鉆機立軸外六方銑削加工方法

劉志 肖燕波 孔中捷 鄒煜時

摘要：立軸是立軸式工程勘察鉆機和巖心鉆機回轉器中的核心零件，本文設計制造一種立軸外六方銑削加工的工裝，提高零件的加工質量和效率。

關鍵詞：鉆機;回轉器;立軸;外六方

目前國內市場上幾乎所有立軸式巖心鉆機和工程勘察鉆機回轉器都是通過立軸的外六方將扭矩和轉速傳遞給主動鉆桿和配套鉆具，結合鉆機的夾持給進機構，實現鉆機的回轉鉆進功能。立軸外六方的加工質量和效率直接影響鉆機的質量和制造成本。

1、立軸的結構分析

如圖1所示，立軸外形結構主要形面為外六方面，在鉆機回轉器中，立軸外六方面與芯管內六方面配合傳遞鉆機鉆孔所需的回轉運動和扭矩，外六方平行度和對稱度達不到圖紙要求，將影響鉆機的裝配和鉆機回轉運動的穩定性，降低產品質量。

2、立軸外六方傳統加工方法

在以往的加工過程中，用立式銑床進行外六方的銑削加工。其加工方法為：將分度頭和頂尖分別固定于立式銑床工作臺上，校正位置，用分度頭自帶三爪卡盤夾住立軸左端一端外圓面，另一端用錐形頂尖頂住φ60內孔，對刀，銑削φ78外圓面進行六方的加工，加工完六方的一個面后，松開頂尖，用分度頭將工件旋轉60°后，用頂尖再次頂住內孔，加工六方的第二個面，重復操作致六個面全部加工完畢。由于立軸長度1050mm，相當于細長桿件，兩端支撐剛度不夠，當銑削加工到中間位置附近便開始產生較強振動，導致六方表面粗糙度、平型度、對稱度經常不能達到圖紙要求，零件返工報廢率較高。

3、立軸外六方新型加工方法

針對傳統加工方法的缺點，我們設計制造了立軸外六方銑削加工工裝，工裝具有以下優點：根據待加工立軸長度調整夾具的數量，避免加工過程中產生振動;通過夾具獨特設計，不需要依靠分度頭分度實現六方的加工;通過更換墊塊，可實現多種不同尺寸外六方的加工;采用螺紋機構壓緊裝置，操作方便。

工裝的結構如圖2，夾具體1通過4顆T型螺栓固定于銑床工作臺上，墊塊定位銷2安裝到夾具體中間平面的圓孔內，墊塊3中心圓孔與墊塊定位銷2間隙配合，補充墊塊4的厚度等于工件外圓半徑與外六方相對兩平面距離一半的差，補充墊塊定位銷10一端安裝到墊塊3中心孔里，另一端安裝到補充墊塊4的中心孔里。套5過渡配合安裝到夾具體1圓孔里面，壓柱6安裝到套5內孔里，螺套7通過4顆內六角螺栓11固定到夾具體1上，絲桿8頭部圓柱頭能從側面卡入壓柱6尾端卡槽內。絲桿8通過梯形螺紋與螺套7旋合，推拉壓柱6夾緊、放松工件。絲桿8尾部安裝有扳桿9，壓柱6設立軸向鍵槽，通過安裝于螺套上的導向螺釘12的圓柱端實現運動導向，避免壓柱6繞其中心軸線旋轉，影響壓緊工件。

使用工裝的新型加工方法：根據立軸長度等因素綜合考慮，選用合適數量的工裝按合適間距擺放到銑床工作臺上，此時補充墊塊4不安裝，逆時針旋轉各工裝絲桿8直到工件能從上面放下到墊塊3上，順時針旋轉各工裝絲桿8直到壓柱6壓緊工件，此時夾具利用待加工工件相互對齊，用T形螺栓將夾具和立軸一起緊固到銑床工作臺上，如圖3。對刀試切后，調整進刀量為補充墊塊4的厚度值，開始加工外六方第一個面，如圖4。第一個面加工完成后，松開壓柱6，轉動工件使已加工完成平面靠緊夾具體1與水平面呈60°的定位斜面，外圓柱面與墊塊3上平面相切，壓柱6壓緊工件，加工外六方的第二個平面，用同樣方法加工好第三個平面后，卸下工件。裝好下一個工件，由于待加工工件外圓尺寸存在差異，每個工件第一個平面的加工都需要對刀試切一次，調整進刀量為補充墊塊4的厚度值。待一批次產品前三個平面加工全部加工完后，需要裝上補充墊塊4，補充墊塊4上平面代替墊塊3上平面與工件接觸，其余操作方法相同，加工第四、五、六個平面，如圖5，直至外六方加工完成。

4、結語

在生產實踐中使用工裝加工立軸外六方，有效避免加工過程中產生振動，減少對機床和刀具的損傷，提高產品的精度和合格率，大幅提高加工效率，節約了成本。

參考文獻：

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作者簡介：劉志，男，漢族，1983年生，工程師，機械設計制造及其自動化專業，主要從事鉆探設備的研制和教學工作。