(fù)合鏜桿加工6缸氣缸體缸孔、缸孔止口及倒角，3把鏜刀同時(shí)安裝，同時(shí)對(duì)刀，同時(shí)加工，執(zhí)行動(dòng)作減少至110余個(gè)，加工時(shí)間約為15 min。滿足生產(chǎn)節(jié)拍和加工精度要求，質(zhì)量穩(wěn)定。

該項(xiàng)技術(shù)改造既方便新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，又可滿足小批量并線生產(chǎn)，省去了粗、精2臺(tái)多軸鏜缸孔專用機(jī)床，初步估算凈節(jié)約設(shè)備投資額約550萬(wàn)元。

[1] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì). 金屬切削手冊(cè)[M]. 3版. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

[2] 王文斌. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.[3] 袁哲俊，劉華明. 刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[4] 楊叔子. 機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

陳文云1，徐健康2，陳陽(yáng)君3

(1.中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200063；2.永康市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)中心，浙江 永康 321300；3.上海信品工程科技有限公司，上海 201206)

研究了一種新型復(fù)合鏜桿，包括設(shè)有離合器的傳動(dòng)軸和剛性支架。傳動(dòng)軸兩端分別由角接觸球軸承Ⅰ和滑動(dòng)軸承懸架在剛性支架上。傳動(dòng)軸上設(shè)有數(shù)個(gè)鏜刀的套筒，套筒一端由鍵和螺釘與傳動(dòng)軸固定聯(lián)接，另一端由角接觸球軸承Ⅱ懸架在剛性支架上。鏜刀頭由壓緊螺釘、調(diào)刀楔塊和緊定螺釘固定在套筒上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該鏜桿技術(shù)，不增加鏜桿懸臂長(zhǎng)度即可安置多工位鏜刀，充分利用現(xiàn)有機(jī)床和動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)臺(tái)肩孔同時(shí)加工。復(fù)合鏜桿懸臂的剛度好，加工精度高，大大提高了設(shè)備的工作效率。

金剛鏜床；多工位；復(fù)合鏜桿；懸臂；滑動(dòng)軸承

The Spindle Sleeve Composite Boring Bar of Exploration and Application

CHEN Wenyun1, XU Jiankang2, CHEN Yangjun3

(1.China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063, China; 2.Yongkang City of Quality and

Technical Supervision Inspection Center, Yongkang 321300, China; 3.Shanghai Xinpin Engineering Technology

Co., Ltd., Shanghai 201206, China)

A new type of composite boring bar is introduced, including a clutch shaft and rigid support of boring bar, shaft Ⅰ respectively by angular contact ball bearing and sliding bearing suspension on the rigid support, its characteristic is that on the drive shaft it is equipped with a number of boring cutter sleeve, the sleeve by the key and the screw at one end connected to the drive shaft are fixed, the other end by the angular contacts ball bearing Ⅱ suspension on the rigid support. The described ones in the boring cutter by compression screw and adjustable cutter wedge are set on the sleeve. The boring bar technology compared with the existing technology has not increased boring bar cantilever length placed multi-station boring cutter, making full use of the existing machine tools and dynamic torque, effectively solve the problem of the multi-stage shoulder hole processing at the same time, compound boring bar cantilever of good rigidity, high machining accuracy, and greatly improve the work efficiency of the equipment.

king kong boring, multi-station, composite boring, bar cantilever, sliding bearing

陳文云(1964-)，男，高級(jí)工程師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝、工程工藝設(shè)計(jì)等方面的研究。

2016-03-16

責(zé)任編輯 鄭練

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