导套在车削刀杆上的定位设计――JB53―2500双盘摩擦压力机铜螺母的内孔螺纹加工

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我厂大吨位压力机铜螺母的内螺纹加工技术要求较高，即精度和表面粗糙度要求较高，属于深孔加工，但是我厂能够对其进行加工的只有普通车床。在加工过程中，车刀必须安装在较长的刀杆上，在切削过程中，刀具受到切削力和切削扭矩的作用而发生跳动的机械现象，从而影响工件的加工质量和刀具的使用寿命。

为了解决这-加工难题，特地设计了导套。通过加装导套后，铜螺母的加工品质得到了保证，并且达到了技术和工艺要求。

1 工件加工工艺分析- 般将孔的长度 与直径 D之比LID>5的孔称为深孔 为孔深，D为孔内径)。深孔加工与-般孔加工比较，深孔加工的生产效率低，难度大。因为是对铜螺母的深孔加工，所以采用悬臂刀杆装夹在刀头架上，再将车刀装夹在刀杆上的加工方法来加工。

故刀杆受力变形是影响深孔加工品质的主要原因之-。 受力变形主要表现形式为：(1)由切削力所产生的挠曲变形 ；(2)刀杆 自重所产生的挠曲变形；(3)刀杆在自重和切削力共同作用下的挠曲变形。

在车削过程中，为减少变形 ，必须提高刀杆的刚度。通成采取下列下列措施：- 是，旧能加粗刀杆直径和减少悬伸长度；二是，通过减小刀杆 自重和减小切削力；三是，采用导向装置，使刀杆的挠曲变形得以约束。

对于深孔加工，由于前两种方法受到-些加工条件的限制，因而-般工厂为了降低成本，常常采用第三种方法，即采用导向装置的方法来加工深孔。

由于铜螺母的内孔螺纹加工是深孔加工，刀杆较长，在切削过程中，刀具受到切削力和切削扭矩的作用而发生跳动，所以在加工过程中必须加装导套。

刀杆装夹在刀架上 ，刀杆的伸出长度不变，而以工作台进刀，则在车削过程中，刀尖的挠度值不变(假定切削力不变)。因此 ，刀杆的挠度变形对被加工的几何形状精度无影响。故加装的导套主要功用是限制车刀在切削过程中，沿车刀受力面上下跳动。

2 刀杆和导套的结构要求(I)加装的刀杆 、导套必须保证车刀的正常安装，并保证刀杆能在导套中滑动，使车刀在切削过程中能自由地进退刀。这就必须要求螺钉在刀杆滑槽中，沿滑槽 自由滑动。

(2)导套起导向作用，为了对刀的方便，导套必须设计成通孔。

(3)为了保证铜螺母的自由旋转，导套的外径必须小于铜螺母的内径，-般选取导套外径尺寸等于铜螺母的内径尺寸 D减去 5 mm(O-5 ram)；(4)为了保证刀具的稳定性，导套的长度应符合具体要求，工件加工过程中容易测量，尽量减轻了导套的重量，排屑容易。

(5)因要根据加工孔径大续行更换导套，这就要求导套上、下容易。

收稿 日期：2013～05-05作者简介：程平阳(1968- )，男 ，湖北鄂州人 ，高级工程师，大学本科 ，研究方向：机械工程。

137Equipment Manufacturing Technology No.8，20133 工作原理(1)如图 1所示，车刀正常车削时，导套和刀杆- 起作轴向运动，车刀装夹在刀杆的车刀孔里，随刀杆头在导套的矩形槽里 自由地作径向切削进出刀运动，被加工的铜螺母随车床主轴自由旋转。切屑在车刀和导套的前端被排出。

j、 1 --专：4垂巽善 0～ - ( ： 、- 乏 弼图 1 导套和刀杆组合图(2)图 1中，导套零件通过 150mm的矩形孔，套装在刀杆头上，并通过导套下面的螺钉孔中的螺钉 ，在刀杆下开的螺钉槽中滑动。刀杆头在矩形孔中滑动，带动车刀作进退刀的车削运动，其尺寸 150 mm与导套的矩形孔 150 mil配作。

