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在高校金工实习中带领学生对一种刀架轴向定位装置改进
1 引言
轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一,它主要用来安装轴承,支撑齿轮、带轮、涡轮等转动零部件,传递扭矩和承受载荷.轴类零件按结构形式不同,一般可分为光轴、阶梯轴和曲轴三类；或分为实心轴、空心台阶轴等.轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成[2].图1 为典型多台阶轴零件.
机械加工是根据图纸的要求,使用各种机床设备,将原材料制作成符合图纸规定的尺寸精度、形状位置精度、表面粗糙度和机械强度.同一零件当其生产数量不同,采用不同的加工设备、加工手段对生产效率、产品质量、劳动强度有很大的区别.如图1 所示的多台阶轴零件,可使用普通车床、数控车床,也可使用高效的专用机床以及使用专用的夹具.
多台阶轴或多台阶孔的零件,在车削加工是非常多见的.本文论述了使用“刀架轴向定位装置”在普通车床上加工大批量零件时,可以稳定可靠地保证各项加工精度要求,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻劳动强度.
2 轴类零件的一般加工工艺过程
车削加工是机械加工中最基本、最常用的加工方法,在机械加工中有着重要的地位,以图1 为例,使用普通机床加工的工艺过程：
2.1 一般零件的加工工艺过程
首先是备料,粗加工,热处理,根据图纸的技术要求,使用的金属材料,采用相应的热处理方法,半精加工,最后是精加工.
2.2“台阶轴”的机械加工工艺
A：三爪卡盘装夹工件,外圆刀加工端面；用B 型中心钻加工中心孔；
B：松开三爪卡盘,保证被加工零件伸出长度大于L1,机床尾架安装活顶尖,顶住中心孔,用三爪卡盘夹紧工件；
B.1：用外圆刀加工零件至ΦD1×L1；
B.2：加工轴承挡,保证尺寸D2×L2,留有精磨余量；
B.3：加工尺寸D3×L3；
B.4：加工尺寸D4×L4,留有精磨余量.
C：掉头装夹：使用三爪卡盘夹紧轴承挡,用外圆车刀加工工件端面,用B 型中心钻加工中心孔,机床尾架安装活顶尖,顶住中心孔；
C.1：加工外圆,保证尺寸ΦDT；
C.2：加工零件ΦD1×L5；
C.3：加工轴承挡ΦD2×L6,留有精磨余量；
以上所有工序与工步均需使用
游标卡尺或深度游标卡尺多次测量与试车,最终确定符合技术要求.
3 车床刀架轴向定位装置的设计思路
3.1 普通加工工艺方法的不足
采用典型的加工工艺方法,在普通机床加工批量较大的多台阶轴或者多台阶孔零件时,一般都是由技术工人先做记号,再经过多次切削并使用游标卡尺测量才能完成工作.操作工人多是先凭借自己的经验进行试切,再进行精车,轴向加工尺寸很不稳定,对后道工序的加工造成了一定困难.
并且采用这种加工方法,工序繁琐复杂,需要经过多次的周向和轴向测量,大量地消耗了工人的脑力和体力,尤其在大批量加工零件时,工作效率低,劳动强度大.
3.2 采用限位块的加工工艺
在实际工作中,我们通常采用“限位块工装”对工件进行加工,限位块由三个零件组成,V 形导轨滑块、锁紧块、调节杆,如图2 所示.
V 形导轨滑块上有一个调节杆螺纹孔,调节杆旋入调节杆螺纹孔内,调节好调节杆长度,锁紧调节杆螺母,通过锁紧块与锁紧螺钉,将限位块工装夹具安装在机床导轨上,调节杆顶端为触碰面与机床大刀架上的触碰杆端面相碰,即加工长度尺寸到位,落下自动进给开关.
3.2.1 采用限位块的加工工艺步骤
A：首先将一批零件加工一个工艺定位台阶；
B：加工端面,用B 型中心钻加工中心孔；
C：将限位块工装安装在机床导轨上；
D：在被加工零件上做好的加工尺寸记号,机床尾架安装活顶尖,顶住中心孔,用三爪卡盘夹紧工件,试车,测量,根据测量结果,调整限位块在机床导轨上的正确位置,调节螺钉长度,再试车,直至符合图纸要求；
E：第一档轴肩加工完成后,卸下第一只工件,将一批零件所有第一档台阶轴进行加工；
F：第一档轴肩加工这一批零件完成后,加工第二档轴肩,重复工步D 的步骤；
G：重复以上步骤,加工第三档轴肩、加工第四档轴肩.从以上加工步骤,我们可以得出,采用“工装限位块”加工大批量零件是有优势的,减少了零件的测量次数,每个零件的轴肩档尺寸能够保持统一,为以后的半精加工的效率、加工精度做好了基础.但是存在缺陷,即每一次只能加工一个尺寸,如果零件有多个轴档,需要多次装夹,装夹工作繁琐,同轴度要求难以保证,加工效率不够高.
