平面找正裝置的設計制作與應用*

謝 峰

(江蘇安全技術職業學院，江蘇 徐州 221011)

0 引 言

隨著制造業不斷發展，[1]在數控銑削加工中，會遇到不同形狀的工件，為滿足加工要求，在工件裝夾時需要找到基準面進行定位。如果被加工表面與基準面平行時，在找正的時候，一般采用墊塊對工件進定位或者是直接將工件放在平口鉗中進行定位；如果被加工表面與基準面不平行時(或者是不規則平面)，現有技術常用的是直接使用百分表進行找正，同時也有其他很多方法，但是定位精度較低，使用百分表找正時，精度較高但效率較低。經過長期機械加工發現，在使用百分表進行找正時速度慢、效率低，從而影響加工效率。

針對找正時速度慢、效率低的問題，設計制作一種平面找正裝置，目的是解決在機械加工中遇到的不規則零件時，能快速實現找正和裝夾，降低操作者的勞動強度，提高加工效率，具有一定的實用價值。

1 問題的提出

1.1 常見不規則零件

如圖1所示，三個零件為常見的底面不規則零件，在進行機械加工前需要使用夾具進行找正后加緊，如果直接使用百分表進行找正比較浪費時間，影響加工效率。

圖1 不規則零件

2 典型零件分析

圖2所示該零件是焊接技能大賽賽題中的其中一個零件，該零毛坯為管材，使用線切割在直徑位置一分為二件半圓形狀，根據焊接工藝安排和零件圖紙要求，需要在兩個切割面上使用數控銑床銑出30°的坡口。

圖2 工件圖

經過分析圖紙可知，零件兩端面有平行度誤差要求，端面對圓柱體有垂直度要求，這兩項技術要求在線切割時要嚴格控制。加工表面對端面有垂直度要求，這項要求在銑床加裝夾工件時要進行找正。此工件的難點在于如何快速的裝夾找正[2]。如果是單件的生產，可以采用平口鉗裝夾，然后使用百分表或找整盤在加工平面上取3個以上的點進行找正，確定好工件在坐標系的位置以后就可以進行簡單的銑削加工了。如果找正位置錯誤，會出現一邊銑削正常，而另外一邊銑削錯誤或出現銑削不到的情況而產生廢品(見圖4所示)。如果是小批量加工，采用每次加工前要進行幾次的位置找正的話，加工效率會很低，因為找正要花費的時間或許要大于工件的加工時間。

圖3 工件的毛坯 圖4 廢品工件

2 設計思路

一般的平面找正方法是通過安裝在銑床主軸上(或工作臺)的百分表對加工平面進行找正，至少要找三個點的位置才能確定加工平面是否與機床主軸是否垂直。在找正這三個點的位置進行調整時，一般采用敲擊法進行調整，往往在第一點位置確定后，在調整第二點、第三點時，由于工件不能夾的太緊，敲擊時已經確定的位置會發生變化，所以要經過多次的敲擊調整才能確定工件的位置。根據三點確定一個平面原則，可以考慮設計一個能安裝在立式銑床銑床主軸上，確保和機床主軸垂直的一個平面裝置，以這個平面和被加工表面進行貼合，以達到加工表面和找正裝置平面快速平行的方法進行找正。這個方法效率高，適用各種不規則底平面工件的裝夾找正。

3 實施過程

3.1 確定加工方案

(1) 如圖5所示，導向軸的加工可以采用平臺車床或數控機床完成加工。導向軸為普通的階臺軸零件，導向軸的加工技術要求：①確保兩個階臺一定要同軸，要在一次裝夾中完成;②軸的尺寸公差較小，一定按照公差進行加工。

圖5 導向軸

(2) 如圖6所示，導向套的加工分為車床和銑床加工共同完成。首先在車床上完成內臺階孔、外圓及外圓錐體的加工，在銑床上完成螺釘孔和平面臺階的銑削。導向套的技術要求：①導向套的階臺內孔要同軸，尺寸按照圖紙要求完成;②導向套的底平面應與工件軸線垂直。

圖6 導向套

(3) 如圖7所示，靠模板的加工在銑床上加工完成即可，加工相對簡單。靠模板的加工技術要求：① 靠模板的底平面應與導向套配合的平面垂直；② 靠模板的底平面不允許凸起。

圖7 靠模板

3.2 零件加工工藝

(1) 導向軸的加工工藝

車：選擇毛坯直徑Φ16 mm，長度為70 mm的圓鋼。粗精加工Φ10外圓，長度50 mm至圖紙尺寸要求，倒鈍。掉頭裝夾找正，粗精加工Φ14外圓，長度15 mm至圖紙尺寸要求，倒鈍。如圖8所示。