(3)切屑在导套于前端面2的空隙排出。该空隙同时减轻了导套重量，很好地满足了加工工艺要求。

4 刀杆导套具体设计尺寸的获取由于我厂大吨位压力机铜螺母的内螺纹加工技术要求较高，故加装的导套应该按深孔加工的要求来设计。

如图 1所示，导套的中心轴线与车床的主轴线重合，刀杆的中- 轴线的水平面与车床主轴水平面重合，从而达到设计基准与定位基准重合的要求。

为了满足上述工艺分析的要求，必须确定铜螺母 、刀杆和导套之间的相关的关键尺寸。因为这些尺寸决定了加工能否顺利进行以及加工的品质。从上面的图可以看出，刀杆和导套的结合处设计成矩形，其结合尺寸 150 mm经配研而成。

导套的外径由被加工的铜螺母内径决定；导套的矩形孑L的厚度尺寸决定了刀杆头的厚度尺寸，导套下面螺钉孔的位置决定了刀杆头下的螺钉槽的位置尺寸；而车刀的装夹和进刀自由，决定了导套的矩形孔的配作尺寸；排屑的方便决定了导套与刀杆头的配合的结构。

1385 导套在刀杆上的定位分析如图 2所示 ，在加工铜螺母内螺纹时，导套由其下面的螺钉伸出到螺钉滑动槽中，保证导套随刀杆- 起作轴向运动，同时保证车刀随刀杆通过螺钉滑动槽在导套矩形孔中作径向滑动，导套中的矩形通孑L的厚度尺寸 150 mm与刀杆头的厚度尺寸配作而成，这样保证车刀在车削过程中，不上下跳动。

～iZ；。 、z f / -- -、 、 j。 ///- trZ 刀杆、 慧0导套 l'、、≮- ， 螺 螺钉 槽图 2 螺栓、刀套、刀杆、装配图现把导套与刀杆的配合视为不产生变形的刚体，同时将其视为几何要素及几何关系是完全正确的(不存在任何误差)几何体，其实际存在的误差或可能产生的变形已经在工件设计时考虑。在空间直角坐标系中，建成如下图的抽象的几何模型，通过六点定位规则”完全定位来确定它们的自由度(限制 x、Y、z方向的移动及转动 自由度)。假设导套是固定不动的，分析如下：配研的矩形孔尺寸为 150 mil的上下面限制刀杆的x、Y轴方向的转动自由度、z轴方向的移动自由度。依靠导套矩形孔与刀杆的侧接触面限制z轴方向的转动自由度。依靠螺钉伸向刀杆螺钉滑动槽的部分，限制刀杆的x方向的移动自由度。在此条件下，对铜螺母内螺纹进行加工，刀杆沿 Z轴方向的自由度被限制了，这正是要加装导套的目的。

6 进行自由度相关性分析的意义(1)自由度相关性分析说明了刀杆在导套中被限制的自由度是与车刀加工尺寸或位置公差要求相对应的。对与加工有关的自由度的限制是必不可少的，以防止发生欠定位。

(2)自由度相关性的分析是分析车刀加工方案设计的重要依据。

7 结束语通过上面的分析与设计，该工装很好地满足了杆刀定固中懵滑扦曲～～黩《装备制造技术2013年第8期加工要求及刀杆与导套的配合，既没有与铜螺母的 对性地设计加装-些工艺装备，就能找到解决方案，安装产生干涉，也简化了导套和刀具的安装工程，同 提高生产效率。

时也很好地保证了工件加工表面的质量。该设计的难点在于定位方案的选取 ，以及结构和相互配作尺寸的确定。该设计独特点在于螺钉在开设的导槽里带动导套滑动定位，以及预留车刀与导套空隙排屑。

工艺装备的设计有时没有标准可以借鉴，只有在实践中不断摸索，总结生产实践过程中的工艺方法，针