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钻床夹具--钻模,钻套

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钻床夹具是用于各种钻床和组合机床上加工孔时的夹具,简称钻模。它的主要作用是控制刀具的位置和导引其送进方向,以保证工件被加工孔的位置精度。

  (1)钻床夹具的分类及其结构形式

  钻床夹具在结构上都有 1个安装钻套的钻模板,由于使用上的要求不同,其结构形式可分为:固定式、翻转式、回转式、盖板式以及滑柱式。

  1)固定式钻模 固定式钻模,使用过程中钻模的位置固定不动,一般用于摇臂钻床、镗床、多轴钻床上。在立式钻床上使用时,一般只能加工 1 个孔。如果在立式钻床上加工孔系,则需要在主轴上增加 1 个多轴传动头。在立式钻床工作台上安装钻模时,首先用装在主轴上的钻头(精度要求高时用心轴)插入钻套以校正钻模位置,然后将其固定。这样既可减少钻套的磨损,又可保证被加工孔有较高的位置精度。

  2)翻转式钻模 图 8.22所示是钻锁紧螺母上圆周孔的翻转式钻模。工件以内孔和端面定位,拧紧螺母5,向左拉动倒锥螺栓2,使可胀圈3胀开,将内孔胀紧,并使工件端面紧贴在支承板4上。根据加工孔的位置在夹具四侧装有钻套1以导引钻头。夹具整体在钻床工作台上翻转,顺序钻削4个圆周孔。放松螺母5,在弹簧作用下,倒锥螺栓2右移,松开胀圈以更换工件。夹具体四面作成凹槽状,形成每面4个钻脚,使夹具在钻床工作台上安放稳定,也能减少加工量。

  此类夹具在加工φ 6以下孔时,由于切削力小,钻模在钻床工作台上不用压紧,直接用手扶持,甚为方便。用于钻φ6以上孔时,则用螺钉压板将夹具加压固定。这种钻模适用于加工在多个表面上有小孔的小零件。由于在加工中要翻来翻去,所以钻模连同工件的总重量不能太重。

  3)回转式钻模 图8.23 所示是1种较简单的回转式钻模,工件1次装夹,可加工工件上3排径向孔,工件以内孔在定位轴3和分度盘2的端面上定位,用螺母4夹紧工件,钻完1排孔后,将分度销5拉出,松开螺母1,即可转动分度盘2至另一位置,再插入分度销,拧紧螺母1和4后,即可进行另一排孔的加工。

  若径向孔只有 1 个或一排,钻模可不设置分度机构,此类钻模为固定式钻模。

  4)盖板式钻模 箱体零件的端面法兰孔,常用图 8.24 所示的盖板式钻模进行钻削,以箱体的孔及端面为定位面,盖板式钻模象盖子一样置于图示位置并实现定位,靠滚花螺钉2旋进时压迫钢球使径向均布的3个滑柱5顶向工件内孔面,从而实现夹紧。若法兰孔位置精度要求不高时,可不设置夹紧结构,但先钻1个孔后,要插入一销,再钻其它孔。

图 8.24 盖板式钻模

1 —螺钉 2 —滚花螺钉 3 —钢球

4 —钻模板 5 —滑柱 6 —定位销

  5)滑柱式钻模 图 8.25 是用滑柱式钻模加工柴油机气门摇臂上的孔。摇臂是以待加工的两孔端外圆为定位基准,钻模上则用锥形定位套 1 与 2 来定位。由于工件的定位基准属毛基准,因此锥形孔做成三瓣式,以保证接触良好。安装工件时,先将工件放在锥形定位套 2 上,然后使钻模板下降,而由锥形定位套 1 套住工件顶端,并予以夹紧。锥形孔与外圆接触有自动定心作用,这样便使工件按孔口两端外圆定好位,保证孔的壁厚均匀。通过这个例子可以说明:采用滑柱式钻模确能简化钻模设计工作。这里仅需要设计锥形定位套和钻套。若改用其它型式的钻模,则还需妥善考虑和解决夹紧装置、夹具体、钻模板等许多结构设计问题。滑柱式钻模各组成件已标准化,设计时可参考有关资料。

  由此可见,在实际生产中大力推广滑柱式钻模,以缩短钻模的设计和制造周期,滑柱式钻模的缺点在于所钻孔的垂直度和孔间距离精度不是很高,这是因为圆柱与导向孔间的间隙所致。此外,滑柱式钻模体积一般也比较庞大。

  (2)钻模结构设计要点

  钻模设计中, 除了要解决一般夹具所共有的定位、夹紧等问题之外;它所特有的是专供导引刀具的钻套(引导元件)和安装钻套的钻模板。这里着重讨论这两个问题,并兼顾各种钻模的结构设计的特点。

