車(chē)床鉆削軸上偏心深孔夾具

濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司 （山東濟(jì)南 250101） 張文周

在機(jī)械加工領(lǐng)域，當(dāng)孔的直徑和孔的深度之比超過(guò)1:25時(shí)則屬于深孔加工的范圍，鉆削難度相對(duì)較大，生產(chǎn)效率相對(duì)較低。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸上的深孔，當(dāng)軸的中心與深孔中心一致時(shí)，常規(guī)方法是采用槍鉆在臥式車(chē)床上加工，或采用專(zhuān)用深孔鉆床等方法。當(dāng)在細(xì)長(zhǎng)軸上存在偏心的深孔時(shí)，細(xì)長(zhǎng)軸就不能直接在車(chē)床或深孔鉆床上裝夾鉆孔，如煉鋼連鑄機(jī)上大批量使用的細(xì)長(zhǎng)連鑄輥軸，長(zhǎng)度均在2m以上，就屬于此種類(lèi)型的工件。本文重點(diǎn)介紹了如何使用臥式車(chē)床來(lái)高效鉆削細(xì)長(zhǎng)軸上的偏心深孔，實(shí)現(xiàn)低成本制造。

1. 在臥式車(chē)床上鉆削偏心深孔的難點(diǎn)分析

用車(chē)床鉆削偏心深孔時(shí)，要求偏心深孔的中心線必須與車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)中心線完全一致，然而由于軸的外徑中心和深孔中心的偏離，如直接將深孔與車(chē)床主軸對(duì)中，其結(jié)果必然造成軸的外徑與車(chē)床的回轉(zhuǎn)中心線也產(chǎn)生偏離，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)軸在高速回轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生巨大的離心力，造成工件和車(chē)床劇烈振動(dòng)而無(wú)法鉆孔，此情況下，常規(guī)采用在鏜床主軸上安裝槍鉆進(jìn)行鉆孔，但鏜床轉(zhuǎn)速較低，須增設(shè)槍鉆專(zhuān)用的增速器以提高主軸轉(zhuǎn)速，這與臥式車(chē)床相比，鏜床的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于臥式車(chē)床，形成“大馬拉小車(chē)”的局面，極大地增加了制造成本，很不經(jīng)濟(jì)，一般企業(yè)難以承受。

偏心夾具結(jié)構(gòu)示意圖

2. 偏心深孔夾具的用途

本著提高鉆削效率和降低產(chǎn)品制造成本的原則，我們?cè)O(shè)計(jì)了在臥式車(chē)床上使用的一種夾具，將細(xì)長(zhǎng)軸安裝在夾具內(nèi)，一起夾持到車(chē)床的卡盤(pán)上，并通過(guò)夾具的獨(dú)特結(jié)構(gòu)來(lái)平衡細(xì)長(zhǎng)軸高速回轉(zhuǎn)時(shí)的偏心力，能夠順利地在臥式車(chē)床上完成細(xì)長(zhǎng)軸上的偏心深孔鉆削加工。

3. 偏心深孔夾具結(jié)構(gòu)原理

該夾具的基本原理是制作一個(gè)空心夾持套，將細(xì)長(zhǎng)軸偏心地安裝于夾持套內(nèi)，并使軸上的偏心深孔中心線與夾持套的回轉(zhuǎn)中心線一致，盡管此時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸自身的中心線與夾持套回轉(zhuǎn)中心線不一致，但夾持套的外部預(yù)先設(shè)置了配重塊，可抵消細(xì)長(zhǎng)軸在高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力。

該夾具的基本結(jié)構(gòu)（見(jiàn)附圖I放大圖），夾持套的前、后兩端各設(shè)置1個(gè)偏心法蘭，其偏心量與深孔的偏心量須完全一致，且2個(gè)偏心法蘭內(nèi)孔中心線須在同一軸線上。取下前偏心法蘭，即可快速地把細(xì)長(zhǎng)軸穿入夾持套內(nèi)，再安裝并緊固前偏心法蘭，則細(xì)長(zhǎng)軸的兩端部外圓進(jìn)入到前、后偏心法蘭內(nèi)孔中自動(dòng)快速地定位，此時(shí)，夾持套的中心線和偏心深孔的中心線均與車(chē)床主軸中心線一致，即可把組裝好的夾持套直接安裝在車(chē)床上卡盤(pán)上，鉆頭可以沿著車(chē)床主軸中心線進(jìn)給，實(shí)施高速鉆削。為抵消細(xì)長(zhǎng)軸自身在夾持套內(nèi)的偏心所造成的巨大離心力，在夾持套的外圓上預(yù)先設(shè)置了用螺栓或焊接方式固定的配重塊，可保持夾具與細(xì)長(zhǎng)軸組合體在高速回轉(zhuǎn)時(shí)能夠處于平穩(wěn)狀態(tài)。

