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摘要：为了使通用机床（摇臂钻床、镗床、铣床）实现刀具径向切削，满足加工内孔端面的工艺要求，开发了一种适用于通用机床与专用机床切削内孔端面的特种装置，并详细描述了装置的运动原理以及加工应用范围和特点。该装置结构合理，制造成本低，经济效益好，操作方便，不仅扩大了通用机床的加工范围，满足了中、小批量生产的需求，同时，该装置且適用于专用机床，满足大量生产的需求，在生产实现中效果良好。因此，该装置具有良好的实用性与推广性。
关键词：孔端面;特种装置;径向运动;轴向运动
1 问题的提出
在实际生产中，常常会加工零件内孔的内外端面，对于“回转体”类的零件，通常用车床类机床加工。对于内孔的中心不在零件的中心上，或零件上有多个内孔需要加工，特别“非回转体”类的零件（如箱体类零件）内孔及端面的加工，直接用车床加工就十分困难了。单件生产或少量生产时，常常用镗床、铣床等机床加工孔的端面，而大批量生产中，就要用专用机床加工。加工中，要完成切削孔及端面加工工艺，不仅要求刀具作轴向（进给方向）的运动，而且能做径向（垂直于进给方向）运动。对于中、小批量这类工艺的生产，采用通用镗床加工这类零件时生产效率较低;采而用专用机床加工中这类零件时，需要镗孔和车端面两种工艺，要完成切“内”端面这样的加工工艺时，则需要刀盘进行改装，成本较高。对于中、小批量生产中的“非回转体”类零件，内孔端面的加工工艺较难选用通用机床或用专用机床加工。前者效率低，成本高，满足不了生产的需求;而后者，专用机床的镗孔和车端面的动力头造价高，机床的利用率低，造成资源浪费。
由于一般通用机床（钻床、铣床）的动力部件本身没有产生径向运动的辅助装置，再加上机床所用刀具的结构特点，因此钻、镗削主要用于单一孔类零件的加工，而不用于孔端面的加工。本文设计的特殊的装置可与通用机床（摇臂钻床、镗床、铣床）或专用机床结合，使切削刀具在加工中产生径向移动，以满足这类工艺的要求。这不仅仅能扩大通用机床的加工范围，较好地解决设备资源利用问题，而且在加工中、小批量中具有明显的经济优势。同样其结构特点也适用于专用机床上，降低了机床的成本，满足于大批量生产的要求，表现出良好的经济效益。
2 工作原理
如图1所示为螺旋偏心传动切端面的装置，这种结构的特种装置动作如下：装置前进到切端面位置时，夹具导套5挡住装置的钢球6，尾柄9继续前进，并压缩弹簧7，同时由于在心杆4螺旋槽中的滚动轴承10的轴向移动，迫使心杆4在套2内发生相对回转。由于套2是偏心地装在体3中的，因而心杆4在套2内的回转就使切刀径向移动，切削孔端面。在端面被切削完后，主轴沿轴向退回时，弹簧7的作用使切刀先径向退回，然后整个装置再随主轴沿轴向一起退回，整个加工端面结束。
图1 螺旋偏心传动切端面的装置
1.切刀 2.套 3.本体 4.心杆 5.导向套 6.钢球 7.弹簧 8.调整螺堵 9. 尾柄 10. 滚动轴承
该装置的基本原理是：装置在轴向运动过程中，其中一部分顶在工件或夹具（导套）时，因而停止其轴向运动，并与装置的其余部分产生相对运动，此相对运动经转换机构（偏心螺旋机构）使切刀做径向运动，切削孔的端面。该偏心传动切削端面装置的径向行程及走刀量可通过公式计算。
3 装置的加工应用范围
该特种装置的特点之一，就是有较广泛的加工应用范围。
（1）根据所用机床主轴的结构需要，以及零件的装夹情况，只要将其装置中套筒夹头的结构进行适当修改，便可以与相应机床的主轴联接，应用于生产。因此，该装置可应用于通用镗床、通用铣床、摇臂钻床等，以及用于大量生产的专用机床，故该装置有广泛的适用性。
（2）当切削刀具尺寸不同时，可以对装刀的心杆5的结构及尺寸进行修改（L尺寸），从而做出相应的调整。它适用的工艺范围：加工孔端面（见图1），它可以加工相应孔的内端面、外端面，以及孔的两个端面;当刀具与心杆5的夹角α为90ο时，即可加工孔内的环形槽。因此，该装置适用的工艺范围较广。
