钻床夹具

1浙江工业职业技术学院日期：2009NO41课题5.5.2钻床夹具目的要求1、熟悉钻床夹具的特点；2、熟悉钻床夹具的结构类型；重点、难点钻床夹具的特点、钻床夹具的结构类型和应用复习提问要点：1、钻床夹具的特点？2、钻模板的作用？3、固定式钻模及应用特点？4、回转式钻模及应用特点？5、翻转式钻模及应用特点？教具、实验及教学手段教材、教案、教参等。老师讲解为主(多举生产实例、介绍经验)，举一反三，适当增加的课堂讨论和提问，课后小结，布置作业。作业布置简述钻床夹具的分类及应用特点。教学反映上课情况较好。个别学生作业不够认真，本次作业不甚理想，大部分学生把其做成了钻孔特点。课后分析本次课中注意：①从钻孔特点——即孔的尺寸精度和孔位精度较低引入钻床夹具应具备的特点，设置钻模板和钻套；②钻床夹具的类型中，重点应掌握固定式钻模的结构及应用特点。2复习提问1.车床夹具的特点；2.车床夹具的类型及其结构。新课导入钻削加工一般精度较低，特别是在钻床上进行多个孔加工或钻、扩、铰、攻等多工序加工时，钻床夹具的使用尤为必要。5.5.2钻床夹具一、钻床夹具的特点1.钻床夹具的特点在一般钻床上对工件进行孔加工，多具有下述特点：(1)刀具本身的刚性较差钻床上所加工的孔多为中小尺寸的孔，其工序内容不外乎钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径往往较小，而轴向尺寸较大，刀具的刚性均较差。(2)多刀刃的不对称，易造成孔的形位误差钻、扩、铰等孔加工刀具，多为多刃刀具，当刀刃分布不对称，或刀刃长度不相等，会造成被加工孔的制造误差，尤其是采用普通麻花钻钻孔，手工刃磨钻头所造成的两侧刀刃的不对称，极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。(3)普通麻花钻头起钻时，孔位精度极差普通麻花钻轴向尺寸大，结构刚性差，加上钻芯结构所形成的横刃，破坏定心，使钻尖运动不稳，往往在起钴过程中造成较大的孔位误差。在单件、小批量生产中，往往要靠操作工在起钻过程中不断地进行人工校正控制孔位精度，而在大批量高效生产中，则需依靠刀刃结构的改进和夹具对刀具的严格引导解决。综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是要解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有效地解决钻头钻孔孔位精度不稳定问题，多直接设置带有刀具引导孔的模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时由多支钻头一次性地钻出众多的孔，为保证加工孔系的位置精度，一定要通过一块精确的模板，把多个孔位由引导孔限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模板，称为钻模板。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模板，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，习惯上又把钻床夹具称为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬度的钻套，3以维持钻模板的孔系精度。2.钻模设计和使用中应注意的问题除上述结构特点外，设计和使用钴床夹具，尚需注意以下几个问题：(1)应正确地确定夹具夹紧力的方向和大小孔加工工序一般轴向力均较大，尤其是钻孔，普通钻头的横刃，极不利于钻削的进行，将产生相当大的轴向抗力，若夹紧工件的夹紧力方向选择不当，将会严重地影响钻削工件夹紧的可靠性，特别是当采用大直径、多钻头高速机动进给时。夹具设计，多把夹紧力与切削轴向力取在相同方向上，并直接指向夹具的主要定位基准面，以借助钻头的轴向切削力增大安装面上的摩擦力，保持工件加工过程中的稳固性。