车床飞刀加工六角螺栓头

戈建清

摘 要：在机械装拆的过程中，六角头的损坏率及修复是常见的。本文通过介绍正六边形螺丝头在车床上的加工，解决了车床加工多边行零件的工艺和装置难题。

关键词：正六边形 多边形装置加工 六角螺丝头

中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0053-02

1 问题提出

在机器设备的工作过程中，机械出现故障是常见的。要保证机械的正常工作，维修与抢修工作必须及时到位。在维修或抢修装拆过程中，有的购买不到或因抢修时间紧来不及购买的，只有通过加工或修配来保证机械设备的使用。六角头螺栓头在车床上按传统的方法加工，其技术难度大，亦无法完成，而六角螺栓头是多边形工件，与一般轴类的加工方法不同，且不能同时一次进给切削加工出六个边；要解决六角螺栓头的六条边，能同时一次加工出来的目的，达到提高六角头加工效果，满足维修与抢修时间上的需要，必须改变传统的加工方法。

2 解决方法

要使六角头工件在车床上进行加工，达到能同时一次加工出六条边的这一要求，必须使刀具、工件作旋转的运动，刀具旋转轨迹圆与工件直径圆在相互旋转中两圆相切，产生切点，切点是按一定规律均布在工件的圆周上，切点的多少与参与放置的刀具数量有关，与刀具和工件相互转速比有关。

假定刀具与工件传动比是3∶1，参与加工的刀具数量为两刀把车刀，刀尖轨迹圆半径相等，当工件转1/3转时，两把车刀也转一转。在工件的圆周1/3处，加工出两条相邻的六角边。再转过1/3转，同样，加工出另两条相邻的六角边，最后的1/3转，两把车刀便把工件分割，加工出六边相等的正六边形六角头来，为达到这一要求，实现六角头的加工，就要使车刀的旋转（主动轮）与工件（被动轮）传动符合3∶1的传动比要求，其传动关系计算，可根据单杆车床（即无走刀箱，只有丝杆的车床）加工螺纹螺距，用单式挂轮搭配的计算方法，求出刀具与工件（六边形六角头）传动比和搭配齿数关系，其单式挂轮搭配式的计算方法是：传动比i=工件螺距/丝杆螺距=主动轮Z2/被动轮Z2。假如工件螺距为2 mm。车床丝杆螺距6 mm，传动比i=2/6=1/3=1×20/3×20=20/60。

要使加工六角螺栓头方法与单杆式车床加工螺纹的方法一样进行加工，必须保证刀具与工件的旋转运动按一定的传动比关系，如3∶1动比关系，并使刀具旋转方向与工件旋转方向相反，要达到这一要求，主动轮与被动轮之间用另一只介轮调整主动轮与被动轮齿合距离（中心距）和改变被动轮的旋转方向，使刀具（主动轮）与工件（被动轮）运动方向相反，达到实现切削加工的目的。

3 设备改造

装置由刀盘和变速装置组成。如图1所示。当车床主轴带动刀盘2时，经万向节3传给主动轮轴（花键轴4）旋转。花键套上安装主动轮9齿数为20齿，被动轮齿12为60齿，按传动比3∶1要求搭配传动，主、从两轮之间安装一个可调节介轮，其齿数固定，目的是改变刀具与工件之间运动方向，达到切削加工的目的，和调整主、从两轮间齿合距离。空心的被动轮轴13方便长度规格不一的六角头螺纹工件的装夹，靠近刀盘的一端安装一个自动定心三爪卡盘19夹持工件20。当加工多边形六角头工件时，装置安装在车床的小刀架座上，刀盘2旋转经万向节传给主动轴（即花键轴）旋转，花键轴4上的花键套5便带动主动轮9旋转，再由介轮11传给被动轮12和被动轴13，被动轴13带动自动定心三爪卡盘19，自动定心三爪卡盘19夹持工件20，以传动比3∶1关系传动，即是刀具转三转而工件转一转，从而达到解决六角头的加工目的，万向节3作传动联接和花键轴4与花键套5配合设置，使装置在加工过程中，可作纵横向进给，控制背吃刀量和尺寸大小，适应各种规格六角头的加工。

4 操作过程

首先把车配的螺丝按尺寸和要求、数量多少加工好，然后把辅助装置装在小刀架座上固紧。配件正六边形螺丝头，用铜片包护螺纹夹在从动轮轴上的三爪卡盘上，防止夹伤螺纹。主动轮上与被动轮的传动比按3∶1的关系搭配好，调整介轮与主从两轮齿哈距离。夹在车床上三爪卡盘刀具间夹角θ=180°两把刀。刀具伸出刀盘外长为20 mm。刀具材料采用高速钢（W18Cr4V）或YT5合金车刀。刀具偏角几何角度；主偏角Kr=90°偏刀，后角α=6°，前角r=0-15°，副偏角（Kr=6°）刀盘的另一端与方向节相联接。使装置与车刀一样能作纵横进给运动。而控制尺寸又不影响装置主动轮轴旋转达到加工的目的。当刀盘转动时。中滑板慢慢移动装置横向进给。使工件与刀具轻轻相接触。然后大溜板移离刀具，根据正六边形对外接圆直径与对边距的尺寸。（即25.4 mm-22 mm=3.4 mm）之间加工余量。在中拖板刻度盘里。按刻度值横向进给背吃刀量3.4 mm/0.05 mm=0.05 mm×2=34小格。大拖板进给纵向试切，测量对边距尺寸是否符合要求，修改背吃刀量后，一次加工完成。加工出来正六边形的边平面存在有凹面状的缺点，但这种曲率半径很大，因此，车削出来的正六边形零件的曲面近似平面。其曲率误差可按下式方法计算出：

D=OA-OC

其中：D为多边形边平面曲率误差值（mm）；OA为刀尖半径（mm）AB为多边形的每边的长度（mm）。

如装置刀盘刀尖半径为100 mm，AB=12.7 mm，求出曲率误差值D：

D=OA-OC=OA-

MM

经计算多边形六角螺栓头边平面的曲率误差为0.2 mm，与规定尺寸22-0.2×2=21.6 mm，少0.4 mm，与原配件对边距22 mm，检测比较，对边距也是21.6 mm，完全符合装拆工具使用。要求较高的六角螺栓则用锉刀轻轻修整平直。使之达到要求，使用时要注意正确分布刀具与刀具之间的角度，同时各刀尖在同一旋转圆周上，否则将影响零件的加工精度。

5 实践效果

多边形装置的使用，大大提高了正六边形螺丝头加工效率。如一个外接圆直径Ф25.4 mm，对边距22 mm的六角螺栓头，刨削加工一边要5分钟，人工锉削加工要10 min，加工完成一个六角螺栓工件，刨削与人工锉削的时间分别为30 min和60 min。而飞刀铣削六角螺栓头装置，加工完一个六角螺栓头只用了5 min，但飞刀铣削六角螺栓装置能同时一次加出六角头的六个边，且背吃刀量一次进给加工完成，既保证机械抢修时间和人身的安全，又提高六角螺栓头的生产效率，其工效是刨削加工6倍，人工锉削的12倍，而且减轻人的劳动强度，使抢修的机械得到及时的解决，从而确保机械维修与抢修顺利进行。

参考文献

[1] 机械工业版技师考评培训教材编审委员会编.车工技师培训教材[M].北京：机械工业出版社，2001（4）.

[2] 技术公式手册[M].北京.科学出版社.

[3] 陈家芳.车工计算手册[M].机械工业出版社，1988（12）.