4 注意事项
在设计与调整螺旋偏心传动切端面的装置要注意以下几点：
（1）最大径向走刀量取决于偏心值、螺旋槽导程和轴向走刀量。因为最大径向走刀量直接影响生产率、被加工表面的粗糙度和切削力，故在设计时要对其仔细考虑。
（2）在q 为0及p 时，径向走刀量近似于0，而在q 达到qS轴最大时，达到最大值，因此，装配调整装置时应注意使刀具在qS轴最大附近，而不在
及
附近工作，这样既有较高的生产率，又避免了刀具走刀量太小不能正常切削而加快磨损的现象。
（3）这种装置的最大径向行程为2e。考虑到刀具应有一段切入距离和切出距离，以及上述（2）中，刀具不应q 为0及p 附近工作，因而设计时偏心值应取大于径向行程的一半。
（4）在机床主轴与装置之间的联接，是通过相应的套筒夹头实现的，在加工进行装配中，要进行调整，保证装配后的同轴度。必要时，可将与机床主轴与装置联接的套筒夹头制成浮动式夹头，改善因同轴度误差引起的不良影响。
（5）为了准确地能径向走刀，弹簧在开始工作时要推动心杆做轴向运动。因此，弹簧的压力必须足够大，否则将引起爬行和振动现象。
5 结语
本文对一种孔端面加工特种装置的进行了设计与开发，上述螺旋偏心传动切端面的装置结构合理，制造成本低，在实际生产中，应用效果良好。在通用机床机床（钻床、铣床、镗床）上应用这样的装置，零件部分内孔与相应内孔端面的加工工艺可以在同一工序中进行，不仅缩短了零件的加工工艺路线，而且较充分、合理地利用了资源，在中小批量生产中得到了较好的经济效果。同时，这种结构还有一定的适用性，如实现加工孔的正、反端面、孔的两个端面，以及内孔环形槽。同样，该特种装置也可以适用于多轴的专用机床，同时实现多孔端面加工，在大批量生产中也取得了较好的实用效果。
参考文献：
[1]王先逵. 机械加工手册[M]. 北京：机械工业出版社，2006.
[2]戴曙. 金属切削机床[M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[3]张洪涛. 适用于摇臂钻床加工内孔环形槽的特种装置[J]. 工具技术，2009，11：75～7
作者简介：左圆圆，1989.7，女，河南驻马店人，硕士研究生，助教，研究方向：机械加工
关键词：孔端面;特种装置;径向运动;轴向运动
1 问题的提出
在实际生产中，常常会加工零件内孔的内外端面，对于“回转体”类的零件，通常用车床类机床加工。对于内孔的中心不在零件的中心上，或零件上有多个内孔需要加工，特别“非回转体”类的零件（如箱体类零件）内孔及端面的加工，直接用车床加工就十分困难了。单件生产或少量生产时，常常用镗床、铣床等机床加工孔的端面，而大批量生产中，就要用专用机床加工。加工中，要完成切削孔及端面加工工艺，不仅要求刀具作轴向（进给方向）的运动，而且能做径向（垂直于进给方向）运动。对于中、小批量这类工艺的生产，采用通用镗床加工这类零件时生产效率较低;采而用专用机床加工中这类零件时，需要镗孔和车端面两种工艺，要完成切“内”端面这样的加工工艺时，则需要刀盘进行改装，成本较高。对于中、小批量生产中的“非回转体”类零件，内孔端面的加工工艺较难选用通用机床或用专用机床加工。前者效率低，成本高，满足不了生产的需求;而后者，专用机床的镗孔和车端面的动力头造价高，机床的利用率低，造成资源浪费。
由于一般通用机床（钻床、铣床）的动力部件本身没有产生径向运动的辅助装置，再加上机床所用刀具的结构特点，因此钻、镗削主要用于单一孔类零件的加工，而不用于孔端面的加工。本文设计的特殊的装置可与通用机床（摇臂钻床、镗床、铣床）或专用机床结合，使切削刀具在加工中产生径向移动，以满足这类工艺的要求。这不仅仅能扩大通用机床的加工范围，较好地解决设备资源利用问题，而且在加工中、小批量中具有明显的经济优势。同样其结构特点也适用于专用机床上，降低了机床的成本，满足于大批量生产的要求，表现出良好的经济效益。
