論隔離環(huán)銑削夾具的改進(jìn)

羅國(guó)榮

摘要：通過(guò)數(shù)控銑床主軸刀軸支架工裝滑動(dòng)軸承及數(shù)控分度頭主軸上工件的裝夾壓緊方式的改進(jìn)，消除了工件在加工過(guò)程中，產(chǎn)生加工振紋的缺陷，延長(zhǎng)了易損件——滑動(dòng)軸承的使用壽命。

關(guān)鍵詞：振紋；刀軸支架；工件夾具；銅套；壓板

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.23.081

隔離環(huán)（如圖1所示）是裝載機(jī)變速箱超越離合器中非常重要的一個(gè)部件，其結(jié)構(gòu)有等間距等角度，可間隔容納18顆滾柱的矩形槽。加工要求非常嚴(yán)格，是質(zhì)量反饋率較高部件之一。以前該部件的加工是在型號(hào)為X62W普通萬(wàn)能臥式銑床上，將工件裝夾在普通分度頭主軸上，通過(guò)手搖分度手柄的方式進(jìn)行分度，用直徑Φ100mm三面刃盤(pán)銑刀，分別銑出均布在圓周上的18個(gè)寬度為20 + 0.35 + 0.20mm的滾柱槽。工作效率低，加工精度難以保證，成了生產(chǎn)和質(zhì)量的瓶頸部件。

隨著產(chǎn)量的不斷增加，原有加工方式無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，為了提高該部件產(chǎn)能和質(zhì)量，決定在新采購(gòu)回的型號(hào)為XH714數(shù)控銑床上，采用Φ56mm專用盤(pán)銑刀，使用數(shù)控分度頭裝夾進(jìn)行分度加工。效率提高了，由每臺(tái)每班只能加工10件左右，增加到每臺(tái)每班可生產(chǎn)22件至23件，加工數(shù)量增加了一倍以上。但卻產(chǎn)生了新的問(wèn)題，由于刀軸支架工裝的滑動(dòng)軸承部位，及數(shù)控分度頭主軸上，工件裝夾壓緊裝置的原有設(shè)計(jì)，存在著一定缺陷，使用大約15～20天，就產(chǎn)生了嚴(yán)重的切削噪音和震動(dòng)現(xiàn)象，工件滾柱槽上出現(xiàn)較大程度的銑削振紋，呈現(xiàn)出了明顯的自激振動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。

1原因分析

根據(jù)自激振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理，使用了排除法進(jìn)行查找。首先，將值得懷疑的刀桿與刀具方面進(jìn)行了檢查，經(jīng)檢查刀具鋒利程度正常，其前角10°和后角5°均符合使用要求。檢測(cè)刀桿時(shí)（如圖2所示），其徑跳為0.015mm，在

允許的范圍內(nèi)。選用的銑削用量為300～320r/min，進(jìn)給量為25mm/min，也在合理的范圍內(nèi)。刀具安裝部位的直徑雖然較細(xì)，只有Φ270-0.013 mm，但裝刀處和M25*1.5的緊固螺紋部分合計(jì)只有48mm長(zhǎng)度，其上部是直徑為Ф50mm刀具靠山及7：24的刀桿安裝錐柄部分，下部是直徑Φ24為支承部位，加工時(shí)，兩端同時(shí)發(fā)揮著支承作用，其強(qiáng)度可以滿足使用要求。

分析工件裝夾及切削時(shí)的受力情況可知。工件裝夾后和切削加工時(shí)，所受的夾緊力方向及軸向切削分力Fx，均指向夾具底座（即支承部位，如圖3所示），工件所受到的圓周切削分力幾乎為零。根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則要求，工件裝夾后雖然只限制了5個(gè)自由度，屬于不完全定位，但工件定位夾緊后，所產(chǎn)生的圓周摩擦力完全可以滿足加工要求。故，其支承基面的選用是合理的，符合基準(zhǔn)選擇原則的。

最后檢查了刀桿下端Φ24mm與銅套的配合間隙，發(fā)現(xiàn)其間隙較大，最高時(shí)達(dá)0.2mm～0.3mm。到此可以肯定，發(fā)生切削振動(dòng)的主要根源，正由于刀桿下端Φ24mm與銅套之間，因滑動(dòng)摩擦所產(chǎn)生的過(guò)大的配合間隙所造成的。

2對(duì)策與實(shí)施

根據(jù)存在的問(wèn)題，如果只通過(guò)修磨刀桿下端Φ24mm和配車銅套或更換刀桿和銅套的方式，解決因磨損造成間隙過(guò)大的問(wèn)題，每月就需要實(shí)施大約2次。這樣不利于生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本控制。

經(jīng)過(guò)權(quán)衡利弊，決定將刀桿下端Φ24mm處和配合的銅套，由圓柱形配合形式改為1∶20的錐度配合，如圖4、圖5所示。并將數(shù)控銑床刀架、銑刀桿、小圓螺母、銑刀鎖緊螺母、內(nèi)六角封閉螺栓、銑刀鎖緊螺母、專用盤(pán)銑刀安裝成如圖5所示狀態(tài)。

使用方法及其工作原理如圖6所示：銑刀桿7安裝在銑床的主軸上，銑刀架1安裝在數(shù)控銑床的床身上。銑刀8由螺母2旋緊。下端是1：20的錐度配合部位，在使用時(shí)，可應(yīng)根據(jù)磨損情況，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時(shí)，通過(guò)銅套5上端有一段M40*1.5螺紋和與其配合的小圓螺母3，采取旋轉(zhuǎn)小圓螺母3的微調(diào)節(jié)方式，使銅套5沿著與銑刀架1配合軸孔的軸向方向產(chǎn)生移動(dòng)，縮小其配合間隙。為了避免旋轉(zhuǎn)小圓螺母3時(shí)只帶動(dòng)銅套3發(fā)生空旋轉(zhuǎn)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)位移的現(xiàn)象發(fā)生，采用了內(nèi)六角螺栓做導(dǎo)向銷4，使銅套5只能產(chǎn)生軸向移動(dòng)，而不會(huì)發(fā)生無(wú)效的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

