謝 峰

(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011)

0 引 言

隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，[1]在數(shù)控銑削加工中，會(huì)遇到不同形狀的工件，為滿足加工要求，在工件裝夾時(shí)需要找到基準(zhǔn)面進(jìn)行定位。如果被加工表面與基準(zhǔn)面平行時(shí)，在找正的時(shí)候，一般采用墊塊對(duì)工件進(jìn)定位或者是直接將工件放在平口鉗中進(jìn)行定位；如果被加工表面與基準(zhǔn)面不平行時(shí)(或者是不規(guī)則平面)，現(xiàn)有技術(shù)常用的是直接使用百分表進(jìn)行找正，同時(shí)也有其他很多方法，但是定位精度較低，使用百分表找正時(shí)，精度較高但效率較低。經(jīng)過長(zhǎng)期機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)，在使用百分表進(jìn)行找正時(shí)速度慢、效率低，從而影響加工效率。

針對(duì)找正時(shí)速度慢、效率低的問題，設(shè)計(jì)制作一種平面找正裝置，目的是解決在機(jī)械加工中遇到的不規(guī)則零件時(shí)，能快速實(shí)現(xiàn)找正和裝夾，降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工效率，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 問題的提出

1.1 常見不規(guī)則零件

如圖1所示，三個(gè)零件為常見的底面不規(guī)則零件，在進(jìn)行機(jī)械加工前需要使用夾具進(jìn)行找正后加緊，如果直接使用百分表進(jìn)行找正比較浪費(fèi)時(shí)間，影響加工效率。

圖1 不規(guī)則零件

2 典型零件分析

圖2所示該零件是焊接技能大賽賽題中的其中一個(gè)零件，該零毛坯為管材，使用線切割在直徑位置一分為二件半圓形狀，根據(jù)焊接工藝安排和零件圖紙要求，需要在兩個(gè)切割面上使用數(shù)控銑床銑出30°的坡口。

圖2 工件圖

經(jīng)過分析圖紙可知，零件兩端面有平行度誤差要求，端面對(duì)圓柱體有垂直度要求，這兩項(xiàng)技術(shù)要求在線切割時(shí)要嚴(yán)格控制。加工表面對(duì)端面有垂直度要求，這項(xiàng)要求在銑床加裝夾工件時(shí)要進(jìn)行找正。此工件的難點(diǎn)在于如何快速的裝夾找正[2]。如果是單件的生產(chǎn)，可以采用平口鉗裝夾，然后使用百分表或找整盤在加工平面上取3個(gè)以上的點(diǎn)進(jìn)行找正，確定好工件在坐標(biāo)系的位置以后就可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的銑削加工了。如果找正位置錯(cuò)誤，會(huì)出現(xiàn)一邊銑削正常，而另外一邊銑削錯(cuò)誤或出現(xiàn)銑削不到的情況而產(chǎn)生廢品(見圖4所示)。如果是小批量加工，采用每次加工前要進(jìn)行幾次的位置找正的話，加工效率會(huì)很低，因?yàn)檎艺ㄙM(fèi)的時(shí)間或許要大于工件的加工時(shí)間。

圖3 工件的毛坯 圖4 廢品工件

2 設(shè)計(jì)思路

一般的平面找正方法是通過安裝在銑床主軸上(或工作臺(tái))的百分表對(duì)加工平面進(jìn)行找正，至少要找三個(gè)點(diǎn)的位置才能確定加工平面是否與機(jī)床主軸是否垂直。在找正這三個(gè)點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)，一般采用敲擊法進(jìn)行調(diào)整，往往在第一點(diǎn)位置確定后，在調(diào)整第二點(diǎn)、第三點(diǎn)時(shí)，由于工件不能夾的太緊，敲擊時(shí)已經(jīng)確定的位置會(huì)發(fā)生變化，所以要經(jīng)過多次的敲擊調(diào)整才能確定工件的位置。根據(jù)三點(diǎn)確定一個(gè)平面原則，可以考慮設(shè)計(jì)一個(gè)能安裝在立式銑床銑床主軸上，確保和機(jī)床主軸垂直的一個(gè)平面裝置，以這個(gè)平面和被加工表面進(jìn)行貼合，以達(dá)到加工表面和找正裝置平面快速平行的方法進(jìn)行找正。這個(gè)方法效率高，適用各種不規(guī)則底平面工件的裝夾找正。

