一种新型钻具的设计

■鸡西煤矿机械有限公司（黑龙江 158100）陈长忠

1.问题的提出

我公司是采煤机专业生产厂家，在采煤机的牵引部壳体、主机壳体及电控箱壳体中，有很多螺纹孔处在两层板中间，螺纹孔正上方有实体遮挡不是开放空间，螺纹孔的下层板中没有钻透的盲孔，具体结构如图1箭头所指处。

如果考虑在工件的上方加工这些螺纹孔，由于螺纹孔的正上方有实体遮挡，钻孔刀具无法到达孔中心位置，导致无法加工；如果在工件的下方加工这些螺纹孔，由于螺纹孔没有钻透，也无法加工。在实际工况中要加工这种螺纹孔，孔数量少且M8时，手电钻的加工效率就很低，甚至无法加工。然而采煤机的三大壳体上这种螺纹孔大多为M12，数量15个左右，这些螺纹孔的加工成为了一道难题。领导非常重视此事，要求尽快拿出螺纹孔的加工方案。我们接到任务后，立即深入生产一线进行了大量的现场调查，与车间生产操作者进行广泛的交流和沟通，研究钻床的结构性能，再结合产品结构分析，认为要解决这一加工难题，须采用“L形”主轴，为此需要设计与钻床配套的L形钻具。

图1

2.L形钻具的设计

设计前分析：我公司钻床种类很多，有Z3050、Z3063、Z3080和RFh－75等，考虑到Z3080是使用最普遍的钻床，厂里数量很多，它的主轴箱水平移动距离为2000 mm，主轴端面至底座工作面距离最大为2000 mm，最小为550 mm，摇臂升降距离为100 mm，此钻床加工范围大，适合加工类似采煤机这样的大壳体，因此设计的L形钻具对应的机床选择Z3080。

产品结构上有的螺纹孔距离端面很近，有的距离端面很远，在设计时首先要考虑L形钻具的加工深度（图2a中的L尺寸），如果L尺寸很长，钻具的刚性就差，在加工中容易产生振动，就要考虑使用加强筋，以防止在加工时的振动；如果设计的过短，钻具就不具备较好的通用性。另外，我公司产品的螺纹孔大小不一，主要有M6、M8、M10和M12几种，要求在此钻具上能全部加工。

综合以上分析，设计了如图2a所示的L形钻具，图2b、图2c分别为钻具的局部放大图。根据采煤机此类壳体的螺纹孔距端面尺寸距离，以保证设计的钻具能涵盖所有壳体，最终确定L长度为1000 mm，采用两根加强筋，该加强筋不仅能减少加工中的振动，同时也为此钻具的整体刚度起到了不可缺少的作用。支承体的上端开有切口便于联接钻床的套筒，图2b调整垫6设计有多种规格以便调整两带轮的中心线在同一水平面上，图2c芯轴1设计有4种规格，经调换芯轴可以分别加工M6、M8、M10和M12螺纹底孔。

3.L形钻具使用及工作原理

钻具在使用时，将要加工的工件平放在工作台上，将Z3080摇臂钻床的套筒伸出约350 mm，将钻具的主轴放进钻床的主轴莫氏圆锥孔内，联接需紧密可靠，同时将L形钻具图2a的支承体2带开口部分卡在摇臂钻床的套筒上，通过图2a螺栓4将整个钻具图紧固在钻床上，根据要加工螺纹孔的大小换上合适的心轴，将钻头插入到心轴孔中，拧紧图2c中的螺母5，将钻头卡紧在心轴1中。将钻头调到要加工孔位置的正上方，开动钻床，钻床主轴旋转，由钻床主轴带动钻具主轴旋转，由图2b中的键10带动大带轮旋转，然后通过带传动带动小带轮旋转，然后通过图2c中的键4带动心轴转动，从而带动钻头旋转，完成整个钻孔工作。

图2

安装使用注意事项:安装轴承时涂以钙基润滑脂，以V带轮转动灵活为准，安装时通过图2b调整垫6使两带轮的中心线（即V带中心线）在同一水平面上。

4.结语

目前，该钻具已经全面投入使用，可以覆盖我公司所有采煤机壳体的加工。采用L形钻具加工的工件，加工精度完全达到了设计要求，大幅提高了生产效率，降低了制造成本，为新产品的研发提供了可靠保证，并且为以后类似结构工装的设计和改进奠定了基础，为解决这种普通钻床无法加工的结构提供了可行方法，值得推广使用。

[1]袁哲俊，刘华明.刀具设计手册[M].北京：机械工业出版社，l999.

[2]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2003.