  1) 钻套 钻套的主要作用是确定定尺寸孔加工刀具的加工位置,保证加工孔的轴线位置尺寸。当然,钻套也起引导刀具,增强刀具系统刚性的作用,它是钻模的重要元件。

  ① 固定钻套 固定钻套是直接装在钻模板的相应孔中,因此固定钻套磨损后不能更换。主要用于小批生产条件下单纯用钻头钻孔的工序。固定钻套有 2 种结构,见图 8.26 ,图 8.26a 为无肩的,图 8.26b 为带肩的。带肩的主要用于钻模板较薄时,用以保持钻套必须的引导长度。有了肩部,还可以防止钻模板上的切屑和冷却液落入钻套孔中。

图 8.26 固定钻套

  固定钻套的下端应超出钻模板,而不应缩在钻模板内,以防止带状切屑卷入钻套中而加快钻套的磨损。标准固定钻套的结构,可参阅国标 。

  ② 可换钻套 在大批量生产中为了克服固定钻套磨损后无法更换的缺点,可以使用可换钻套。 图8.27 是其标准结构 (JB/T8045.2-1999)。 它的凸缘上铣有台肩,钻套螺钉的圆柱头盖在此台肩上,可防止钻套转动和掉出。当钻套磨损后,只要拧去螺钉,便可更换新的可换钻套。对更换频繁的钻套,为了保护钻模板不被损坏,应在可换钻套外配装 1个衬套。钻套用衬套也标准化了 , 可查阅标准 JB/T8045.4-1999。可换钻套与固定钻套一样,只用于单工步孔加工。

  ③ 快换钻套 图8.28为标准快换钻套 的标准结构 (JB/T8045.3-1999) 。当被加工孔要连续进行钻、扩、铰、锪面或攻丝时,由于刀具尺寸的变化,需要用不同引导孔直径尺寸的钻套分别引 导刀具, 或去掉钻套直接加工,因此要在 1个工序中不断更换钻套,这时应使用快换钻套。快换钻套与可换钻套不同处是在凸缘上加工出缺口,更换时不必拧出螺钉,只要将缺口转到对着螺钉的位置,就可迅速更换钻套。因为通常使用的大多是右向旋转孔加工刀具,快换钻套的台肩应如 图8.28 所示的位置。防止加工过程中快换钻套被刀具带动转出钻套螺钉而脱离衬套,影响孔加工正常进行。

  ④ 特殊钻套 是在特殊情况下加工孔用的。这类钻套只能结合具体情况自行设计,例如:图 8.29a 是供钻斜面上的孔(或钻斜孔)用的;图 8.29b 是供钻凹坑中的孔(或工件钻孔端面与钻模板相距较远)用的。这两种特殊钻套的作用,都是为了保证钻头有良好的起钻条件和钻套具有必要的引导长度。如果采用标准钻套,则不能起到这些作用,而会造成钻头折断或钻孔引偏。图 8.29c 是因两孔孔距太小,无法分别采用各自的快换钻套而采用的一种特殊钻套。它是在同 1 个快换钻套体上,加工出 2 个导向孔。

图 8.29 特殊钻套

  2)钻套引导孔的尺寸和极限偏差的确定 在选用标准钻套时,钻套的引导孔尺寸与极限偏差需由设计者确定,其余的结构尺寸在标准中都已规定。引导孔的尺寸与极限偏差可按下述原则确定:

  ① 钻套所引导的定尺寸孔加工刀具,如钻头、扩孔钻、铰刀等,其结构和尺寸都已标准化、规格化了 (见有关国家标准), 并由工具厂生产供应。所以钻套引导孔与这类孔加工刀具的配合,应按基轴制来选取。

  ② 钻套引导孔的基本尺寸,应等于所引导刀具刀刃部直径 (简称刀具直径)的基本尺寸。

  ③ 钻套引导孔与刀具之间应保证一定的配合间隙,以防止两者在加工过程中发生卡住咬死现象。根据 一般加工情况具体推荐引导孔极限偏差为:当钻孔、扩 孔时,钻套引导孔直径尺寸的上、下偏差等于公差带 F7的上、下偏差分别加上钻头或扩孔钻直径尺寸的上偏差;当粗铰孔时,钻套引导孔直径尺寸的上、下偏差等于公差带 G7 的上、下偏差分别加上粗铰刀直径尺寸的上偏差;当精铰孔时,钻套引导孔直径尺寸的上、下偏差等于公差带 G6 的上、下偏差分别加上精铰刀直径尺寸的上偏差。