3 實(shí)施過程

3.1 確定加工方案

(1) 如圖5所示，導(dǎo)向軸的加工可以采用平臺(tái)車床或數(shù)控機(jī)床完成加工。導(dǎo)向軸為普通的階臺(tái)軸零件，導(dǎo)向軸的加工技術(shù)要求：①確保兩個(gè)階臺(tái)一定要同軸，要在一次裝夾中完成;②軸的尺寸公差較小，一定按照公差進(jìn)行加工。

圖5 導(dǎo)向軸

(2) 如圖6所示，導(dǎo)向套的加工分為車床和銑床加工共同完成。首先在車床上完成內(nèi)臺(tái)階孔、外圓及外圓錐體的加工，在銑床上完成螺釘孔和平面臺(tái)階的銑削。導(dǎo)向套的技術(shù)要求：①導(dǎo)向套的階臺(tái)內(nèi)孔要同軸，尺寸按照?qǐng)D紙要求完成;②導(dǎo)向套的底平面應(yīng)與工件軸線垂直。

圖6 導(dǎo)向套

(3) 如圖7所示，靠模板的加工在銑床上加工完成即可，加工相對(duì)簡(jiǎn)單?？磕０宓募庸ぜ夹g(shù)要求：① 靠模板的底平面應(yīng)與導(dǎo)向套配合的平面垂直；② 靠模板的底平面不允許凸起。

圖7 靠模板

3.2 零件加工工藝

(1) 導(dǎo)向軸的加工工藝

車：選擇毛坯直徑Φ16 mm，長(zhǎng)度為70 mm的圓鋼。粗精加工Φ10外圓，長(zhǎng)度50 mm至圖紙尺寸要求，倒鈍。掉頭裝夾找正，粗精加工Φ14外圓，長(zhǎng)度15 mm至圖紙尺寸要求，倒鈍。如圖8所示。

圖8 導(dǎo)向軸 圖9導(dǎo)向套

(2) 導(dǎo)向套的加工工藝

車：選取毛坯直徑Φ32 mm，長(zhǎng)度35 mm的圓鋼。粗精加工Φ14 mm，10 mm內(nèi)孔、長(zhǎng)度至圖紙要求，粗精加工Φ30 mm外圓至尺寸。掉頭裝夾，找正。粗精加工Φ20 mm外圓長(zhǎng)度10 mm至圖紙尺寸要求，車圓錐體控制大端直徑Φ25.1 mm，倒角倒鈍。

銑：裝夾Φ20 mm外圓，銑削寬度為20 mm深度3 mm臺(tái)階至圖紙要求，鉆孔，攻絲。如圖9所示。

(3) 靠模板的加工

銑：選取1 210×32×18的板材，銑削輪廓銑削20 mm寬30 mm長(zhǎng)深度3 mm的內(nèi)輪廓，鉆削螺紋定位通孔，銑削彈簧定位凸起。銑削斜面。以上平面為基準(zhǔn)，銑削底平面以及沉頭螺釘孔。如圖10所示。

圖10 靠模板

4 平面找正器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

如圖11所示，該找正器包括導(dǎo)向軸、導(dǎo)向套、彈簧、靠模板，所述導(dǎo)向軸為階梯軸，導(dǎo)向套內(nèi)設(shè)置有與導(dǎo)向軸的外徑相配合的階梯孔，所述導(dǎo)向軸從階梯孔穿出，所述基準(zhǔn)板上設(shè)置有與導(dǎo)向套下端直徑相配合的凹槽，所述導(dǎo)向套固定在基準(zhǔn)板上，所述彈簧設(shè)置在導(dǎo)向套中并位于導(dǎo)向軸與基準(zhǔn)板之間，所述彈簧呈壓縮狀態(tài)，所述導(dǎo)向軸和導(dǎo)向套的軸線重合并垂直于基準(zhǔn)板。