在銅套5下端有一段內(nèi)空間和內(nèi)螺紋，這段內(nèi)空間和內(nèi)螺紋主要有兩個(gè)方面的作用：一是使刀桿錐度部分有一定距離的軸向調(diào)整空間；二是可以容納一定量的潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂可通過(guò)封閉螺栓6采用旋緊的辦法，在達(dá)到密封要求的同時(shí)，將潤(rùn)滑脂壓入到刀桿7與銅套5的錐度配合面之間，使其配合面之間，始終保持有一定量的潤(rùn)滑油膜的存在，減少刀桿7與銅套5錐度配合面的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。

最后，為了使工件在夾緊力作用下，所受的夾緊力處于均勻狀態(tài)；另一方面也是為了避免工件因受力不均勻，出現(xiàn)局部振動(dòng)缺陷。在不降低使用效率的原則基礎(chǔ)上，對(duì)隔離環(huán)工裝壓緊裝置，作出一定的改進(jìn)措施。即，設(shè)計(jì)制作了如圖10，內(nèi)花鍵壓板、球面花鍵墊圈、彈簧、球面螺母所組成的壓緊裝置，如圖10所示的。

使用方法和工作原理是：安裝工件時(shí)，將工件裝入夾具后，首先將壓板的內(nèi)化鍵，套入花鍵球面墊圈的外花鍵，并串過(guò)。然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)花鍵球面墊圈，使花鍵球面墊圈的花鍵右側(cè)，與壓板的右端凸臺(tái)左側(cè)相接觸，然后順時(shí)針旋緊球面螺母，便可有效地將工件壓緊在夾具底座上。

壓板右端凸臺(tái)的作用是：避免花鍵球面墊圈，在球面螺母旋緊并壓緊工件時(shí)，由于受旋轉(zhuǎn)鎖緊的影響，造成其疊壓的實(shí)體部分，由于圓周鎖緊運(yùn)動(dòng)壓緊位置的不確定性，偏離過(guò)大，造成花鍵球面墊圈對(duì)壓板的壓緊效果大打折扣，故，成為必須設(shè)置在壓板中的一個(gè)部分。

夾具中彈簧的作用是：松開(kāi)球面螺母時(shí)，夾具中的彈簧，可將花鍵球面墊圈，始終壓向球面螺母，便于下一次套入花鍵壓板和旋轉(zhuǎn)花鍵球面墊圈時(shí)，不至于把球面螺母松開(kāi)過(guò)多。耗費(fèi)過(guò)多的裝夾時(shí)間，影響生產(chǎn)效率。

球面墊圈和球面螺母的作用是：一方面是分散螺母對(duì)壓板的壓力，有利于工件所受的壓緊力，處于均勻分布狀態(tài)；另一方面是，利用球面墊圈具有自動(dòng)調(diào)位的功能，防止由于螺桿垂直精度低，壓緊方向出現(xiàn)傾斜，造成工件在加工中，因部分壓緊力的不足，而出現(xiàn)的局部加工震顫現(xiàn)象。

3結(jié)果

按照上述分析出來(lái)的原因和決定采取的對(duì)策，付諸實(shí)施后，有效地解決了隔離環(huán)圓周鍵槽銑削時(shí)，所出現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象，確保了產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過(guò)5年的使用效果證明，易損件的使用壽命大大延長(zhǎng)了，使用壽命由原來(lái)不足20天，增加到兩、三個(gè)月以上，直至半年。消除了易損件更換頻率過(guò)高，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量的影響，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)每20天更換一次易損件（包括刀桿和銅套）計(jì)算，不包括對(duì)生產(chǎn)的誤工及因產(chǎn)品因質(zhì)量問(wèn)題，而發(fā)生的，降等級(jí)使用的，間接損耗的影響。按當(dāng)年的市場(chǎng)價(jià)，每套易損件，包括材料、加工、增值稅等費(fèi)用，合計(jì)大約1500元計(jì)。一年可節(jié)約，制作該配件費(fèi)用，高達(dá)20000元。

4結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械加工工藝裝備和加工工藝的不斷創(chuàng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是現(xiàn)代企業(yè)面對(duì)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和國(guó)際市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)求生存求發(fā)展的根本途徑。市場(chǎng)引導(dǎo)企業(yè)，而市場(chǎng)信息是千變?nèi)f化、非常活躍的，企業(yè)要適應(yīng)市場(chǎng)并謀求領(lǐng)先，就必須根據(jù)瞬息萬(wàn)變的信息，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐。因此，機(jī)械加工工藝裝備和加工工藝的不斷創(chuàng)新是信息時(shí)代企業(yè)發(fā)展的永恒主題之一，沒(méi)有創(chuàng)新，企業(yè)就難于發(fā)展。

通過(guò)產(chǎn)品在加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，所進(jìn)行的有針對(duì)性的技術(shù)性革新和改造，一方面可以消除影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)節(jié)奏的不利因素，另一方面也可以找到一種解決問(wèn)題的新途徑、新方法、新思路。

在本論文完成之際，向所有幫助過(guò)我的老師、工友們表示真誠(chéng)的感謝！和深深的謝意。由于理論知識(shí)水平有限，論文中的有些方式、方法的闡述難免有疏漏和不足的地方，歡迎各位老師和專家們指正。

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