飞锤四轴钻加工装置的设计与应用

丁国全，储晓猛，杨建新

（1.海安职业教育中心校，江苏 海安 226600；2.江苏大学基础工程训练基地，江苏 镇江 212013）

柴油机R型燃油喷射泵的尾气排放，能达到欧洲Ⅱ标准，具有操纵力小、功率大、节省燃料、保证柴油机最佳扭矩特性和最低排放等优点。R901部件是其重要的组成部分（如图1所示），为日本引进产品的国产化生产项目。R901部件中的飞锤零件（如图2所示）是柴油机中重要的转子部件，其加工精度的好坏，影响着柴油机尾气的排放标准及其总体品质水平。飞锤零件2-Φ8mm孔及2-Φ6mm孔尺寸精度及位置精度要求较高，如果保证不了，将会给整机的装配带来不良后果。

图1 R901调速器部件图

图2 飞锤零件孔加工工序简图

两只飞锤零件组成一套，每月需生产4500套。因此，孔加工所采用的机床，就成为一个较为重要的问题。该道工序采用钻、扩、铰的加工方案。就钻削加工而言，采用数控机床加工，虽然效率有了明显提升，工作效率可提高到85%，但投资比较大；采用普通钻床加工，其为单轴机床，生产效率太低，平均的切削时间很少超过全部工作时间的30%。针对以上机床加工的劣势，我们设计制作了一简易四轴钻加工钻装置。下面以钻削加工为例，介绍该装置的结构及原理。

1 装置结构

该四轴钻加工装置主要由动力部件、钻模板部件、装夹部件及导向部件组成。四轴钻加工装置结构见图3。

图3 四轴钻加工装置结构图

2 工作原理及过程

四轴钻加工装置的原理，是通过齿轮的啮合来增加钻削加工轴的轴数，以满足同时加工4个孔的要求。通过二级齿轮啮合，输入轴和输出轴的转向没有发生变化，由于齿轮分支传动，变成了多根输出轴。四轴钻加工装置主要由以下部分组成：

2.1 动力部件

动力部件是实现切削加工主运动的关键部件，其主要由输入轴18、大齿轮23、输出轴组件29、小齿轮11等零部件组成。大齿轮23通过平键17安装在输入轴18上；小齿轮11通过圆锥销10固定在输出轴组件29上；输入轴及输出轴均安装在齿轮箱体14中，其中输入轴与钻床主轴孔相连，钻床主电机带动输入轴旋转，经大、小齿轮传动，可带动4个输出轴同时旋转，实现4个孔同时切削加工的主运动。

2.2 钻模板部件

钻模板部件分为左右两个部件，左侧部件由左钻模板4、Φ7.5mm钻模套5、Φ5.5mm钻模套30等元件组成，并固定在左安装座3上，右侧钻模板部件与左侧相同。钻头在切削加工过程中，首先通过钻模套5（30），以预防及纠正钻头的引偏现象，保证了被加工孔的位置精度。

2.3 装夹部件

装夹部件是用来安装零件的部件，也分为左右两个部件，以实现一对飞锤同时加工。左侧部件主要由左安装座3、压板32、双头螺栓33、螺母34及底板1组成。安装座3是预先设计好的装夹定位元件，采用一大平面（A面）一小平面（B面）对零件进行定位（见图2），共限制了5个自由度；选用螺旋压紧机构，采用压板32、双头螺栓33及螺钉34对零件进行夹紧。右侧装夹部件与左侧相同。

2.4 导向部件

底板1安装在机床工作台面上，用3根导柱2与齿轮箱体14和底板1上开设的孔作间隙配合，实现定位。在加工过程中，输入轴18在旋转时仅带动4个输出轴组件29旋转，而限制了动力部件的旋转。

3 使用注意事项

（1）在确定切削用量时，需要考虑到速比问题（大、小齿轮的齿数不相等），以保证能合理选择切削用量。

（2）由于生产数量较大，钻套容易磨损，选用可换式钻套。钻套本身应具有足够高的硬度和精度，以提高其使用寿命和零件的加工精度。

（3）钻头要定期修磨，切削刃要对称。由于飞锤零件Φ7.5mm孔和Φ5.5mm孔不处于同一平面，为避免切削时产生切削力不均，输出轴组件上的Φ7.5mm和Φ5.5mm钻头需要适当调整，以保证切削加工同时进行，提高系统刚性及稳定性。

（4）为提高零件的加工精度，导向部件在调整安装时，导柱、底板及齿轮箱体均应处于自由状态，以免产生错位现象。

4 结束语

经过使用，该四轴钻加工装置加工飞锤零件，能够满足设计要求，做到了一次装夹，一次切削加工成形，获得了较高形状和位置精度。该装置结构简单，方便实用，有效地减少了辅助时间，提高了生产效率，同时也使零件质量有所保证，使零件具有互换性，易于装配，减轻了操作者的劳动强度，相信在日后的加工生产中，不断地加以改进，定能取得更大的效果。

[1]侯志坚，王晓琴.一种专用多轴钻床的设计与制造[J].机床与液压，2006，(2)：93-94.

[2]侯红叶，贺旭光，刘建强.磁选机铝端盖连接孔钻模的设计与加工[J].矿冶，2008，17(2)：104-106.

[3]陈榕林，张 磊.巧改机床[M].北京：中国农业机械出版社，1985.