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钻剃齿刀退刀孔的自动化装置
xiao_xiao1 发表于 2009/10/19 13:41:53 571 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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剃齿刀是齿轮的精加工刀具，其结构如图1所示。在粗、精车剃齿刀各部并拉键槽和滚齿形后的工序为钻退刀孔，其示意图如图2所示。传统的加工方法是在ZA125机床上，利用手动螺栓夹紧和手动拨齿操作来完成加工过程。虽然夹具简单，但生产效率低，劳动强度大。尤其是在批量大时，就更显其弊端。为此研制了钻剃齿刀退刀孔的自动化装置。它能对被加工的不同规格剃齿刀实现正确的定位、夹紧和拨齿等动作，在一次装夹中连续自动加工几十个退刀孔。
图1 剃齿刀结构图
图2 剃齿刀退刀孔的示意图
2 自动化装置要点
(1)工件的定位及定位误差的计算
钻剃齿刀退刀孔的工序采用一面两销定位。定位面与剃齿刀的基面相接触，圆柱销与剃齿刀的中心孔相配合，拨销与剃齿刀的刀齿相啮合。它们共同消除六个自由度，实现了完全定位。如按图3建立坐标系，则定位面消除沿z轴的移动和绕x轴、y轴的转动，圆柱销消除沿x轴和y轴的移动，拨销消除绕z轴的转动。
图3 坐标系的建立 如图2所示，在钻剃齿刀退刀孔的工序中，对工序尺寸D±0.2，工序基准和设计基准均为o点，基准不重合误差ΔJB＝0，定位误差ΔDW中只有基准位移误差ΔJW＝δD+δd＋Δmin。定位误差计算的示意图如图4所示。
ΔDW=ΔJW+ΔJB=δD+δd+Δmin+0
=0.046+0.017+0=0.063＜零件公差/3
［0.2-(-0.2)］/3=0.133
图4 定位误差的计算
即能满足工序尺寸D±0.2的加工精度要求。
工序尺寸d１由定尺寸刀具(钻头)保证。
(2)工件的夹紧及液压缸直径和螺纹中径的计算
钻剃齿刀退刀孔时采用螺栓夹紧，动力由液压装置提供。如图5所示，夹紧力F作用在剃齿刀的非基准面上，且垂直定位基面。设加工中产生的轴向切削力为P，扭矩为M。
设欲使工件不反倒所需的夹紧力为F１，则
（1）
图5 工件的夹紧式中：K—安全系数；
R＝D／2；
r—定位面与定位元件的接触半径。
设欲使工件不转动所需的夹紧力为F2，则
(2)
式中：f—摩擦系数。
夹紧力
（3）
式(3)即为计算液压缸直径D大和螺栓的螺纹中径D中的依据。
（4）
式中：d小—活塞杆直径，d小＝（0．3～0．5）D大；
p—单位面积的压力，p＝10个大气压。
将式(3)代入式(4)，可求出液压缸直径D大和活塞植直径d小。
4F／（πD中）
［σ］［2］ （5）
式(5)中［σ］为许用应力。
将式(3)代入式(5)，可求出螺栓的螺纹中径D中。
(3)工件的倾斜及转动体倾斜角度β’的计算
剃齿刀的退刀孔与剃齿刀的基面不垂直，所以自动化装置应具有能够和定位基面一同倾斜不同角度的机构，如图6所示，此转动机构与液压缸做成一体。在转动体上设计出能够准确反映剃齿刀倾斜角度的刻度尺。加工不同螺旋角的剃齿