车床钻孔攻螺纹加工方法及工装设计

周升霞66

车床加工时， 零件连续转动， 相对其他机床加工效率较高。但是对于零件较小、数量较多的情况，反复在卡盘上安装与拆卸零件，辅助时间较长，相对效率下降。为缩短辅助时间、提高加工效率，研究设计将刀具安装在卡盘上连续转动，零件仅作进给运动，更换零件时，刀具可以继续转动，且更换零件简单方便、时间短。

　　某公司加工一批六角螺母零件，规格M20，需要钻孔、攻螺纹，采用将钻头或丝锥安装在卡盘上进行切削运动，零件安装在刀架上进行进给运动的方法，取得了较好的效果。

螺母结构分析及加工特点

　　该螺母材料是45钢， 毛坯为冷锻坯料，内孔留2mm加工余量， 外六方轮廓尺寸基本均匀，无需加工。加工时需要先去除内孔2mm余量，然后用丝锥攻螺纹完成。用车床加工螺母丝扣是将单个螺母卡在三爪自定心卡盘上，然后用车刀加工内孔及丝扣，或将钻头、丝锥安装在车床尾座上，用钻头钻孔，用丝锥加工丝扣。采用上述两种方法，都是将单个螺母毛坯安装在卡盘上，螺母转动，车刀或钻头（丝锥）作进给运动，反复操作，耗时耗力，加工效率低。为提高加工速度， 研究决定设计简单工装，将钻头或丝锥安装在三爪自定心卡盘上，作回转运动，而待加工螺母安装在工装上，作进给运动，构成加工模式。

钻孔方式及工装的设计使用

　　依据钻头或丝锥旋转、螺母进行进给运动的思路，将钻头或丝锥安装在三爪自定心卡盘上，设计简易工装，待加工螺母安装在工装里， 将工装安装在刀架上，由刀架进行轴向移动，实现进给运动。钻孔方式和工装设计如图1所示。


图1 钻孔方式及工装设计简图
1.车床卡盘 2.钻头 3.支撑弯板 4.刀架 5.联接板
6.联接螺栓 7.紧定螺栓 8.待加工螺母 9.底板
10.前端板  11.钻套 12.上盖板
　　安装螺母的工装由支撑弯板3、联接板5、联接螺栓6、定位螺栓7、钻套11、上盖板12、前端板10和底板9等组成。支撑弯板3安装在车床刀架上，联接板5两侧加工长孔，由联接螺栓6与支撑弯板联接。由于存在长孔，联接板可以在支撑弯板上上下移动，确定加工位置，紧定螺栓7安装在上盖板12上，待加工螺母安装到工装里后，拧紧螺栓，将其锁住。钻套11安装在前端板里，用于引导钻头或丝锥，保证加工准确。钻套采用45钢材料，淬火处理，以保证耐磨性。上盖板12、前端板10、底板9和联接板5等采用焊接方式组成整体。其宽度等于待加工螺母的六角最大尺寸。

　　加工前，先将钻头安装在三爪自定心卡盘上锁紧。然后将支撑板3安装在车床刀架上，锁紧。将工装安装到支撑板上，找平，将联接螺栓拧上， 稍稍拧紧一些。

　　首件加工，将待加工螺母从侧面放到工装里，以不超过工装宽度为宜，拧紧紧定螺栓7，将螺母固定。找正。上下移动联接板5，垂直车床轴线移动刀架中滑板，确定钻套中心与车床回转中心的位置，确认两者重合后，拧紧联接螺栓6，锁紧滑板，找正结束。加工开始，主轴带动钻头旋转，向前轴向移动刀架小滑板，钻头通过钻套引导开始钻孔操作。钻头透过联接板上的孔后，确定钻孔结束。向后移动刀架小滑板，钻头离开工装，松开紧定螺栓7，从侧面放入第二个螺母，首件螺母被挤出。再次拧紧紧定螺栓7，锁紧螺母。移动刀架小滑板，第二次加工开始。整个加工过程钻头始终保持旋转，仅是刀架作轴向移动，由于首件加工找正已完成，后续加工无需找正过程，大大提高了加工效率。

丝锥攻螺纹工装设计

　　在攻制内螺纹时，为防止由于机床丝杠与丝锥之间产生的传动误差，造成螺纹乱扣现象的发生，设计专用攻螺纹工装卡头，如图2所示。


图2 丝锥攻螺纹工装设计简图
1.丝锥 2.钻套 3.紧定螺栓 4.卡箍 5.圆柱销
　　卡箍4一端安装在三爪自定心卡盘上， 另一端里孔安装钻套，它既是钻套的安装套，又是钻套的导向套，两者配合为小间隙配合。在卡箍上轴向穿透加工长孔，用以与圆柱销5配合使用。钻套用于夹持丝锥，该零件采用45钢材料，淬火处理。圆柱销5与钻套为过盈配合，起到带动钻套旋转作用，并与卡箍上长孔相配合，能使钻套存在4mm的轴向窜动，用以消除传动误差，防止乱扣。紧定螺栓3主要起紧固丝锥作用。

　　攻螺纹套扣加工时， 首先卸下钻头，将攻螺纹工装卡头安装在三爪自定心卡盘上，锁紧。安装在刀架上的工装位置保持不变，将准备攻螺纹的螺母送入工装中，拧紧图1中的紧定螺栓7，即可攻螺纹。主轴带动丝锥转动，刀架向前移动，当丝锥的切削部分穿过螺母以后，主轴反转退刀，刀架向后移动，第一个螺母攻螺纹完成。接着送入第二个螺母，同时挤出第一个螺母，重复上述操作，如此循环即可。

结语

　　同样的车床加工方式， 利用简单工装，改变刀具和零件的安装位置，实现了刀具作切削运动、零件作进给运动，加快了切削速度，简化了操作程序，省力省时，加工效率大为提高。