提高数控车床钻孔效率的一种方法

提高数控车床钻孔效率的一种方法中职二年级数控 包丽芳摘要：针对目前数控车床利用尾座钻孔时需手动钻孔，生产效率及孔的尺寸精度不高这一特点，本文介绍一种能实现数控车床自动钻孔的夹具，进一步提高数控车床的自动化功能，既保证了产品的质量又提高了生产效率。 关键词：数控车床 自动钻孔 夹具一、引言数控车床是由普通车床发展而来的，工作方式是按照输入的零件加工程序运行工作的。零件的加工程序中，包括刀具和工件的相对运动轨迹、主轴的启停、主轴转数、吃刀深度、走刀量、刀具的自动更换以及冷却液的开关等都是由机床自动控制的，相对普通车床来说，各方面的工作效率大大提高了，但在数控车床上钻孔，仍然是在车床尾座上安装钻头，通过转动尾座手轮进行钻孔的，与普通车床没什么区别，体现不了数控车床自动化程度高的特点。现拟设计一套夹具，夹在刀架刀位上，再将钻头安装在夹具上，并用防滑装置固定钻头,利用刀架的自动进给功能去实现自动钻孔，提高钻孔效率和精度，从而体现数控机床自动化程度高的特点。二、刀架尺寸分析： 通过对GSK980TD数控车床的刀架尺寸测量，得出尺寸如图1所示，并且车床的装刀高度为22，为四刀位刀架。图1三、要设计的夹具分析：设计原理：该夹具共有两件组成，分别叫钻夹座及防滑装置，尺寸如图2、图3所示。由于数控车床尾座本身不能作自动进给运动，数控车床能自动进给的部分是刀架，因而要使钻头实现自动进给，可借助数控车床本身自有的四工位刀架的其中一个刀位， 像安装刀具一样直接安装钻夹、钻头的夹具钻夹座，以便纵、横伺服电机运动时带动作自动进给；同时要保证钻头在加工时不能打滑，又要求在另一刀位安装防滑装置夹住钻头或钻套的扁尾座，从而要求钻夹套的长度比锥钻套或钻头尾座短，以便露出扁尾座，让防滑装置在加工时可以夹住扁尾座。我们设计钻夹座钻套的套锥为莫氏3号锥度，一般来说，莫氏锥度大的锥柄钻头直径也大，钻孔时增加刀架受力，而夹具装在刀架上时只是三向受力，没有像钻头装在尾座时全方位受力，而且受力均匀，因而选用莫氏3号锥度，而且装夹的钻头直径最好小于20，以防受力不均影响钻削。我们设计夹具的目的是让夹具夹住钻头，从而让钻头能安全、顺利地自动钻孔，这就要求夹具在装上钻头时位置要与车床中心线一致，根据刀架与莫氏3号锥度的尺寸要求，设计夹住钻头的钻夹套（图2）的基座总高为30 mm，C面到中心线的距离为20 mm，比车床的中心高度低2mm，便于每台车床中心高的调节（由经验可知，同一型号的车床的中心高度会有微差）；而要保证钻头在钻削过程中不打滑的防滑装置的尺寸如下（图3）。图2 钻夹座图3 防滑装置四、夹具的制作：钻夹座由锥孔套及基座两部分组成，防滑装置是单件体。根据现有材料及设备，材料选用45号钢，先用铣床将钻夹座基座及防滑装置加工到合格尺寸，如图4所示为基座，防滑装置可参考图3，再在车床上加工锥套成莫氏3号锥度，如图5所示，再将锥套及基座焊接成图2所示，并用砂轮机打磨焊接部分光滑。图4图5五、夹具的安装使用及拆卸 根据目前使用较多的数控车床的机械结构特点，现以广州机床厂生产的 GSK980TD数控车床的使用安装为例。GSK980TD数控车床采用四工位自动转位刀架，钻夹座及防滑装置在刀台上的安装与刀具的安装相同，通过螺钉压紧即可。方法如下：将制作好的钻夹座安放在刀架的其中一个刀位，装入莫氏3号锥度的钻头，并加装垫片以保证钻头中心与车床中心等高，即B平面与刀架A平面要绝对平直，这样，已保证钻头轴线与车床主轴轴线在竖直面内的平行，如不放心，可用百分表对夹具进行水平找正。再将防滑装置垂直装在另一刀位上,钻头的扁尾要装进防滑装置的缺口里，防止在钻孔过程中钻头打滑，如图6所示。图6钻夹座及防滑装置在刀台上安装后，先将刀架退到安全位置，尾座装中心钻，高速钻一个中心孔，以便钻头钻孔时快速定位到工件中心点处，钻头与车床工件的位置可通过对刀并输数值进数控系统予以确定，进给速度可由数控系统根据程序实现自动控制，加工出来的孔无论质量、生产效率都比用手转动手轮钻孔明显提高，特别是相对于批量生产的孔，更是在保证产品质量的同时，大大降低了工人的劳动强度。由于钻夹套总长比莫氏3号锥柄短，不用时，可先拆防滑装置，再拆钻头，在工作台上轻触钻头扁尾座部分，则钻头或钻夹头就很容易从钻夹座卸下，最后拆钻夹套即可。六、自动钻孔的应用 如图7所示为一柱塞，原钻孔工序为：图7柱塞工序1：棒料夹于车床主轴卡盘上；车削零件左端全部尺寸达要求；切断，保证长度30.7mm,留余量0.3mm。 工序2：工件调头以25.5mm台肩左端面定位夹于车床主轴卡盘上；车右端面保证长度30.7mm。 工序3：手动钻孔9.4mm，深为16.6 mm(钻头端部磨成9.4 mm的球面)。 工序4：仍以25.5 mm台肩左端面定位；用内孔车刀镗内孔全部尺寸达要求；换外圆车刀车削17.6 mm直径达要求。 为了批量生产，需要对工件进行批量手动钻孔，然后进行工序4，这就增加了工件装夹次数，降低了生产效率且加工精度难以保证。工艺改进后工序 工序1：与原工序1相同。 工序2：定位与改进前相同。用外圆车刀车右端面并保证长度尺寸；同一把车刀车17.6 mm直径；工序3：尾座装中心钻，手动高速钻一中心孔，为自动钻孔定位。工序4：换钻头钻9.4mm孔，深16.6 mm；换内孔车刀镗内孔全部尺寸。 从改进前、后的工序安排可见，工序一样多，改进后的工序中虽然多了钻中心孔这一工序以便于定位，但将工件原来的3、4道工序合为一道工序，减少了一次工件的装夹工作。原来3、4三道工序用时4min，合为一道工序后用时2.5min，节约了1.5min，而且钻孔的深度尺寸得以保证，质量稳定，在很大程度上减轻了操作者的劳动强度。七、结束语运用此夹具，不但能完成钻孔的自动加工，而且还可与通过更换刀具在车床上完成不同直径的钻孔、扩孔、铰孔的自动进给合并为一道工序，大大提高了生产效率；不用时也可迅速将夹具从刀台上取下，不影响其它刀具的安装，体现了数控机床自动化高的