小孔距箱體零件精鏜孔組合機床的設計

   時間:2014-03-12 02:40:53
小孔距箱體零件精鏜孔組合機床的設計簡介
在組合機床精鏜孔加工工藝中,一般均採用固定雙導向加工工藝,同時,為了使鏜刀桿退出工件以便裝卸工件,均在後導向中開設讓刀槽。筆者在負責如圖1所……
小孔距箱體零件精鏜孔組合機床的設計正文

   引言


在組合機床精鏜孔加工工藝中,一般均採用固定雙導向加工工藝,同時,為了使鏜刀桿退出工件以便裝卸工件,均在後導向中開設讓刀槽。筆者在負責如圖1所示的箱體零件的精鏜孔加工組合機床設計中,因工件結構的特殊性,難於直接採用此工藝方案。經過誤差分析,採用了工件(夾具)讓刀的工藝方案。


本文基於固定雙導向鏜孔加工工藝的設計思想,介紹了一種利用液壓滑台的移動性及滑台經輔助加工增加柱塞缸后可實現鎖緊的功能,在導向套中不採用讓刀結構的情況下,實現工件退出鏜刀桿進行裝卸,從而保證單向三孔同時鏜削。

2 總體方案及誤差分析與控制

2.1 總體方案
2.1.1 工藝方案
材料:HT200,HB175~255。如前所述,因三孔的尺寸精度、位置精度、同軸度要求高,我們採用了固定雙導向、單向鏜孔加工工藝方案。切削參數:v=80m/min,f=0.15mm/r,t=0.25mm。
2.1.2 總體方案
在機床總體布局時,若採用單向三孔同時加工,由於三孔間距小,固定導向中軸承直徑的選擇受到限制,鏜刀刀尖位置已超過後導向中軸承內徑,因而無法在導套中開設讓刀槽,鏜刀桿不能退出工件。若採用雙向鏜孔布局又難於保證三孔的位置精度要求,且佔地面積大。
為了達到鏜刀桿退出工件的目的,我們把前導向和夾具(工件)安裝於一液控輸送滑台上,由液控輸送滑台拖動,沿鏜刀桿軸線方向移動,使工件與鏜刀桿脫離。同時,對輸送滑台的壓板進行補充加工,增加了柱塞缸,保證鏜孔加工時,滑台被鎖緊於滑台座上,處於剛性狀態。設計時,柱塞缸鎖緊力總和必須大於加工時的總切削力。

機床工作循環如下:
上料——工件夾緊——輸送滑台工進——夾具下降鎖緊——輸送滑台鎖緊——主軸啟動——進給滑台工進——主軸停止、周向定位——夾具抬升——進給滑台快退——輸送滑台鎖緊鬆開——輸送滑台快退——工件鬆開——下料。
2.2 誤差分析與控制
2.2.1 輸送滑台重複定位引起的誤差
影響鏜孔精度的因素很多,本文僅討論前導向、夾具安裝於滑台上,以滑台的移動,實現裝卸工位和加工工位的轉換對加工精度的影響。
設鏜刀桿軸線方向為X軸,軸線垂直面內的水平方向為Y軸,軸線垂直面內的垂直方向為Z軸。輸送滑台每一次由裝卸工位移至加工工位,靠死擋鐵定位,在X向產生的誤差不超過±0.01mm。該誤差使Y向、Z向的誤差在每一次定位產生不同值,而Y向、Z向誤差對孔加工所造成的誤差為正比復影關係,因而,必須加以控制。
由液壓滑台精度標準可知,滑台移動在水平面內和垂直面內的直線度均不超過0.012mm(普通級,行程小於250mm)。如果該二項誤差完全復影於鏜孔加工中,就會造成0.034mm的孔徑尺寸誤差,使鏜孔加工精度難於保證。由於該二項誤差是存在於已加工完成的導軌之中,所以,我們在調定滑台死擋位置時,採用千分表將其調定於Y向、Z向誤差值為零(或極小值)處,從而消除了輸送滑台因加工位置不斷重複定位產生的誤差。
2.2.2 夾具、前導向的安裝誤差
裝配調整時,輸送滑台處於靠死擋鐵定位、柱塞缸將滑台鎖緊於滑座上,消除了導軌運動間隙的狀態之下。在此狀態下調整的夾具、前導向的安裝誤差對加工精度的影響,同安裝於剛性底座上相一致,此處不作分析。
2.2.3 切削力作用下的誤差
在鏜孔加工中,作用於鏜刀上的切削力,可分解為沿XYZ三向的分力,即FxFy、FzFx軸向力由鏜削進給產生,作用於滑台長度方向;Fy徑向力作用於孔的徑向,鏜削中不做功,對工件有壓迫作用。以上二力在精加工過程中,數值較小,此處忽略不計。Fz為主切削力,作用於孔的圓周方向,產生使「工件—夾具—滑台」系統反覆沿鏜刀桿圓周切向方向向外傾向的趨勢。這種趨勢對加工精度造成的影響,現分析如下。
加工過程中,滑台被柱塞缸消除了導軌處的運動間隙、鎖緊於滑座體上,使滑台與滑台體構成剛性連接,從而形成「工件—夾具—滑台」剛性體。鏜孔加工中,切削力對加工精度的影響,我們認為是由於在主切削力Fz的作用下,「工件—夾具—滑台」這一剛性體產生了彈性變形造成的。
根據切削參數可求得三孔同時鏜削時的主切削力Fz約220N。如圖3所示,當Fz作用於孔的頂點水平面內時,剛性體彈性變形量最大。由材料力學知,這一彈性變形量為:
 YFL3/(3EJ
該值由工件、夾具、滑台三部分彈性變形量組成。即
YY工件Y夾具Y滑台
代入數值計算得:Y<1×10-4mm
這一變形量對加工精度的影響,完全可以不予考慮。因此,設計中只要充分考慮了夾具、滑台的剛性,即可獲得滿意的加工精度。這一分析結果與機床實際加工情況相吻合。

3 結論


在精鏜孔加工中,受工件結構限制,在固定導向的導向套中,無法開設讓刀槽的情況下,採用剛性大並增加導軌鎖緊裝置的輸送滑台,拖動工件(夾具)、前導向退出鏜刀桿實現讓刀,是完全可行的。並在滿足加工精度的情況下,簡化了機床結構。

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