武敬翔 劉紅揚(yáng) 董書寧

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 遼寧 沈陽(yáng) 110000

引言

現(xiàn)階段電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的高精度孔精修問(wèn)題都是需要精修的。隨著加工生產(chǎn)的需要，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高。手動(dòng)無(wú)法保證精度，使用機(jī)用鉸刀[1]存在二次找正和損壞線圈的問(wèn)題。針對(duì)企業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題，根據(jù)浮動(dòng)鏜刀加工原理[2]，研制了一種手動(dòng)精校裝置。

解決了現(xiàn)有技術(shù)的打孔裝置，無(wú)法對(duì)打孔位置進(jìn)行方便的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致鉆孔裝置的使用不方便，所以都在積極設(shè)計(jì)小巧精煉的鉸刀工藝裝置來(lái)提高設(shè)計(jì)精度。該裝置采用純機(jī)械式手動(dòng)加工，手動(dòng)絞削方式不僅可以提高效率，還可以更加個(gè)性化滿足一些特殊工作設(shè)備的要求，同時(shí)也滿足了節(jié)能減排的需求。

1 大直徑高精度孔的手動(dòng)精校裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 總體方案構(gòu)想

為了解決電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)遇到電機(jī)殼體大直徑高精度孔精修問(wèn)題，既要防止加工應(yīng)力使工件發(fā)生變形，又要保證加工精度，決定根據(jù)浮動(dòng)鏜刀原理，采取手動(dòng)加工的形式。兩端都有切削刀，在對(duì)稱方向同時(shí)進(jìn)行切削，可以消除因背向力對(duì)鏜桿的影響而產(chǎn)生的加工誤差。

1.2 裝置設(shè)計(jì)

精校裝置整體為圓柱構(gòu)架，由一個(gè)中間主絲杠﹑一個(gè)外部圓筒套件﹑一個(gè)鉸刀裝置﹑一個(gè)含有螺母的固定絞杠裝置組成。中間絲杠用于連接刀具和帶動(dòng)刀具進(jìn)行進(jìn)刀退刀，套筒部件用于與電機(jī)外殼相連，支架裝置用于固定，固定絞杠裝置用于退刀。外部圓筒套件先套在有微量變形的電機(jī)外殼上，并固定4個(gè)大螺栓和8個(gè)小螺栓，然后在主絲杠上面套上一個(gè)絞杠，主絲杠連接著刀具，通過(guò)手動(dòng)提供旋轉(zhuǎn)扭矩進(jìn)行下刀，取下4個(gè)大螺栓后旋轉(zhuǎn)退刀。

圖1 手動(dòng)精校裝置建模圖

圖2 手動(dòng)精校裝置實(shí)物圖

2 工作原理

2.1 刀具特點(diǎn)

手工修整精度無(wú)法保證，而上機(jī)床精整加工又存在二次找正和易損壞線圈等現(xiàn)象決定根據(jù)浮動(dòng)鏜刀原理，鏜刀能修正鉆孔﹑擴(kuò)孔等上一工序所造成的孔軸線歪曲﹑偏斜等缺陷，故特別適用于要求孔距很準(zhǔn)的孔系加工，鏜刀可加工不同直徑的孔。

采取手動(dòng)加工的形式。浮動(dòng)鏜刀能保證加工前后的同心度而且鏜孔尺寸比較好控制。由于鏜刀片在加工過(guò)程中的浮動(dòng)，可以補(bǔ)償鏜刀安裝誤差及鏜刀刀桿偏擺所引起的不良影響，提高孔的精度。又由于浮動(dòng)鏜刀的修光刃比較寬，因而對(duì)孔壁的修光效果好，減小了表面粗糙度值。裝置切削刀具兩端都有切削刃，在對(duì)稱方向同時(shí)參加切削，可以消除因背向力對(duì)鏜桿的影響而產(chǎn)生的加工誤差，工件孔徑尺寸和精度由鏜刀尺寸保證。同時(shí)手動(dòng)加工也方便控制加工程度。為了使手動(dòng)加工方式更方便且具有效率，運(yùn)用杠桿原理[3]將主動(dòng)力進(jìn)行放大，傳導(dǎo)到加工刀具上。

