鉆機(jī)立軸外六方銑削加工方法

劉志 肖燕波 孔中捷 鄒煜時(shí)

摘要：立軸是立軸式工程勘察鉆機(jī)和巖心鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器中的核心零件，本文設(shè)計(jì)制造一種立軸外六方銑削加工的工裝，提高零件的加工質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：鉆機(jī);回轉(zhuǎn)器;立軸;外六方

目前國內(nèi)市場上幾乎所有立軸式巖心鉆機(jī)和工程勘察鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器都是通過立軸的外六方將扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給主動(dòng)鉆桿和配套鉆具，結(jié)合鉆機(jī)的夾持給進(jìn)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)功能。立軸外六方的加工質(zhì)量和效率直接影響鉆機(jī)的質(zhì)量和制造成本。

1、立軸的結(jié)構(gòu)分析

如圖1所示，立軸外形結(jié)構(gòu)主要形面為外六方面，在鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器中，立軸外六方面與芯管內(nèi)六方面配合傳遞鉆機(jī)鉆孔所需的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩，外六方平行度和對稱度達(dá)不到圖紙要求，將影響鉆機(jī)的裝配和鉆機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品質(zhì)量。

2、立軸外六方傳統(tǒng)加工方法

在以往的加工過程中，用立式銑床進(jìn)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(nèi)孔，對刀，銑削φ78外圓面進(jìn)行六方的加工，加工完六方的一個(gè)面后，松開頂尖，用分度頭將工件旋轉(zhuǎn)60°后，用頂尖再次頂住內(nèi)孔，加工六方的第二個(gè)面，重復(fù)操作致六個(gè)面全部加工完畢。由于立軸長度1050mm，相當(dāng)于細(xì)長桿件，兩端支撐剛度不夠，當(dāng)銑削加工到中間位置附近便開始產(chǎn)生較強(qiáng)振動(dòng)，導(dǎo)致六方表面粗糙度、平型度、對稱度經(jīng)常不能達(dá)到圖紙要求，零件返工報(bào)廢率較高。

3、立軸外六方新型加工方法

針對傳統(tǒng)加工方法的缺點(diǎn)，我們設(shè)計(jì)制造了立軸外六方銑削加工工裝，工裝具有以下優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)待加工立軸長度調(diào)整夾具的數(shù)量，避免加工過程中產(chǎn)生振動(dòng);通過夾具獨(dú)特設(shè)計(jì)，不需要依靠分度頭分度實(shí)現(xiàn)六方的加工;通過更換墊塊，可實(shí)現(xiàn)多種不同尺寸外六方的加工;采用螺紋機(jī)構(gòu)壓緊裝置，操作方便。

工裝的結(jié)構(gòu)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(nèi)，墊塊3中心圓孔與墊塊定位銷2間隙配合，補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(nèi)孔里，螺套7通過4顆內(nèi)六角螺栓11固定到夾具體1上，絲桿8頭部圓柱頭能從側(cè)面卡入壓柱6尾端卡槽內(nèi)。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(shè)立軸向鍵槽，通過安裝于螺套上的導(dǎo)向螺釘12的圓柱端實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，避免壓柱6繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)，影響壓緊工件。

使用工裝的新型加工方法：根據(jù)立軸長度等因素綜合考慮，選用合適數(shù)量的工裝按合適間距擺放到銑床工作臺上，此時(shí)補(bǔ)充墊塊4不安裝，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)各工裝絲桿8直到工件能從上面放下到墊塊3上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)各工裝絲桿8直到壓柱6壓緊工件，此時(shí)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(diào)整進(jìn)刀量為補(bǔ)充墊塊4的厚度值，開始加工外六方第一個(gè)面，如圖4。第一個(gè)面加工完成后，松開壓柱6，轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)平面，用同樣方法加工好第三個(gè)平面后，卸下工件。裝好下一個(gè)工件，由于待加工工件外圓尺寸存在差異，每個(gè)工件第一個(gè)平面的加工都需要對刀試切一次，調(diào)整進(jìn)刀量為補(bǔ)充墊塊4的厚度值。待一批次產(chǎn)品前三個(gè)平面加工全部加工完后，需要裝上補(bǔ)充墊塊4，補(bǔ)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(gè)平面，如圖5，直至外六方加工完成。

4、結(jié)語

在生產(chǎn)實(shí)踐中使用工裝加工立軸外六方，有效避免加工過程中產(chǎn)生振動(dòng)，減少對機(jī)床和刀具的損傷，提高產(chǎn)品的精度和合格率，大幅提高加工效率，節(jié)約了成本。

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作者簡介：劉志，男，漢族，1983年生，工程師，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，主要從事鉆探設(shè)備的研制和教學(xué)工作。