3.3 对工装限位块夹具的改进
综合以上车削加工工艺特点的分析,在常用的“限位块装置”的基础上进行了改进,在V 形导轨滑块上只增加了一个转盘零件,改进后的“车床刀架轴向定位装置”结构新颖、紧凑、简单,仅需一次轴向定位即可用于同工位多次加工,极大地提高了加工效率,降低劳动强度,保证了零件的精度,图3 是转盘零件.
4 车床刀架轴向定位装置夹具
4.1 工装夹具的设计、改进的基本要求
提高劳动生产率、保证产品质量,减轻劳动强度,不断地改进工具和工艺,是我们技术工人的主要任务之一.
“工装夹具”是在机械加工时用以装夹工件或引导刀具的一种工艺装备,其作用是正确确定工件与刀具之间的相互位置,并将工件或刀具牢固夹紧.使用夹具可以稳定可靠地保证各项加工精度要求,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻劳动强度；同时便于操作者将较为复杂的零件加工简单化,便于操作、省时、省力、安全,具有一定的使用寿命和较低的夹具制作成本,便于制造、检验、装配、调整、维修等特点.
4.2 车床刀架轴向定位夹具工作原理
“车床刀架轴向定位装置”,主要零件有：V 形导轨滑块、锁紧块、双头螺栓轴和转盘；辅助零件有弹簧、钢球、螺钉、螺母和长短不一样的限位调节杆.
V 型导轨滑块与车床导轨紧密配合,下端有两个螺纹孔,通过锁紧块与紧定螺钉,将该装置牢固地安装在车床导轨上；V 形导轨滑块的左上端加工成45°的斜面,斜面上钻有螺纹孔和一个弹簧孔,通过双头螺栓将转盘安装在V 型导轨滑块上,双头螺栓轴与转盘的孔为间隙配合,配合公差等级为F8/h7,要求转盘绕轴线O1 转动灵活；转盘斜面上有若干等份的螺纹孔,用于安装限位调节螺杆,调节到位后,用锁紧螺母锁定；V形导轨滑块的斜面上有一弹簧孔,转盘背面有相应定位球形定位槽,通过这个机构可实现转盘旋转定位,成功定位后,限位调节螺杆与车床导轨平行,实现该装置的轴向定位[3].
4.3 车床刀架轴向定位夹具加工零件的加工步骤
A：将一批零件加工端面,用B 型中心钻加工中心孔；
B：将车床刀架轴向定位装置安装在机床导轨上；
C：在第一件被加工零件上同时做好第一档轴肩加工记号、第二档轴肩加工记号、……、第N 档轴肩加工记号；
D：用三爪卡盘夹持工件,机床尾架安装活顶尖,顶住中心孔；试车第一档轴肩,测量,根据测量结果,调整限位块在机床导轨上的正确位置,调节螺钉长度,再试车,直至符合图纸要求；旋转“车床刀架轴向定位装置”上的转盘到第二个工位,试车第二档轴肩,测量,根据测量结果,调整工位2调节螺钉长度,再试车,直至符合图纸要求；……；直至第N档轴肩；
E：第一只零件加工完毕后,卸下工件,“车床刀架轴向定位装置”保持不变,装夹第二只零件,在一次装夹工件后完成工步1、工步3、……、直至工步N.
从以上的操作过程,我们清楚地看出：使用“车床刀架轴向定位装置”加工大批量零件时,仅需一次定位装夹,就可完成多个工步的加工.
5 结语
使用合理的工装与夹具,提高了零件车削加工的工作效率和加工精度,有效地减轻了操作者的劳动强度.同时该夹具使车削台阶轴或台阶孔操作方便,制作简单,通过旋转“刀架轴向定位装置”上的转盘,改变了车床轴向加工的位移变化,就可以加工不同直径、不同长度的轴肩档,适用范围广,使用方法简单,轻松实现了台阶轴的“半自动”生产.
金工实习论文范文结:
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