圖11 平面快速找正器裝配圖1.導(dǎo)向軸 2.導(dǎo)向套 3.彈簧 4.螺釘 5.基準(zhǔn)板 6.凹槽 7.導(dǎo)向凸起

利用內(nèi)六角緊定螺絲將基準(zhǔn)板固定在導(dǎo)向套上，而且螺釘設(shè)置為對(duì)稱兩個(gè)，設(shè)置在導(dǎo)向軸的兩側(cè)，便于作用力能分布均勻。

在裝配固定過程中，基準(zhǔn)板中間內(nèi)槽有凸起，便于固定彈簧，防止導(dǎo)向軸與基準(zhǔn)板之間的彈簧發(fā)生不同軸而卡死，還能起到限位的作用。

該裝置包括導(dǎo)向軸、導(dǎo)向套、彈簧、基準(zhǔn)板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過導(dǎo)向軸裝入刀柄，再將刀柄裝入機(jī)床主軸[3]，手動(dòng)將工件被加工表面與找正器基準(zhǔn)板下表面貼合，再安裝百分表對(duì)工件被加工表面進(jìn)行精確找正，使用靈活方便，能夠快速對(duì)工件進(jìn)行找正，提高工作人員的工作效率。

5 平面快速找正器使用方法

將導(dǎo)向軸1裝入刀柄中并固定于機(jī)床主軸上[4]，起到固定和導(dǎo)向的作用，如圖12所示；導(dǎo)向套2內(nèi)設(shè)置有與導(dǎo)向軸1的外徑相配合的階梯孔，所述導(dǎo)向套2起導(dǎo)向作用；所述導(dǎo)向軸1從階梯孔穿出，所述基準(zhǔn)板5上設(shè)置有與導(dǎo)向套2下端直徑相配合的凹槽6，所述導(dǎo)向套2固定在基準(zhǔn)板5上，所述彈簧3設(shè)置在導(dǎo)向套2中并位于導(dǎo)向軸1與基準(zhǔn)板5之間，所述彈簧3呈壓縮狀態(tài)，起到緩沖的作用；所述導(dǎo)向軸1和導(dǎo)向套2的軸線重合并垂直于基準(zhǔn)板5。

圖12 平面快速找正器安裝

使用時(shí)，首先將找正器的導(dǎo)向軸1裝入刀8柄，再將刀柄8裝入機(jī)床主軸9，保證了機(jī)床軸線與導(dǎo)向軸1、導(dǎo)向套2的軸線重合并與基準(zhǔn)板5垂直，從而確?；鶞?zhǔn)板5底面與水平面平行；在進(jìn)行找正時(shí)，先將工件10放入平口鉗11鉗口中，使用機(jī)床手輪將機(jī)床主軸9向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)找正器的基準(zhǔn)板5下表面快要接近工件10時(shí)，手動(dòng)將工件10被加工表面與找正器基準(zhǔn)板5下表面貼合，此時(shí)將平口鉗11進(jìn)行預(yù)加緊狀態(tài)，保證位置不變，然后使用機(jī)床手輪將機(jī)床主軸9抬起，安裝百分表可以對(duì)工件10被加工表面很快的進(jìn)行精確找正，再將工件10夾緊，完成找正過程。

6 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)平面找正器的使用發(fā)現(xiàn)，該找正器使用時(shí)，導(dǎo)向軸與導(dǎo)向套之間容易出現(xiàn)卡死的情況，而且在長(zhǎng)時(shí)間的使用時(shí)，兩者因磨損而出現(xiàn)誤差，致使該找正器不能很好地快速精確對(duì)平面進(jìn)行定位。經(jīng)過再次改進(jìn)，增加導(dǎo)向套與導(dǎo)向軸的接觸面積，將導(dǎo)向套的套筒增高，從而減小誤差。另外根據(jù)工件的大小適當(dāng)多做幾種尺寸的靠模板，滿足大小尺寸不同零件的找正。

在機(jī)械制造業(yè)中，加工零件的找正方法、找正的儀器有很多種，有較先進(jìn)的，也有較傳統(tǒng)的，不論采用哪種找正方法，找正目的均是一致的，使機(jī)床明確刀具與工件的相對(duì)位置。在加工過程中，我們也應(yīng)該根據(jù)具體的實(shí)際零件、具體的條件，合理的選擇正確操作方法，采用在實(shí)際操作中保證精度、方便、快捷地選用平面找正器的方法。