為獲得夾持套高速回轉(zhuǎn)靈活的效果，在夾持套遠(yuǎn)離車(chē)床卡盤(pán)的一端外圓上設(shè)置了軸承。為進(jìn)一步固定好安裝于夾持套內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)軸，在夾持套中部的外圓上設(shè)置了夾緊螺釘。偏心深孔鉆削加工完畢后，拆下前偏心法蘭，松開(kāi)夾持套中部外圓上的夾緊螺釘，即可取出細(xì)長(zhǎng)軸工件。

4. 夾具的具體結(jié)構(gòu)和使用方法

（1）夾具的組成部分中定位螺釘、軸承和夾緊螺釘屬于普通標(biāo)準(zhǔn)件。

（2）夾具制作要求。夾持套4可采用鋼管制作，其兩端的內(nèi)孔須進(jìn)行機(jī)加工并保證兩端內(nèi)孔的同心度，以實(shí)現(xiàn)與前、后偏心法蘭的外圓配合良好，安裝軸承的外徑部位可按軸承內(nèi)孔的配合需求加工。在制造前、后偏心法蘭時(shí)，需將2個(gè)法蘭結(jié)合成一體后同步加工其外圓和內(nèi)孔，以保證2個(gè)偏心法蘭的外圓直徑一致、內(nèi)孔偏心量一致，且該內(nèi)孔的偏心數(shù)值必須與細(xì)長(zhǎng)軸上深孔的偏心量相同。

（3）夾具組裝要求（見(jiàn)附圖）。①將后偏心法蘭7采用焊接或螺釘徑向頂緊的方式固定于夾持套4的后端內(nèi)孔中。②安裝前偏心法蘭3，并精確調(diào)整和檢測(cè)前、后偏心法蘭7的內(nèi)孔同心度，該同心度的指標(biāo)十分重要，將直接決定著細(xì)長(zhǎng)軸在夾具內(nèi)的安裝精度，故這是關(guān)鍵的組裝步驟。檢測(cè)和調(diào)整同心度時(shí)，一般調(diào)整至0.01～0.03mm之內(nèi)，推薦如下方法：一是利用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，很方便地用千分表拉表檢測(cè)；二是在劃線平臺(tái)上由鉗工拉表檢測(cè)；三是當(dāng)具備條件時(shí)用三坐標(biāo)儀檢測(cè)最為準(zhǔn)確。用以上方法確認(rèn)同心度后，從夾持套4的前端外圓上與前偏心法蘭3一起配鉆定位孔（附圖的放大部位），這樣在安裝前偏心法蘭3時(shí)，定位螺釘1首先擰入夾持套4上的螺紋孔內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)入前偏心法蘭3的光孔中準(zhǔn)確定位，以后每次拆卸或安裝前偏心法蘭3時(shí)，該法蘭可始終保持穩(wěn)定的位置，始終與后偏心法蘭7保持穩(wěn)定的同心度。③安裝軸承2、夾緊螺釘5和配重塊6，本夾具組裝完成。

（4）夾具的使用。使用夾具時(shí)，可快速拆下前偏心法蘭3，把待加工的細(xì)長(zhǎng)軸安裝于夾持套內(nèi)，再安裝前偏心法蘭，細(xì)長(zhǎng)軸的兩端部外圓即進(jìn)入前后偏心法蘭3與7的內(nèi)孔中自動(dòng)快速地定位，并使得細(xì)長(zhǎng)軸上的偏心深孔中心正好與夾持套4的中心線一致，并一起對(duì)準(zhǔn)車(chē)床主軸線，擰緊夾緊螺釘5后，鉆頭即可沿著車(chē)床主軸中心線進(jìn)給鉆削。軸承2的外圈與車(chē)床中心架接觸，用以支撐夾持套4輕松靈活地高速回轉(zhuǎn)。配重塊6的質(zhì)量可以通過(guò)精確計(jì)算獲得，也可以根據(jù)平衡試驗(yàn)的實(shí)際數(shù)據(jù)確定。

偏心深孔加工完畢后，拆下前偏心法蘭，可方便地取出加工好的細(xì)長(zhǎng)軸，然后裝入后續(xù)待加工的其他細(xì)長(zhǎng)軸，重復(fù)上述步驟再鉆削另一個(gè)偏心深孔。

5. 使用效果與結(jié)論

使用該夾具，可以在臥式車(chē)床上實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸上的偏心深孔加工，能夠充分利用車(chē)床資源，取代鏜床或?qū)Ｓ蒙羁足@床等價(jià)值較高的設(shè)備；細(xì)長(zhǎng)軸上偏心孔的位置能夠自動(dòng)對(duì)正車(chē)床主軸中心線，不再需要對(duì)刀找正的輔助時(shí)間，減輕車(chē)床操作者的勞動(dòng)量，特別是在大批量鉆削偏心孔時(shí)，更能顯現(xiàn)該夾具裝夾方便、高效鉆削的特點(diǎn)。

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