具有安全系統(tǒng)攻絲夾頭的研制

    0 前言

絲錐工作時，其受到的主要抗力為扭矩，且絲錐所受的切削力與其它刀具不同，它不受機床進給機構(gòu)支配因而用于連接機床與絲錐的攻絲夾頭在攻絲過程中起著至關(guān)重要的作用。 

圖1 老式攻絲夾頭移體結(jié)構(gòu)圖

    圖1所示為通常所用老式攻絲夾頭。它由夾頭體件1，離合器件7，蝶形彈簧件10，頂尖件12，調(diào)整螺母件13、夾頭座件15等零件組成。工作時，通過調(diào)整螺母使蝶形彈簧產(chǎn)生壓力，鎖緊離合器完成攻絲。由于此種攻絲夾頭傳動系統(tǒng)簡單、配合精度低、無安全系統(tǒng)，所以只能用在一般鉆床和普通設(shè)備上，且不能保證攻絲時絲錐不斷裂;通過調(diào)整螺母松緊，控制產(chǎn)生壓力的大小，但沒有準確數(shù)據(jù)標記，因而當攻絲遇到料硬、攻絲受阻、絲錐打滑時，只能憑經(jīng)驗調(diào)整螺母，增大壓力；當絲錐所受扭力大于蝶形彈簧產(chǎn)生的壓力時，離合器間的嚙合會產(chǎn)生松動而脫開，若夾頭裝在自動進給機床上，就會造成絲錐被頂斷裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 

現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用迫切要求國產(chǎn)具有安全系統(tǒng)攻絲夾頭的研制，下面就從工作原理、制造難點等方面介紹一下對此種新M攻絲夾頭的研制過程。 

圖2 新型具有安全系統(tǒng)攻絲夾頭整體結(jié)構(gòu)圖

1 具有安全系統(tǒng)的攻絲夾頭的工作原理

    圖2所示為具有安全系統(tǒng)新型的攻絲夾頭的批體結(jié)構(gòu)圖。此夾頭由連接套筒件11、過渡套筒件16與刻度套筒件36連接，鋼球件37定位兩體組成。 

工作原理:用2個f12定位銷，4個M10螺釘通過聯(lián)接套，把數(shù)控機床主軸與攻絲夾頭連接在一起，這樣首先保證了攻絲夾頭與機床的連接精度；扳動外套筒件23，確定攻絲所需扭力矩，蝶形彈簧就會受力被壓緊，由鋼球定位，連動刻線套筒，進行攻絲。 

新老攻絲夾頭都是利用蝶形彈簧產(chǎn)生壓力工作，老式夾頭是靠離合器傳動，新型夾頭是靠鋼球連動。離合器配合是齒形配合、定位不精、易磨損，由于只有一組蝶形彈簧受力不均勻，使用一定時間，就不能反映出蝶形彈簧真實受力，影響使用。新型夾頭，鋼球不易磨損，定位準確；每組36個，共6組等高的蝶形彈簧，保證均勻受力;刻度套筒上刻有200N·m～1400N·m的標記，根據(jù)絲錐扭力矩的大小，確定標記值，用頂絲件39鎖緊，防止松動。 

新型攻絲夾頭增加了一個安全系統(tǒng)。攻絲中，當絲錐遇到硬料、擠屑而受阻，絲錐不工作，也就是絲錐的扭力大于蝶形彈簧的壓力時，裝有絲錐的刻度套筒與過渡套筒連接定位鋼球就會沿著過渡套筒的腰形槽移動出刻度套簡的定位半球形槽到平面上，這時機床主軸仍在旋轉(zhuǎn)進給，沒有安全保險系統(tǒng)的夾頭就會把絲錐頂斷；而新型具有安全系統(tǒng)的攻絲夾頭可避免這種事故的發(fā)生。當鋼球移動到平面以后，絲錐停止轉(zhuǎn)動、打滑，安全系統(tǒng)就會起動，銅套筒上的18個定位鋼珠，就會沿著過渡套筒和連接套筒的定位槽滑動，行程在25mm～50mm之間；由于機床在旋轉(zhuǎn)，帶動的連接套筒、過渡套筒這部分也在隨著旋轉(zhuǎn)，而刻度套筒部分，由于絲錐攻絲受阻而停止旋轉(zhuǎn)，由于有25mm～50mm的安全行程操作者就會發(fā)現(xiàn)攻絲受阻，及時停止機床運轉(zhuǎn)，避免事故發(fā)生。工作前扭動螺桿1調(diào)整安全行程，行程調(diào)得越大，安全系數(shù)就越高。  

    2 具有安全系統(tǒng)的攻絲夾頭的制造難點及解決辦法

新型攻絲夾頭設(shè)計復雜、零部件間的配合精度高、加工難度大。過渡套筒、連接套筒主要尺寸的公差0.03mm以內(nèi)，形位公差0.01mm以內(nèi)，表面粗糙度7級。通過6組(每組3個)f12鋼球的滾動完成套筒問的配合，而這18個大鋼球又是靠銅套筒上120個f2.5小鋼珠的定位沿著連接套筒移動的，所以只有保證上述兒個關(guān)鍵件的精度及配合精度，才能保證攻絲夾頭的精度。 

過渡套筒件16的加工 

過渡套筒材料GCr15硬度：HRC55～60，內(nèi)孔上加工深74mm、R6的定位槽6個，兩槽間尺寸：f68+0.05+0.02，8個14+0.05+0.02腰形槽的位置度公差沖0.01mm，加工難度大。 

為保證以上尺寸及各軸的垂直度、等分和對稱度，加工時不能采用常規(guī)方法，而是在數(shù)控銑床上留余量鉆、鉸內(nèi)孔、車床車掉內(nèi)孔余量，磨床精磨內(nèi)孔檢查合格后，熱處理、鉗工拋光R6槽。 

蝶形彈簧件19的加工 

    蝶形彈簧高度：1.55±0.05mm，厚度：0.8mm，兩側(cè)有角度。由于此零件用量大，一套夾頭用216件，且厚度小，熱處理變形嚴重，廢品率高。為此，加工中將1.55±0.05mm留0.03mm余量車削后磨準；車工加工角度時控制0.8mm；做兩塊角度樣板保證角度一致；改制一套專用卡盤爪，保證裝夾不變形;設(shè)計制造一套熱處理專用夾具，防止零件變形。 

銅套筒件13的加工 

此件最大的加工難點：在壁厚2.5mm的本體上，裝仁120個f3mm的鋼珠，并要求鋼珠自由滾動，在加工中配作專用悶頭、采取特殊斂縫工藝來實現(xiàn)這一裝配過程。

    3 效果及合理使用

新研制的攻絲夾頭具有性能好、精度高、安全可靠的特點，可有效防止攻絲中絲錐的斷裂。 

新研制的攻絲夾頭設(shè)計復雜、加工難度大、配合精度高、只有正確合理使用，才能發(fā)揮出它的先進性。 

    攻絲夾頭的工作部分是靠鋼珠定位、彈簧壓緊、滑動配合實現(xiàn)，因而保持內(nèi)部清潔、注油充分非常重要，若夾頭內(nèi)部進入污垢，不及時清理，鋼珠不能轉(zhuǎn)動，拉毛其它零件，就會造成安全保險系統(tǒng)失靈，夾頭不能工作。 

   4 結(jié)束語

目前，此新型具有安全系統(tǒng)的攻絲夾頭，已應(yīng)用于300MW汽輪機組汽缸中分面定位螺孔的加工中，并取得令人滿意的效果。