2.2 計(jì)算過(guò)程

2.2.1 車削過(guò)程的切削力[4]及切削功率的計(jì)算公式為：

2.2.2 求主切削力：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》附表可得：加工材料為灰鑄鐵硬度190HBS時(shí)，采用硬質(zhì)合金刀具，公式中主切削力中的各個(gè)系數(shù)分別為：=900﹑=1.0﹑=0.75﹑=0，切削用量取0.1mm，取6mm/r，=5m/min，修正系數(shù)取1.5，代入可得：主切削力

2.2.3 校核直徑290mm絲杠上小徑強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)所選絲杠材料為45鋼，絲杠為矩形螺紋，外徑50mm，小徑42mm，螺距8mm。

3 加工過(guò)程

3.1 裝置工作過(guò)程

3.1.1 固定：將帶有小扳手的螺母通過(guò)4個(gè)螺釘固定在精校裝置的座體上并將精校裝置通過(guò)8個(gè)螺栓固定在電機(jī)殼端面上。如圖3﹑圖4﹑圖5（實(shí)際操作圖）。

圖3 八個(gè)螺栓固定圖

圖4 固定扳手圖

圖5 實(shí)物圖

3.1.2 加工過(guò)程：將絞杠套在絲杠（右旋螺紋）上端，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，浮動(dòng)鉸刀旋轉(zhuǎn)起來(lái)并向下移動(dòng)，對(duì)該φ290大孔進(jìn)行精修。如圖6所示。（該圖展示的是刀具在電機(jī)殼大孔內(nèi)部的加工狀態(tài)）

圖6 大孔內(nèi)部加工圖

3.1.3 退刀：將連接螺母與裝置座體的4個(gè)螺釘松開(kāi)。如圖7。

圖7 退刀部件轉(zhuǎn)動(dòng)方向示意圖

逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺母，螺母旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀具順時(shí)針旋轉(zhuǎn)向上移動(dòng)，完成退刀。如圖8。

圖8 退刀結(jié)束示意圖

3.1.4 卸下裝置，精修完成。

4 精校裝置調(diào)試

最初的理論模型中支架與絲杠之間并沒(méi)有螺母相連接。這在一定程度上導(dǎo)致了對(duì)位不準(zhǔn)確，以及加工過(guò)程零件非定心導(dǎo)致被加工件偏離軸心的情況出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試，采用在支架中央打孔的形式來(lái)保證被加工件的高穩(wěn)定性。同時(shí)還能保證下刀過(guò)程中刀具不偏離軸心，大大提高了加工的精度及效率。同樣最初支架側(cè)面并沒(méi)有設(shè)計(jì)相關(guān)的被切削物處理空間，在查閱一系列資料后，采用六等分的方式把支架側(cè)面設(shè)計(jì)成鏤空樣式，既能有效的清理加工過(guò)程中產(chǎn)生的一些碎屑，也能有效地觀察到被加工表面的實(shí)際情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

手動(dòng)精校裝置主要應(yīng)用于對(duì)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)遇到電機(jī)殼體等大直徑高精度孔進(jìn)行精修。本裝置現(xiàn)已投入使用，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，利用本裝置可解決電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)遇到電機(jī)殼體大直徑高精度孔精修問(wèn)題﹑保障手工修正精度的前提下減少應(yīng)力產(chǎn)生和孔的微小變形﹑避免上機(jī)床精整加工又存在二次找正和易損壞線圈等問(wèn)題，成本低，效率高，省時(shí)省力，減少機(jī)床能耗，節(jié)約能源。采用手動(dòng)鉸削的方式還可以讓我們加工更加個(gè)性化來(lái)滿足一些特殊工作設(shè)備的要求。保證大直徑軸承孔的尺寸精度和形狀精度，而且避免了二次機(jī)加工，節(jié)約了機(jī)床能耗。