2 工作原理
如图1所示为螺旋偏心传动切端面的装置，这种结构的特种装置动作如下：装置前进到切端面位置时，夹具导套5挡住装置的钢球6，尾柄9继续前进，并压缩弹簧7，同时由于在心杆4螺旋槽中的滚动轴承10的轴向移动，迫使心杆4在套2内发生相对回转。由于套2是偏心地装在体3中的，因而心杆4在套2内的回转就使切刀径向移动，切削孔端面。在端面被切削完后，主轴沿轴向退回时，弹簧7的作用使切刀先径向退回，然后整个装置再随主轴沿轴向一起退回，整个加工端面结束。
图1 螺旋偏心传动切端面的装置
1.切刀 2.套 3.本体 4.心杆 5.导向套 6.钢球 7.弹簧 8.调整螺堵 9. 尾柄 10. 滚动轴承
该装置的基本原理是：装置在轴向运动过程中，其中一部分顶在工件或夹具（导套）时，因而停止其轴向运动，并与装置的其余部分产生相对运动，此相对运动经转换机构（偏心螺旋机构）使切刀做径向运动，切削孔的端面。该偏心传动切削端面装置的径向行程及走刀量可通过公式计算。
3 装置的加工应用范围
该特种装置的特点之一，就是有较广泛的加工应用范围。
（1）根据所用机床主轴的结构需要，以及零件的装夹情况，只要将其装置中套筒夹头的结构进行适当修改，便可以与相应机床的主轴联接，应用于生产。因此，该装置可应用于通用镗床、通用铣床、摇臂钻床等，以及用于大量生产的专用机床，故该装置有广泛的适用性。
（2）当切削刀具尺寸不同时，可以对装刀的心杆5的结构及尺寸进行修改（L尺寸），从而做出相应的调整。它适用的工艺范围：加工孔端面（见图1），它可以加工相应孔的内端面、外端面，以及孔的两个端面;当刀具与心杆5的夹角α为90ο时，即可加工孔内的环形槽。因此，该装置适用的工艺范围较广。
4 注意事项
在设计与调整螺旋偏心传动切端面的装置要注意以下几点：
（1）最大径向走刀量取决于偏心值、螺旋槽导程和轴向走刀量。因为最大径向走刀量直接影响生产率、被加工表面的粗糙度和切削力，故在设计时要对其仔细考虑。
（2）在q 为0及p 时，径向走刀量近似于0，而在q 达到qS轴最大时，达到最大值，因此，装配调整装置时应注意使刀具在qS轴最大附近，而不在
及
附近工作，这样既有较高的生产率，又避免了刀具走刀量太小不能正常切削而加快磨损的现象。
（3）这种装置的最大径向行程为2e。考虑到刀具应有一段切入距离和切出距离，以及上述（2）中，刀具不应q 为0及p 附近工作，因而设计时偏心值应取大于径向行程的一半。
（4）在机床主轴与装置之间的联接，是通过相应的套筒夹头实现的，在加工进行装配中，要进行调整，保证装配后的同轴度。必要时，可将与机床主轴与装置联接的套筒夹头制成浮动式夹头，改善因同轴度误差引起的不良影响。
（5）为了准确地能径向走刀，弹簧在开始工作时要推动心杆做轴向运动。因此，弹簧的压力必须足够大，否则将引起爬行和振动现象。
5 结语
本文对一种孔端面加工特种装置的进行了设计与开发，上述螺旋偏心传动切端面的装置结构合理，制造成本低，在实际生产中，应用效果良好。在通用机床机床（钻床、铣床、镗床）上应用这样的装置，零件部分内孔与相应内孔端面的加工工艺可以在同一工序中进行，不仅缩短了零件的加工工艺路线，而且较充分、合理地利用了资源，在中小批量生产中得到了较好的经济效果。同时，这种结构还有一定的适用性，如实现加工孔的正、反端面、孔的两个端面，以及内孔环形槽。同样，该特种装置也可以适用于多轴的专用机床，同时实现多孔端面加工，在大批量生产中也取得了较好的实用效果。
参考文献：
[1]王先逵. 机械加工手册[M]. 北京：机械工业出版社，2006.
[2]戴曙. 金属切削机床[M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[3]张洪涛. 适用于摇臂钻床加工内孔环形槽的特种装置[J]. 工具技术，2009，11：75～7
作者简介：左圆圆，1989.7，女，河南驻马店人，硕士研究生，助教，研究方向：机械加工