一種箱體端面鉆模的設(shè)計

譚德寧

(山東華宇工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，山東 德州 253034)

在鉆床上對孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋加工所用的夾具稱為鉆床夾具，主要設(shè)置為鉆套和鉆模板，用以引導(dǎo)刀具，加工中等精度、尺寸較小的孔或孔系。鉆床夾具類型很多，有固定式、回轉(zhuǎn)式、移動式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式和滑柱式等。本研究分析用于箱體端面鉆削螺紋孔或定位孔的專用鉆模[1]。

1 小型箱體用蓋板式鉆模

機(jī)床的各種箱體端面經(jīng)常需要進(jìn)行直徑φ30 mm以下的鉆孔加工，有時為了節(jié)約成本，在箱體端面上直接劃線，再在坐標(biāo)鏜床上加工，但螺孔和定位孔的位置精度較差，裝配過程中經(jīng)常出現(xiàn)孔距尺寸超差問題。為解決此類問題，通常使用各種鉆模來保證尺寸精度。對于一些體積為500×600×600 mm的箱體，常采用回轉(zhuǎn)鉆模在搖臂鉆床上加工或采用一面兩銷定位的鉆模板來加工。

圖1為箱體端面鉆模一面兩銷定位結(jié)構(gòu)。在鉆模板2上安裝兩個柱銷，圓柱銷5和菱形銷3的中心距依靠鉆模板2的鏜孔加工來保證。鉆套4鑲裝在鉆模板2上，對麻花鉆起導(dǎo)向作用，孔距也是依靠鏜孔加工來保證。柱銷和鉆套均采用過盈連接與鉆模板配合，該鉆模板在箱體端面的安裝與拆卸通過把手1由人工操作實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)對于CDZ6140車床床頭箱或進(jìn)給箱來說比較合適，重量在6 kg左右。圖1箱體端面鉆模，兩個定位銷需要裝入箱體的兩個孔系內(nèi)。既然能裝入，必然存在間隙，所以鉆出的孔必然會受到該間隙的影響，孔距精度也受到限制[2]。

圖1 箱體墻面鉆模結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Drilling mode structure of end face of box

2 中型或大型箱體用鉆模結(jié)構(gòu)

圖1為箱體端面鉆模裝配圖。由于兩個定位銷均需插入箱體的兩個孔系內(nèi)，實際工作中，CKD6163E-02011、CKD6163K-02011車床床頭箱通常在臥式加工中心上鏜孔，有時會出現(xiàn)孔距超差問題，導(dǎo)致該端面鉆模無法裝入，有的能勉強(qiáng)裝入，卻非常別勁，直接影響端面的螺孔和定位孔加工。即使孔距正確，人工裝配也非常費勁，需要仔細(xì)對正孔后輕輕敲入。

對于CKD61125L、CK61160G、C61250Sx10-20011的數(shù)控重型臥車床頭箱體，主軸孔的端面比較大，孔間距離也比較大，如圖2所示。重量在1 t多，如果再采用上述的回轉(zhuǎn)鉆模用搖臂鉆床上加工根本不可行。如果采用圖1所示的箱體端面鉆模裝置結(jié)構(gòu)，由于面積和厚度增大，整套裝置的重量達(dá)到30～50 kg，人工操作已經(jīng)不可行[3]。

