一種內(nèi)方孔拉刀拉削輔具的設(shè)計(jì)分析

馬世倉

(伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 伊寧 835000)

0 引言

機(jī)械零件的切削加工方法很多，有車削加工、洗削加工和拉削加工等方法，其中，拉削加工在工作過程中的優(yōu)勢是始終做勻速運(yùn)動，同時，一把拉刀就可以完成整個的加工過程，包括粗加工精加工，這樣就減少了中間換刀的次數(shù)，節(jié)約時間的同時也提高了工作效率，圓孔拉削工藝較為簡單，但是方孔零件拉削加工較為復(fù)雜，對加工工藝條件要求極高，孔內(nèi)的表面粗糙度等級高[1]，而且中間方孔的內(nèi)圓半徑很小，接近于直角，這樣復(fù)雜的零件加工，對加工刀具的要求就比較高。過去制造業(yè)比較落后的時候我們常選擇線切割法來加工內(nèi)方孔，這種方法在當(dāng)時能滿足生產(chǎn)需求，但是保質(zhì)保量保精度就比較困難，其中線切割法工作效率很低，使用壽命也比較短，隨著科技的發(fā)展，尋找替代線切割加工內(nèi)方孔的方法就很重要，通過方案改進(jìn)，我們發(fā)現(xiàn)拉削方法加工方孔的優(yōu)越性，拉削加工就需要拉刀以及相應(yīng)的輔助零件，那么如何高質(zhì)量地完成內(nèi)方孔的加工，不但對拉刀的要求高，更重要的是還需要有一套與之相配套的拉削輔具，這樣就能形成完整的拉削工具，達(dá)到內(nèi)方孔的加工要求。

1 拉刀卡頭

雖然拉削加工方法優(yōu)越性很強(qiáng)，但是還有一些問題需要解決，需要提升工作效率，提高零件精度等級，在原有設(shè)計(jì)的拉刀基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出更加合理的輔助工具，從而形成一套完整的拉削工具，為后期拉削技工標(biāo)準(zhǔn)的建立提供一定的支持，拉刀的性能雖然很強(qiáng)，但是僅依靠一把拉刀也完成不了拉削加工，所以我們要進(jìn)行拉刀輔具的設(shè)計(jì)。

拉刀卡頭是拉刀在使用過程中非常關(guān)鍵的拉削輔具之一，拉刀卡頭在使用中首先要滿足強(qiáng)度要求、快速裝卸和夾持拉刀[2]。同時，也需要考慮拉刀卡頭和刀柄的配合精度，配合精度要滿足拉刀加工精度等級的要求。拉刀與拉刀卡頭是配套使用，則要求卡頭具有一定的強(qiáng)度和剛度，同時還要有較好的塑韌性，可以對卡頭通過熱處理的方式提升力學(xué)性能，或者利用新型材料，我們以添加粉末冶金材料的方式來提升綜合力學(xué)性能的同時還能提高使用壽命。本次設(shè)計(jì)的拉刀卡頭尺寸是以方形孔的基本尺寸而確定的，孔的寬度為41 mm，長度為21 mm，深度為30 mm。根據(jù)拉刀設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出拉刀的長度為1 006 mm，拉刀長度誤差為±3 mm。

1.1 安裝過程

拉刀卡頭示意圖如圖1所示，設(shè)計(jì)的拉刀與卡頭未連接的一端是與拉床連接在一起的。安裝時我們拉動外套1使其緩慢向左移動，移動的過程中觸碰到限位螺釘4之后，向左移動的行程就停止，所以我們可以看出小小的螺釘4起到了一個限制行程的作用。從圖中可知，我們將外套1向左移動的目的就是讓鋼球5進(jìn)入右部事先加工好的錐孔當(dāng)中，當(dāng)鋼球5進(jìn)入錐孔中外套1就不能向右移動了。由于外套1是向左移動了一段距離才停止不動的，這時候彈簧6由于受到向左外力的作用而收縮，此時彈簧6的反作用力傳遞到尺寸形狀完全相同的兩楔塊7上，拉刀孔在彈力的推動作用下將拉刀安裝成功，此時拉刀楔緊，便可進(jìn)行拉削加工[3]。

圖1 拉刀卡頭示意

1.2 楔塊的加工要求

由于拉刀刀頭與拉刀卡頭是對稱零件，設(shè)計(jì)的拉刀刀頭部分如圖2所示，卡頭的尺寸由刀頭尺寸決定的，同時還要求兩楔塊具備足夠的對稱性，如果對稱性無法保證那就對拉刀有一定的損壞。這時我們要從加工過程去控制，如果按照單件加工，則兩個楔塊因?yàn)榧庸ふ`差而不對稱造成安裝困難，也就是說楔塊用單獨(dú)加工的方法行不通，那我們就要將兩塊楔塊同時加工，這樣加工出來的楔塊尺寸完全相同的同時還能保證對稱性，這種加工方法是合理的。加工時先車削加工一個圓柱體，再將其沿著端面直徑處開槽并縱向剖成兩半，此時的兩件半圓外形相同，我們再同時加工這兩個半圓，用這種同時加工的方法可以保證對稱性和工藝性能，這樣加工出來的兩個零件的互換性也可以保證。另外，對圖1中楔塊7進(jìn)行受力分析，我們便知其受力面是45°的錐面既然是受力面我們就需要保證其使用性能要求而不能隨意加工，加工時可以根據(jù)與其相配的刀柄頸部倒角的大小加工，從而使裝配性能可以保證。

圖2 拉刀刀頭示意

1.3 安裝要求

拉刀安裝時必須滿足周向定位的要求才能使拉刀穩(wěn)定工作，那么在安裝過程中保證了拉刀卡頭與拉刀刀柄的配合精度就保證了拉刀的周向定位要求。

2 浮動支撐裝置

拉刀在拉削加工時，由于尺寸較長對工件基準(zhǔn)端面與拉削軸線的垂直度有一定的影響，這嚴(yán)重影響拉削質(zhì)量，同時，拉削質(zhì)量還受到工件基準(zhǔn)端面以及拉床精度等因素的影響，為了避免以上影響拉削質(zhì)量的不利因素的出現(xiàn)，我們設(shè)計(jì)了浮動支撐裝置如圖3所示。實(shí)際加工中圖3中的連接盤1是安裝在拉床上的一個單獨(dú)零件，這個連接盤主要起到一個浮動的作用，其依靠六個均勻分布的彈簧5。彈簧會產(chǎn)生一定的彈力，能使球面支撐接觸連接盤時產(chǎn)生一定的浮動。

圖3 浮動支撐裝置

拉削加工時，首先要進(jìn)行定位，浮動支撐裝置就起到定位的作用，我們先選擇工件表面比較平整且能做基準(zhǔn)面的一端面，將其支撐在導(dǎo)套3事先選取好的某一端面，此時兩工件在力的作用下達(dá)到緊密結(jié)合的狀態(tài)。啟動拉刀，使其處在運(yùn)行狀態(tài)，就會自動完成找正定心工作，這時在拉削力的作用下，工件就會緊靠于導(dǎo)套的端面上。

3 結(jié)語

本文重點(diǎn)介紹了拉削加工的優(yōu)越性，同時對拉刀卡頭及浮動支撐裝置兩種拉削輔具的設(shè)計(jì)進(jìn)行額分析，并且對這兩種拉削輔具進(jìn)行了安裝說明，為拉刀在拉削過程中提供了一定的質(zhì)量保障。