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自动化钻攻中心的结构设计


0    引 言
螺纹加工在机械制造中占有重要地位,而对于小尺寸的内螺纹,攻丝几乎是唯一有效的加工方法。攻丝是机械零部件制造、安装及整机装配过程中必不可少的一个加工过程。虽然在不少工作现场人们也能用钻床达到目的,但存在过程繁琐、质量不高、易出事故等弊端。随着加工中心的出现,数字化的高速车、铣、钻孔等的加工效率大幅度提高,而攻丝加工的方式和技术没有突破,攻丝加工更加成为机械加工中的瓶颈。因此,研制自动钻孔攻丝机,提高钻孔攻丝加工的效率、精度和工件生产批量具有比较重要的意义。本文目的就是完成一台自动化钻孔攻丝机的总体结构设计,完成对40Cr金属材料工件进行
4.2 mm内孔和M5内螺纹加工(其余工件特征表面的加工均已完成)的专用设备。待加工零件如图1所示。
1    设计过程
专用自动化钻攻中心结构设计内容主要包含三个部分:机械结构、液压系统和电气控制。本文将对这三部分内容展开设计和说明。
1.1    机械结构
1.1.1    方案分析和选择
方案一。设计一根主轴和一个小三爪卡盘连接,工件固定在三爪卡盘上进行旋转,钻头和丝锥固定在十字工作台上,进行X和Y方向移动来完成加工。遇到的问题是:丝锥和钻头用V形块进行定位,然后在上方用压板压紧,结果 发现不易实现。因为钻头和丝锥是用来加工同一个孔,它们的中心线等高度必须一致,而4.2 mm钻头和M5丝锥直径不同,所以需要V形块的高度也不相同,从而导致V形块部分安装和调整极其麻烦。如果工件旋转中心线没有和钻头中心线重合,那么会导致加工孔径偏斜,从而在攻丝过程中很容易产生受力不平衡而导致丝锥断裂。
方案二。将工件安装于固定高度V形块上,V形块安装于十字工作台上,工件定位夹紧,十字工作台进行X和Y方向移动。钻头和丝锥装夹于两个不同的钻夹头,固定钻夹头的安装位置,旋转钻夹头来加工内孔和螺纹。这样只需要保证两个钻夹头中心线等高度,就可以实现钻头和丝锥中心线等高。相比于上一种方案,方案二设计结构更加简单合理,而且可以更换其它更多不同尺寸的钻头和丝锥而具有相同中心线高度,就可以加工不同尺寸工件的孔径和螺纹。如果钻头和工件中心线没有重合,只会导致孔的精度有偏差而不会产生受力不均、丝锥断裂的情况。
通过对比两种方案,本文选用方案二。利用十字工作台来控制工件的位移、钻头和丝锥的旋转来加工零件,机械结构可以分为十字工作台和刀具旋转运动两部分。

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2    结 语
专用自动化钻攻中心的总体结构设计是围绕机械结构、液压系统和电气控制三个方面展开的。该机具有集成化和自动化程度高、专用性强、结构简单、可操作性强等优点,不仅能加工本文所述的待加工工件,而且能根据不同的待加工工件尺寸,人工调整工装夹具、刀具直径及安装高度,解决其它螺纹加工问题。总之,专用自动化钻攻中心设计不仅能解决企业螺纹加工问题,而且必定会朝着“高、精、尖”方向迅猛发展,为人类工业进步添砖加瓦。

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