圖8 導向軸 圖9導向套

(2) 導向套的加工工藝

車：選取毛坯直徑Φ32 mm，長度35 mm的圓鋼。粗精加工Φ14 mm，10 mm內孔、長度至圖紙要求，粗精加工Φ30 mm外圓至尺寸。掉頭裝夾，找正。粗精加工Φ20 mm外圓長度10 mm至圖紙尺寸要求，車圓錐體控制大端直徑Φ25.1 mm，倒角倒鈍。

銑：裝夾Φ20 mm外圓，銑削寬度為20 mm深度3 mm臺階至圖紙要求，鉆孔，攻絲。如圖9所示。

(3) 靠模板的加工

銑：選取1 210×32×18的板材，銑削輪廓銑削20 mm寬30 mm長深度3 mm的內輪廓，鉆削螺紋定位通孔，銑削彈簧定位凸起。銑削斜面。以上平面為基準，銑削底平面以及沉頭螺釘孔。如圖10所示。

圖10 靠模板

4 平面找正器結構設計應用

如圖11所示，該找正器包括導向軸、導向套、彈簧、靠模板，所述導向軸為階梯軸，導向套內設置有與導向軸的外徑相配合的階梯孔，所述導向軸從階梯孔穿出，所述基準板上設置有與導向套下端直徑相配合的凹槽，所述導向套固定在基準板上，所述彈簧設置在導向套中并位于導向軸與基準板之間，所述彈簧呈壓縮狀態，所述導向軸和導向套的軸線重合并垂直于基準板。

圖11 平面快速找正器裝配圖1.導向軸 2.導向套 3.彈簧 4.螺釘 5.基準板 6.凹槽 7.導向凸起

利用內六角緊定螺絲將基準板固定在導向套上，而且螺釘設置為對稱兩個，設置在導向軸的兩側，便于作用力能分布均勻。

在裝配固定過程中，基準板中間內槽有凸起，便于固定彈簧，防止導向軸與基準板之間的彈簧發生不同軸而卡死，還能起到限位的作用。

該裝置包括導向軸、導向套、彈簧、基準板，結構簡單，通過導向軸裝入刀柄，再將刀柄裝入機床主軸[3]，手動將工件被加工表面與找正器基準板下表面貼合，再安裝百分表對工件被加工表面進行精確找正，使用靈活方便，能夠快速對工件進行找正，提高工作人員的工作效率。

5 平面快速找正器使用方法

將導向軸1裝入刀柄中并固定于機床主軸上[4]，起到固定和導向的作用，如圖12所示；導向套2內設置有與導向軸1的外徑相配合的階梯孔，所述導向套2起導向作用；所述導向軸1從階梯孔穿出，所述基準板5上設置有與導向套2下端直徑相配合的凹槽6，所述導向套2固定在基準板5上，所述彈簧3設置在導向套2中并位于導向軸1與基準板5之間，所述彈簧3呈壓縮狀態，起到緩沖的作用；所述導向軸1和導向套2的軸線重合并垂直于基準板5。

圖12 平面快速找正器安裝

使用時，首先將找正器的導向軸1裝入刀8柄，再將刀柄8裝入機床主軸9，保證了機床軸線與導向軸1、導向套2的軸線重合并與基準板5垂直，從而確保基準板5底面與水平面平行；在進行找正時，先將工件10放入平口鉗11鉗口中，使用機床手輪將機床主軸9向下運動，當找正器的基準板5下表面快要接近工件10時，手動將工件10被加工表面與找正器基準板5下表面貼合，此時將平口鉗11進行預加緊狀態，保證位置不變，然后使用機床手輪將機床主軸9抬起，安裝百分表可以對工件10被加工表面很快的進行精確找正，再將工件10夾緊，完成找正過程。

6 結 語

經過對平面找正器的使用發現，該找正器使用時，導向軸與導向套之間容易出現卡死的情況，而且在長時間的使用時，兩者因磨損而出現誤差，致使該找正器不能很好地快速精確對平面進行定位。經過再次改進，增加導向套與導向軸的接觸面積，將導向套的套筒增高，從而減小誤差。另外根據工件的大小適當多做幾種尺寸的靠模板，滿足大小尺寸不同零件的找正。

在機械制造業中，加工零件的找正方法、找正的儀器有很多種，有較先進的，也有較傳統的，不論采用哪種找正方法，找正目的均是一致的，使機床明確刀具與工件的相對位置。在加工過程中，我們也應該根據具體的實際零件、具體的條件，合理的選擇正確操作方法，采用在實際操作中保證精度、方便、快捷地選用平面找正器的方法。