  3) 钻套下端面与加工表面之间的间隙值 S 钻套下端面至加工表面间的间隙是为了排屑的需要。尤其是加工韧性材料时,切屑呈带状缠绕(图8.30a),若此间隙过小,就可能发生阻塞以至折断刀具的事故。所以,从排屑角度讲,希望 S 值要大些;但从良好引导来看, 则希望 S 值要小一点。按几何关系分析,当刀具切削刃刚出钻套,刀尖正好碰着工件表面,则起钻时的引导情况为最好 ( 图8.30b), 此时 S≈0.3d。在这相互制约的情况下 , 一般按下述经验数据选取:

  加工铸铁时, S=(0.3~0.6)d;

加工钢等韧性材料时 ,S=(0.5~1.0)d;

  材料愈硬,系数应取小值; 钻头直径愈小 ( 刚性差 ),系数应取大值;

  在斜面或圆弧面上钻孔时, 为保证起钻良好,钻套下端面尽可能接近加工表面;

  孔的精度要求高,要求引导良好,但为了排屑又不能取小的 S 值时;结构上允许时, 干脆取 S=0, 使切屑由引导孔排出,此时钻套磨损将是严重的;

  钻深孔时(即孔的长径比 L/d>5),可取 S=1.5d。


   2) 钻模板 钻模板主要用来安装钻套,有的还兼有夹紧功能,故应有一定的强度和刚度。通常有以下 4种:

图 8.31 固定式钻模板

1 —钻套 2 —钻模板


图 8.32 铰链式钻模板

1 —菱形螺母 2 —活节螺母 3 —夹具体 4 —钻模板 5 —固定钻套

6 —开口销 7 —垫圈 8 —铰链轴

  ①固定式钻模板 固定式钻模板如图8.31所示,钻模板直接固定在夹具体上。由于钻套的位置固定,所以其加工孔的位置精度较高,但有时装卸工件较不方便。

  固定式钻板与夹具体的连接可以用销钉对定、螺钉紧固, 对于简单的钻模也可采用整体铸造或焊接结构。

  ② 铰链式钻模板 这种型式的钻模板是用铰链与夹具体相连接,因此钻模板可绕铰链轴旋转翻起 , 使工件装卸很方便。

图 8.33 可卸式钻模板

1 —可卸钻模板 2 —圆柱销 3 —螺母

4 —活节螺栓 5 —夹具体 6 —削边销

  图 8.32是铰链式钻模板结构。铰链轴8(JB/T8033-1999)由钻模板 4 的孔中穿过,将4与夹具体3相连接。垫圈 7 和开口销 6 起限制铰链轴轴向位置作用。活节螺栓 2 穿过钻模板的槽口,并用菱形螺母将钻模板压紧。由于各运动环节不可避免地存在间隙, 因而其工作精度较固定式钻模板低。

  ③ 可卸式钻模板 当装夹工件需要将钻模板卸掉时,则须采用可卸式钻模板。图 8.33就是这种钻 模板的结构。装上要加工的工件后, 盖上钻模板时要对准 圆柱销 2 和 削边销 6 以确定钻模板的位置,然后翻起活节螺栓, 旋紧螺母 3, 使钻模板连同工件一起夹紧。可卸式钻模板的钻孔精度也较高, 但装卸工件时间长、效率较低。

图 8.34 悬挂式钻模板

1 —多轴传动头 2 —弹簧 3 —导柱

4 —钻模板 5 —紧定螺钉 6 —夹具体

  ④ 悬挂式钻模板 在大批量生产中,加工一般平行孔系,常采用组合机床或在钻床上加多轴传动头进行钻 孔, 使各孔加工工时重叠,显著地提高了生产效率。 配合组合机床或钻床多轴头钻孔,常用悬挂式钻模板。

  图 8.34是悬挂式钻模板的结构,图中钻模板 4 由锥端紧定螺钉 5 固定在导柱 3 上, 导柱上部装在多轴传动头的导孔中,因而钻模板就被悬挂起来。导柱下部伸入夹具体 6 的导套孔中,使钻模板准确定位。当多轴头向下运动时,压缩弹簧 2, 依靠这个压力使钻模板压紧工件,同时钻头由钻套引导孔中伸出进行钻孔加工。加工完毕后,多轴头带着钻模板向上退回,弹簧复位将工件松夹。钻头也随之缩进钻套内。由于钻模板随多轴头退出,敞开了空间,使装卸工件、清除切屑十分方便。  


转自http://www.xihangzh.com/jzkj/jpkc/inc/8/5/5.1.htm

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