圖2 典型箱體結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of typical box

3 中型或大型箱體用鉆模

3.1 中型箱體用鉆模

如圖1所示，箱體端面鉆模沒有消隙結(jié)構(gòu)，國內(nèi)機(jī)床廠家大多采用這種結(jié)構(gòu)加工螺孔或定位孔，孔距尺寸公差符合要求。圖3的新型鉆模結(jié)構(gòu)是對圖1結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)。在定位軸上安裝脹緊套，開始裝入直孔時為間隙配合，通過手柄的預(yù)緊，使脹緊套徑向均勻漲緊內(nèi)孔，實現(xiàn)無間隙配合[4]。脹緊套依靠3個徑向均布的頂柱頂緊，通過螺釘頂緊鋼球壓縮頂柱的錐面，實現(xiàn)90°位移轉(zhuǎn)換。螺釘?shù)捻斁o力依靠手柄來控制，手柄可在螺釘孔內(nèi)竄動，避開干涉的鉆套，這種結(jié)構(gòu)使鉆模與直孔形成過盈連接，提高了加工螺孔和定位孔的精度。對于新型鉆模結(jié)構(gòu)來說，可以克服通用技術(shù)中的弱點，保證床頭箱體端面鉆孔的孔距要求。對于圖3所示的新型鉆模，鉆孔時可以將定位軸輕松裝入直孔中，通過搖動手柄1帶動壓緊螺釘2轉(zhuǎn)動，頂緊鋼球6向右運動，通過鋼球壓緊頂柱8的90°錐面，使頂柱徑向運動，3個頂柱8頂緊漲緊套5。漲緊套5為3 mm厚的薄壁鋼套，采用65Mn材料，這樣就實現(xiàn)了無間隙配合。六個等分的鉆套4位置依靠鉆模板3，在坐標(biāo)鏜床上鏜孔來保證，這樣便實現(xiàn)了新型鉆模裝置的定位和夾緊，滿足了鉆套4的正確導(dǎo)向。由于采用的是單孔配合，必然存在一個小孔如何定向的問題，如圖3所示。可以在箱體主軸孔垂直方向上劃線(藍(lán)線)，再在新型鉆模裝置對應(yīng)的垂直方向上打印一條直線，只要兩線對正，即可解決定向問題，不影響鉆孔加工精度。

圖3 新型鉆模結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure of drilling model of the new type

該結(jié)構(gòu)克服了圖1采用一面兩銷定位有時別勁的問題。采用單孔間隙裝入和退出，不受箱體在鏜孔時孔距超差的影響，裝配省時省力。

3.2 大型箱體用鉆模

該裝置可以在CKD61125L、CK61160G、C61250Sx10-20011等數(shù)控重型臥車的床頭箱體上應(yīng)用，如圖4所示，是在圖2的Ⅱ區(qū)域做成一個鉆模，結(jié)構(gòu)同圖3。為保證180±0.02 mm和200±0.02 mm尺寸，如圖4所示，鉆模板上安裝了一個限位銷1，靠在主軸孔左側(cè)相鄰的孔壁上，通過調(diào)整限位銷直徑的大小來實現(xiàn)。由于主軸孔直徑很大，可以將脹緊套壁厚設(shè)計成20 mm，頂柱比較細(xì)長，可以在中間區(qū)域挖一段長的空刀消除頂銷別勁問題。由于是單孔，整套新型鉆模裝置重量減小很多，可以控制在6 kg左右，滿足箱體鉆孔時人工手動安裝與拆卸的要求。對于CK61160G車床主軸孔的定位，可以采用鑄鋁或鋁合金做材料以減輕重量。該裝置解決了重型機(jī)床箱體上的鉆孔問題[5]。

圖4 重型車床主軸孔鉆模Fig.4 Drilling model of the spindle of Heavy-duty lathe

圖3和圖4所示鉆模工作時，定位軸與孔系為過盈配合，消除了老式箱體端面鉆模裝置定位銷與定位孔的間隙，提高了孔距尺寸精度。該新型結(jié)構(gòu)對于任何箱體都是可行的，既適合小型箱體的加工，也適合于重型箱體的加工，還適合于箱體端面需要精確鉆同心螺孔和定位孔的零件加工。

4 結(jié)語

該鉆模結(jié)構(gòu)是在相應(yīng)的通用鉆模上改進(jìn)而來的一種箱體端面鉆模，包括鉆模板，在該鉆模板中心開有定位孔，以定位孔為中心設(shè)計一組鉆套，鉆套可保證螺孔位置度要求；鉆模板端面配有與其同軸設(shè)置的脹緊套，經(jīng)由把手旋轉(zhuǎn)控制脹緊套漲縮的驅(qū)動部件。這種結(jié)構(gòu)已獲得實用新型專利(ZL201320122034.9)，值得推廣使用，有實際應(yīng)用價值。