(2)注意夹具与工作台间的牢固连接问题当钻头即将钻通工件，钻心横刃不再受工件材料阻碍时，钻头原来所受的巨大轴向抗力由于钻心的穿透会瞬间消失，而此时尚未切出工件的左右钻刃外缘的正前角，由于主轴旋转的作用，使得钻头上所受的轴向力会突然反向，使进给机构的传动间隙反向，造成钻刃进给量的突然增大，从而造成较大的拔钻力(工件孔底材料咬住钻刃，施加给钻头的强大拉力)。这个拔钻力严重时，会把钻头从钻套中强行拉出，若钻头装夹牢固，则旋转着的钻头可能会把夹具中的工件连同模板同时拔出，造成事故。所以，除非是较小型的翻转式夹具，一般钻床夹具在专业化高效生产中，多强调与机床工作台保持牢固的连接，尤其是当钻孔孔径大于20mm，并采用较大进给量机动进给时，更应特别注意钻头即将钻通工件的一瞬间的安全性。二、钻床夹具的结构类型钻床夹具应用广泛，种类较多,常用钻床夹具的结构类型矿大致可分为固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等几种主要类型。1.固定式钻模固定式钻模是指工件装上夹具后，直至所有孔加工工序内容完成的全过程中，工件及夹具始终保持不动的钻床夹具。夹具相对机床的位置固定不动，工件在夹具中的位置固定不动，钻套相对刀具的精确位置可以通过严格的调装，所以固定式钻模的钻孔位置精度较高。但钻孔的方向和位置不能变动，机动性差。一般情况下，固定式钻模往往由于钻模板的设置使夹具的敞开性变差，装卸工件较麻烦，所以，工件的装夹效率较低。固定式钻模一般多用于机动性较好的摇臂钻床上，以便对多个孔依次换位钻削，或者用于组合多轴钻上，同时对多孔进行钻削，单孔加工可用于普通立钻上。图16-1为一种固定式钻模，用以钻套筒工件上的小孔。夹具以心轴8和端面定位套4为工件提供定位基准依据，保证钻套5的轴线相对心轴的对称度、垂直度，从而保证被4图41-2回转式钻模1-钻模板2-钻套3-心轴4-分度盘5-对定销6-件夹具体7-锁紧螺母加工孔相对工件内孔的位置精度；夹具保证钻套的轴线相对端面定位套的环形端面间的距离，从而保证被加工小孔在工件上的轴向尺寸要求。削边偏心轮2上装有手柄，它与开口垫圈9和复位弹簧3一起组成偏心夹紧机构，可以快速地对工件进行装卸。由于是单孔加工，且孔径较小，钻孔可以在小型台钻上进行。2.回转式钴模在中、小批量生产中，对于分布于同一圆周上的多个等直径孔的加工，往往采用回转式钻模来装夹工件。回转式钻模可以带动工件进行回转，以完成同一圆周上分布的多个孔的依次加工，孔的位置精度由钻套和夹具上的回转分度对定机构来保证。根据钻模板在夹具上不同的设置，可以把回转式钻模分为模板固定式和模板回转式两种。模板固定式回转钻模的钻模板为固定式结构，一般与夹具体固连在一起，以保证钻套与钻头的严格同轴关系，减少二者间的摩擦与磨损，维持和提高钻套的引导精度，而工件则单独装在回转分度盘的心轴上，由心轴带动进行回转换位。工件上的加工孔位精度由工件相对钻套的口转精度，即分度盘、心轴的分度、对定精度来保证。模板回转式钻模的钻模板与工件一起装在回转心轴上，将随同工件土起回转换位，这种结构的钻模把回转分度，对定的误差直图41-1固定式钻模1-夹具体2-偏心轮3-弹簧4-端面定位套5-钻套6-衬套7-钻模板8-心轴9-开口垫圈5图41-3移动式钻模1-右挡板2-左挡板接由心轴带给钻模板上的钻套，引起钻套轴线与钻头轴线间的同轴度误差，严重地破坏钻套的引导精度，钻套过大的歪斜量甚至会导致钻刃摩擦钻套孔壁，造成刀刃和钴套的损伤。这种钻模一般只是在工件孔的分度精度要求很低时，为简化夹具的分度、对定机构才采用，一般情况下较少应用这种结构。图41-2为一模板固定式回转钻模，用于依次加工工件上同一截面圆周止均布的六个小孔，将工件安装在可以回转分度的心轴3上，由分度盘4及对定销5组成的分度、对定机构来控制六个小孔沿圆周分布的等分性。钻模板1及钻套2固定在夹具体6上，保证与刀具间的位置精度。回转心轴的锁紧由锁紧螺母7完成。3.移动式钻模移动式钻模是指工件安装到夹具上后，可通过夹具整体的自由移动或夹具局部结构的直线移动来依次完成多个孔的加工的钻模。整体自由移动式钻模一般适用于在台钻、立钻上钻削小尺寸孔的小型多孔工件，由于钻削小孔，钻削扭矩较小，钻模在自身重力及摩擦力作用下，完全可以与钻削扭力矩相平衡，加上手动进给，—般不大会发生拔钻危险，所以，夹具与工作台不需固连在一起，这样，可以利用夹具本身的移动来进行孔位的转换而加工多孔。