具有安全系統(tǒng)攻絲夾頭的研制

    0 前言

絲錐工作時(shí)，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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)支配因而用于連接機(jī)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(shí)，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(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shí)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(zhǔn)確數(shù)據(jù)標(biāo)記，因而當(dāng)攻絲遇到料硬、攻絲受阻、絲錐打滑時(shí)，只能憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整螺母，增大壓力；當(dāng)絲錐所受扭力大于蝶形彈簧產(chǎn)生的壓力時(shí)，離合器間的嚙合會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)而脫開，若夾頭裝在自動(dòng)進(jìn)給機(jī)床上，就會(huì)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(diǎn)等方面介紹一下對(duì)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(gè)f12定位銷，4個(gè)M10螺釘通過聯(lián)接套，把數(shù)控機(jī)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(jī)床的連接精度；扳動(dòng)外套筒件23，確定攻絲所需扭力矩，蝶形彈簧就會(huì)受力被壓緊，由鋼球定位，連動(dòng)刻線套筒，進(jìn)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(dòng)，新型夾頭是靠鋼球連動(dòng)。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(shí)間，就不能反映出蝶形彈簧真實(shí)受力，影響使用。新型夾頭，鋼球不易磨損，定位準(zhǔn)確；每組36個(gè)，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(biāo)記，根據(jù)絲錐扭力矩的大小，確定標(biāo)記值，用頂絲件39鎖緊，防止松動(dòng)。 

新型攻絲夾頭增加了一個(gè)安全系統(tǒng)。攻絲中，當(dāng)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(shí)，裝有絲錐的刻度套筒與過渡套筒連接定位鋼球就會(huì)沿著過渡套筒的腰形槽移動(dòng)出刻度套簡(jiǎn)的定位半球形槽到平面上，這時(shí)機(jī)床主軸仍在旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，沒有安全保險(xiǎn)系統(tǒng)的夾頭就會(huì)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(dāng)鋼球移動(dòng)到平面以后，絲錐停止轉(zhuǎn)動(dòng)、打滑，安全系統(tǒng)就會(huì)起動(dòng)，銅套筒上的18個(gè)定位鋼珠，就會(huì)沿著過渡套筒和連接套筒的定位槽滑動(dòng)，行程在25mm～50mm之間；由于機(jī)床在旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)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(huì)發(fā)現(xiàn)攻絲受阻，及時(shí)停止機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)，避免事故發(fā)生。工作前扭動(dòng)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(diǎn)及解決辦法

新型攻絲夾頭設(shè)計(jì)復(fù)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(jí)。通過6組(每組3個(gè))f12鋼球的滾動(dòng)完成套筒問的配合，而這18個(gè)大鋼球又是靠銅套筒上120個(gè)f2.5小鋼珠的定位沿著連接套筒移動(dòng)的，所以只有保證上述兒個(gè)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(gè)，兩槽間尺寸：f68+0.05+0.02，8個(gè)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(duì)稱度，加工時(shí)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(yán)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(zhǔn)；車工加工角度時(shí)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(jì)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(diǎn)：在壁厚2.5mm的本體上，裝仁120個(gè)f3mm的鋼珠，并要求鋼珠自由滾動(dòng)，在加工中配作專用悶頭、采取特殊斂縫工藝來實(shí)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(diǎn)，可有效防止攻絲中絲錐的斷裂。 

新研制的攻絲夾頭設(shè)計(jì)復(fù)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(jìn)性。 

    攻絲夾頭的工作部分是靠鋼珠定位、彈簧壓緊、滑動(dòng)配合實(shí)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(jìn)入污垢，不及時(shí)清理，鋼珠不能轉(zhuǎn)動(dòng)，拉毛其它零件，就會(huì)造成安全保險(xiǎn)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(jī)組汽缸中分面定位螺孔的加工中，并取得令人滿意的效果。