镗削加工快速对刀装置的研制分析

发布时间:2025-03-08
1引言
镗削加工中的“试切法”就是在零件加工过程中通过不断试切并对已加工尺寸进行测量,每次测量后都相应调整刀具相对于工件加工表面的位置,直至达到零件尺寸精度要求的加工方法。由于每次试切后调整刀具(对刀)都要花费时间,尤其在加工尺寸精度较高的工件时,试切—检测—调刀这一过程需反复进行多次,因此采用试切法加工时应考虑对生产率的影响。对于批量镗孔加工而言,当采用试切法来获得对刀尺寸,然后利用已调好的对刀尺寸完成一批工件的加工,获得本工序孔的尺寸精度时,由于采用试切法对刀所花费的时间由批量中的每个工件分担,因此,采用试切法对镗削生产率的影响很小。但对于单件小批量零件孔的镗削加工来说,采用试切法对刀所花的时间对于孔加工生产率的影响则相当显著。此外,操作者的熟练程度对加工效率的影响也非常明显。研制一种镗削加工快速对刀装置,既能显著缩短刀具调整时间,又对操作者的技能水平无特殊要求,这就是本文所要解决的问题。
2快速对刀装置的设计
镗削加工时刀具对刀示意。可知,镗孔的加工尺寸(即对刀尺寸)是镗刀尖点a到镗杆中心距离的2倍,即ød1=2(ød/2+ab)(1)
则ab=(ød1-ød)/2(2)
由于已知式(1)中的镗杆直径ød,因此只要确定镗刀刀尖a到镗杆外圆表面在半径oa上的距离ab,就能确定镗孔的对刀尺寸ød1。但因ab的距离难以直接用量具或量仪测量,故无法直接根据式(1)确定对刀尺寸ød1。本文设计的镗削加工快速对刀装置可解决这一难题。
镗削加工快速对刀装置的设计,该装置由磁力v形块、绝缘垫、标尺支架、活动标尺、标尺锁紧螺钉、直流电源、对刀指示灯等组成。
利用磁力将装置中的磁力v形块固定在镗杆上,利用磁力v形块的对中作用,使镗杆的外圆中心对中在v形块两斜面的对称面上,用装配保证活动标尺位于磁力v形块两斜面的对称面上,以保证无论磁力v形块处在镗杆外圆的何处,都能确保活动标尺面通过镗杆外圆的中心轴截面,即保证活动标尺底面与刀尖zui高点的接触点位于刀尖a与镗杆中心o的半径连线上,从而利用活动标尺上标示的通用刻度值测量出ab的距离,再根据式(1)确定镗孔直径的对刀尺寸ød1;对某一特定镗杆还可根据镗杆的直径尺寸直接在活动标尺上标出所测刀尖zui高点的直径刻度值,这样就可直接给出镗孔直径的对刀尺寸ød1。因此,该镗削加工快速对刀装置既有性,又有通用性。
装置中采用标尺锁紧螺钉锁紧活动标尺,防止活动标尺在确定对刀尺寸后发生移动;磁力v形块和标尺支架之间用绝缘垫进行绝缘;当活动标尺与镗刀刀尖接触时,对刀指示灯亮,表示调整达到对刀尺寸(用直流电源为对刀指示灯供电)。
3快速对刀装置的使用
对于上述既可又可通用的镗削加工快速对刀装置,其使用时有两种调整情况。
当活动标尺所标出的刻度值是根据某一特定镗杆的直径直接标出所测刀尖zui高点的直径刻度值时,镗刀对刀尺寸的调整步骤是:预先调整对刀装置的活动标尺,使其刻度等于被镗孔的直径尺寸,然后用标尺锁紧螺钉锁紧活动标尺;用磁力v形块将预调好的对刀装置固定在镗杆的外圆表面上,仔细地调整镗刀刀尖使其与活动标尺底面接触,当镗刀刀尖调整到被镗孔的直径尺寸时,对刀指示灯将微微发亮,此时用镗刀锁紧螺钉锁紧镗刀,镗孔的对刀过程结束。
对于不同直径尺寸的镗杆,镗刀对刀时首*行预调:将磁力v形块固定在镗杆的外圆表面上,仔细地向下移动活动标尺,当标尺底面与镗杆外圆表面接触时,对刀指示灯将微微发亮,此时记下活动标尺的通用刻度值;以此刻度为起点,使活动标尺向上移动由式(2)计算得到的ab距离,然后锁紧活动标尺,预调过程结束。预调后重复第(1)种情况的调整过程,直至达到对刀要求。
4对刀装置的误差分析
(1)误差的产生
采用本装置对刀的理想位置是活动标尺底部c点与磁力v形块两斜面的对称轴截面上b点重合,但由于各种误差的存在,使活动标尺底部c点偏离理想位置b点而产生对刀误差,其中zui主要的原因是由于活动标尺与标尺支架孔采用间隙配合,使c点位置发生变动,影响对刀尺寸从而造成的对刀误差。
(2)误差的计算
设理想直径对刀尺寸为ød1,r=ød1/2,zui大对刀误差为δmax,则cd为实际对刀尺寸的1/2,ob=r=ød1/2,活动标尺与标尺支架孔的zui大间隙为δmax,可知
δmax=2(ob-cd)=2(r- √ )
r2- δ2max
则 δmax-2r=-2 √
r2- δ2max
δ2max- 4rδmax+4 r2=4r2- 4δ2max
因δ2max值很小可忽略不计,故
δmax≈ δ2max
r
(3)
根据式(3),对刀误差δmax与对刀尺寸的关系如图5所示,可以看出对刀误差δmax随着对刀尺寸r的增加而减小。
计算实例:如对刀尺寸r=10mm,活动标尺与标尺支架孔的zui大间隙δmax=0.01mm,根据式(3) , 则有 δmax=(0.01)2/10=0.00001 (mm)
通过上述计算可知,由活动标尺与标尺支架孔采用间隙配合所造成的对刀误差δmax与活动标尺与标尺支架孔zui大间隙δmax相比要小得多,足以满足对刀尺寸的精度要求。
5结语
在镗孔加工过程中,利用镗削加工快速对刀装置,可以显著减少调整镗孔对刀尺寸的时间。特别是在镗削同轴上的多个孔时,利用本对刀装置快速调整各孔的对刀尺寸,可以使多孔一起镗削加工,大大提高镗孔加工生产率。
(来源:《工具技术》)
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