图41-3为一种移动式钻模，夹具本身具有导轨、移动换位装置，钻完一个孔后，夹具可以带动工件在导轨的引导下进行定向移动，转换孔位。这种结构本身经常具有活动模板，靠模板上的钻套引导钻头，确定孔位。当换位工作只需进行一次时，可以应用图41-3中挡板限位机构，靠挡板1、2来限定滑板及工件的最终移动位置，进行两孔位的转换。当孔数较多，且孔位精度要求较高时，可采用直线分度对定机构来完成孔位闷的转换。4.翻转式钻模翻转式钻模属于一种活动式钻模，工件一次性安装到夹具中后，可以借助夹具使用过程中的手动翻转，更换夹具相对刀具的加工方向和安装基面，从而可依次完成工件不同加工面上不同方位的孔加工。只是工件的这种翻转换面是通过手动翻转夹具实现的，所以要求工件及夹具的总质量不能太重。通过手动的翻转换面，极大地提高钻模使用的机动性能，可在一次安装条件下实现小型工件上任意方向孔的加工。当小型工件具有空间交错的斜方向小孔加工要求6时，往往优先考虑翻转式钴模的使用。由于这种钻模的活动性，使钻套相对钻头的位置关系不稳定，加上翻转造成夹具及工件的加工安装基准面不断地转换，所以，加工出的孔系精度往往不高。图41-4为一种翻转式钻模，用来加工图41-4a中的工件外圆柱面上的三个均布小孔和端面上的三个小孔，并保证两组孔在360°空间范围内的相互均匀分布。图41-4翻转式钻模1-夹具体2-钻套3-螺母4-钩形压板工序图16-4a中，要求工件以S1端面为第一定位基准，以保证工件的安装稳定性；以S2外圆柱表面为第二定位基准，大致保证两组孔的孔系中心相对工件外圆的位置精度。夹具为工件的定位提供内孔表面J2作第二定位基准依据，端面Jl为第一定位基准依据，利用两个钩形压板4和夹紧螺母3，把工件与夹具安装成一体，依靠夹具体的六方外形面和端面作为钻孔时夹具翻转的安装基准面，这样，可在工件一次安装中，先后经过四次翻转，钻完分布在四个不同表面上的六个小孔。由于工序过程中，夹具要不断地换面翻转，因此应注意及时清除干净工作台安装平面上的积屑，以防碎屑破坏夹具与工作台面的严密接触，影响定位安装精度。5.盖板式钻模钻床夹具最原始的形式就是一块钻模板，这就是盖板式钻模的原形，把模板盖在大型工件上并压紧，就可以把模板上的孔系复制在工件上。为保证模板的孔系相对工件的毛坯间较严格的位置关系，因此在模板上增加相对工件的定位元件及夹紧装置。由于盖板式钻模很适合于小批量生产中大型机体、箱体工件的小孔孔系加工，所以其结构形式被保留下来。图41-5为一种盖板式钻模，用来力口工工件上孔周围的均布螺钉孔。为保证螺钉7图16-5盖板式钻模1-螺钉2-滚花手轮3-钢球4-钻模板5-滑柱6-弹簧锁环孔系相对上孔的位置度要求，钻模板采用由滚花手轮2、钢球3和滑柱5组成的自动定心夹紧机构。拧紧手轮，螺钉挤压钢球，使沿园周均布的三个滑柱均匀地顶紧工件上孔内壁，保证钻模板与工件上孔的位置关系。盖板的底平面直接与工件顶面紧密接触，保证钻套轴线与工件顶面的垂直关系，只要工件顶面在安装时相对钻床工作台保持平行，钻套就可以正确地引导钻头，完成孔的加工。弹簧锁环6用来套住三个滑柱，防止滑柱滑出心轴。盖板式钻模只有一块钴模板，没有夹具体，一般情况下它要借助于工件的平面，直接复盖在工件上保持其与工件间的稳定接触和相对刀具的正确关系，所以要求工件接触面本身的形状精度应较高，质量要稳定，同批工件之间不能差异太大。当需要在工件非加工面上复盖钻模板时，应选择毛坯面上质量较为稳定的区域设置模板上的支撑钉。由于模板只起“模”的作用，一般模板材料结构不必选得过厚，大型盖板一般掌握其重量不超过10kg，在钻套及重要夹紧点处适当设置凸台和筋肋，只要能满足基本刚度条件即可。6.滑柱式钻模滑柱式钻模是一种应用广泛的中小型通用夹具，它具有能够在两个滑柱的引导下进行上下移动的钻模板，在手动或者气、液动力作用下，能够快速压紧工作，具有工件装夹方便、夹紧动作迅速、操作简便，易于实现自动化控制等优点。尤其适合于一些小型工件的孔加工。所以，在专业化生产和小批量生产