一種大直徑高精度孔的手動精校裝置

武敬翔 劉紅揚 董書寧

沈陽工業大學 機械工程學院 遼寧 沈陽 110000

引言

現階段電機生產企業的高精度孔精修問題都是需要精修的。隨著加工生產的需要，對產品質量的要求越來越高。手動無法保證精度，使用機用鉸刀[1]存在二次找正和損壞線圈的問題。針對企業工程實際問題，根據浮動鏜刀加工原理[2]，研制了一種手動精校裝置。

解決了現有技術的打孔裝置，無法對打孔位置進行方便的調節，導致鉆孔裝置的使用不方便，所以都在積極設計小巧精煉的鉸刀工藝裝置來提高設計精度。該裝置采用純機械式手動加工，手動絞削方式不僅可以提高效率，還可以更加個性化滿足一些特殊工作設備的要求，同時也滿足了節能減排的需求。

1 大直徑高精度孔的手動精校裝置的機械結構設計

1.1 總體方案構想

為了解決電機生產企業遇到電機殼體大直徑高精度孔精修問題，既要防止加工應力使工件發生變形，又要保證加工精度，決定根據浮動鏜刀原理，采取手動加工的形式。兩端都有切削刀，在對稱方向同時進行切削，可以消除因背向力對鏜桿的影響而產生的加工誤差。

1.2 裝置設計

精校裝置整體為圓柱構架，由一個中間主絲杠﹑一個外部圓筒套件﹑一個鉸刀裝置﹑一個含有螺母的固定絞杠裝置組成。中間絲杠用于連接刀具和帶動刀具進行進刀退刀，套筒部件用于與電機外殼相連，支架裝置用于固定，固定絞杠裝置用于退刀。外部圓筒套件先套在有微量變形的電機外殼上，并固定4個大螺栓和8個小螺栓，然后在主絲杠上面套上一個絞杠，主絲杠連接著刀具，通過手動提供旋轉扭矩進行下刀，取下4個大螺栓后旋轉退刀。

圖1 手動精校裝置建模圖

圖2 手動精校裝置實物圖

2 工作原理

2.1 刀具特點

手工修整精度無法保證，而上機床精整加工又存在二次找正和易損壞線圈等現象決定根據浮動鏜刀原理，鏜刀能修正鉆孔﹑擴孔等上一工序所造成的孔軸線歪曲﹑偏斜等缺陷，故特別適用于要求孔距很準的孔系加工，鏜刀可加工不同直徑的孔。

采取手動加工的形式。浮動鏜刀能保證加工前后的同心度而且鏜孔尺寸比較好控制。由于鏜刀片在加工過程中的浮動，可以補償鏜刀安裝誤差及鏜刀刀桿偏擺所引起的不良影響，提高孔的精度。又由于浮動鏜刀的修光刃比較寬，因而對孔壁的修光效果好，減小了表面粗糙度值。裝置切削刀具兩端都有切削刃，在對稱方向同時參加切削，可以消除因背向力對鏜桿的影響而產生的加工誤差，工件孔徑尺寸和精度由鏜刀尺寸保證。同時手動加工也方便控制加工程度。為了使手動加工方式更方便且具有效率，運用杠桿原理[3]將主動力進行放大，傳導到加工刀具上。

2.2 計算過程

2.2.1 車削過程的切削力[4]及切削功率的計算公式為：

2.2.2 求主切削力：根據《切削用量簡明手冊》附表可得：加工材料為灰鑄鐵硬度190HBS時，采用硬質合金刀具，公式中主切削力中的各個系數分別為：=900﹑=1.0﹑=0.75﹑=0，切削用量取0.1mm，取6mm/r，=5m/min，修正系數取1.5，代入可得：主切削力

2.2.3 校核直徑290mm絲杠上小徑強度。實驗所選絲杠材料為45鋼，絲杠為矩形螺紋，外徑50mm，小徑42mm，螺距8mm。

3 加工過程

3.1 裝置工作過程

3.1.1 固定：將帶有小扳手的螺母通過4個螺釘固定在精校裝置的座體上并將精校裝置通過8個螺栓固定在電機殼端面上。如圖3﹑圖4﹑圖5（實際操作圖）。

圖3 八個螺栓固定圖

圖4 固定扳手圖

圖5 實物圖

3.1.2 加工過程：將絞杠套在絲杠（右旋螺紋）上端，順時針旋轉，此時，浮動鉸刀旋轉起來并向下移動，對該φ290大孔進行精修。如圖6所示。（該圖展示的是刀具在電機殼大孔內部的加工狀態）

圖6 大孔內部加工圖

3.1.3 退刀：將連接螺母與裝置座體的4個螺釘松開。如圖7。

圖7 退刀部件轉動方向示意圖

逆時針旋轉螺母，螺母旋轉帶動刀具順時針旋轉向上移動，完成退刀。如圖8。

圖8 退刀結束示意圖

3.1.4 卸下裝置，精修完成。

4 精校裝置調試

最初的理論模型中支架與絲杠之間并沒有螺母相連接。這在一定程度上導致了對位不準確，以及加工過程零件非定心導致被加工件偏離軸心的情況出現，經過不斷調試，采用在支架中央打孔的形式來保證被加工件的高穩定性。同時還能保證下刀過程中刀具不偏離軸心，大大提高了加工的精度及效率。同樣最初支架側面并沒有設計相關的被切削物處理空間，在查閱一系列資料后，采用六等分的方式把支架側面設計成鏤空樣式，既能有效的清理加工過程中產生的一些碎屑，也能有效地觀察到被加工表面的實際情況。

5 結束語

手動精校裝置主要應用于對電機生產企業遇到電機殼體等大直徑高精度孔進行精修。本裝置現已投入使用，經實踐檢驗，利用本裝置可解決電機生產企業遇到電機殼體大直徑高精度孔精修問題﹑保障手工修正精度的前提下減少應力產生和孔的微小變形﹑避免上機床精整加工又存在二次找正和易損壞線圈等問題，成本低，效率高，省時省力，減少機床能耗，節約能源。采用手動鉸削的方式還可以讓我們加工更加個性化來滿足一些特殊工作設備的要求。保證大直徑軸承孔的尺寸精度和形狀精度，而且避免了二次機加工，節約了機床能耗。