数控车床自动钻孔的夹具

刘曙光

(威海职业学院 264210)

1 、引言

数控机床的原理是输入的加工程序后机床进行自动运行工作的。零件的加工程序包括了刀具和工件运动的轨迹、主轴的启动停止、转速的调整、切削用量、刀具的自动更换以及冷却液的开关等等，功能十分强大。经济型数控车床由普通车床发展而来，在数车上钻孔与在普车上钻孔并没有两样都是依靠在车床尾座上安装钻头，通过推动、转动尾座手轮进行钻孔。因为尾座没有自动进给功能，依靠手动纵向进给，造成操作者的劳动强度大、生产效率低，钻出来的孔的深度也不容易控制。用数控车床来加工此类型的批量产品，如果仍需付出大量的体力劳动，那就显现不了数控机床自动化程度高的特点。现在研究将钻头安装在刀架上利用刀架的自动转位和拖板能自动带动刀架的功能去实现自动钻孔。

2 、夹具的制作及其特点

根据目前使用较多的经济型数控车床的机械结构特点，现以我校目前自行设计改装的CK6136类型的数控车床为使用安装案例。该夹具名称为钻夹座，结构如下图1所示。

设计原理：

由于尾座本身不能作自动进给运动。要使钻夹头、钻头等实现自动进给 可借助数控车床本身自有的四工位刀架的其中一个工位，像安装刀具一样直接安装钻夹、钻头的夹具——钻夹座，以便纵、横伺服电机运动时带动作自动进给。

夹具的制作：

钻夹座由锥孔套1和基座2两大部分级成材料选用40Cr。用铣床先将夹具加工成形A、B面留精磨余量，划线、钻孔在车床上加工成4号莫氏锥度，留0.2mm的精加工余量，后安排热处理淬火，此时夹具的HRC可达到60~70以便提高其耐磨性。在内圆磨床上安排精磨内锥，以精加工后的锥孔为定位基准利用心轴，用V形铁找正锥孔轴线，在平面磨床上安排精磨A、B表面。为保证实际加工前能迅速地调整好夹具体的正确位置，制作时要注意保证锥孔的中心线与A平面的平行度小于等于0.02mm(主要控制安装后钻头轴线与车床主轴轴线在竖直面内的平行度)以利于找正钻夹座的侧面。B面为钻夹座的定位安装面距锥孔中心线的尺寸即是刀台安装面到车床主轴中心线的高度22mm，制作时应保证锥孔中心线与B面的垂直度在0.02mm内(主要控制安装后钻头轴线与车床主轴轴线在水平面内的平行度)。

3 、夹具的安装使用及拆卸

经济型数控车床多采用四工位自动转位刀架,CK6136也是四把刀具容量的自动转位刀架。刀具的安装与普通车床上的相同都是通过螺钉将刀杆压紧在刀台上进行安装。方法如下：将制作好的钻夹座安放在刀台的其中一个刀位，因夹具体与车床中心高等高，无需再作调整，此时只需用百分表对夹具体的A平面进行找正(保证钻头安装使用时钻头轴线与车床主轴轴线在竖直面内的平行度)找正后，将螺钉压紧，需使用的钻夹头或钻头直接装在钻夹座的锥孔内即可。

由于钻夹套总长比4号莫氏套短，不用时,可将钻夹座拆下，在工作台上轻触锥柄部分，则钻头或钻夹头就很容易从钻夹座卸下。钻头在刀台上安装后，钻头与车床工件的正确位置可通过对刀并输入给数控系统后予以确定，进给速度可由数控系统根据程序实现自动控制加工质量、生产效率比用手转动手轮钻孔明显提高。

4 、自动钻孔的实际运用

如图3所示柱塞工件的加工为例

1）原加工工序为:

工序1将棒料右端装夹在卡盘上；加工零件左端所有尺寸达到图样要求，切断（总长留余量0.2mm）。

工序2工件调头，夹φ16.8外圆靠在φ24.5mm肩台左端面定位夹于车床主轴卡盘上；车右端面，保证总长30.7mm。

工序3手动钻孔φ11mm，深度为16.6 mm。

工序4仍夹φ16.8外圆靠在φ24.5mm肩台左端面定位；用内孔车刀车内孔所有尺寸至要求；换外圆车刀车削φ17.6 mm外圆直径至要求。

如果在批量生产中，为了节省时间一般会先进行批量手动钻孔，然后进行工序4，这就使工件装夹的次数增加了，并且使生产效率低下、加工精度较难保证。

2）利用钻夹座进行自动钻孔工艺后的工序改进

工序1将棒料右端装夹在卡盘上；加工零件左端所有尺寸达到图样要求，切断（总长留余量0.2mm）。

工序2 定位与前面相同。用外圆车刀车右端面保证好总长的尺寸；同时车φ17.6 mm外圆直径；换φ11mm钻头钻深16.6 mm孔，换内孔车刀车内孔全部尺寸至要求。

比较改进前、后的工序安排可见，原来的2、3、4道工序被合为一道工序，减少了一次工件的装夹工作。原来2、3、4三道工序用时4.2min，合为一道工序后用时2.7min，节约了1.5min，批量生产效率明显提高30%~40%，而且钻孔的深度尺寸一致，质量稳定，在很大程度上减轻了操作者的劳动强度。

5 、结束语

运用此夹具，能完成钻孔的自动加工，而且还可通过更换不同钻头、刀具在车床上完成不同直径的钻孔、扩孔、铰孔的自动进给加工，不用时将钻夹座从刀台上取下也非常方便，不影响其它刀具的安装，在经济型数控车床上完成了标准型数控车床的工作。 “工欲善其具，必先利其器”，实现经济型数控车床钻孔自动进给的夹具虽然结构简单，但制作方便且非常实用，在很大程度上感轻了劳动者的体力付出并能起到提高生产效率的作用。 事实证明，只要我们日常能留意加工中那怕是点滴的改进，充分发挥数控车床自动加工的优势，必可在保证产品质量的同时，进一步提高生产效率，降低工人的劳动强度。

1《车工工艺学》机械工业出版社。

2《980TA系统说明书》广州数控设备有限公司。

3《金属材料与热处理》机械工业出版社。

4《车床数字控制》中国劳动出版社。