一种防止断丝锥的工装设计

前段时间笔者所在学校实习工厂接到韶关宏达齿轮厂一批数量几千件的花键轴加工任务。我们在普车上加工M20深19mm的内螺纹孔时，由于基孔较小，批量大，如用内螺纹车刀在车床上车削螺纹，不仅不方便，难于操作，不好加工，而且效率相当低。因此设计了一套自动攻丝的夹具，如图1所示。

对于断丝锥现象，经过分析，笔者认为一般主要有如下原因：

一是攻螺纹前的底孔直径小于规范要求，造成丝锥切削阻力大而导致丝锥折断。

二是丝锥轴线与工件孔中心线不同轴，造成切削刃扭矩不均匀，单边受力太大导致丝锥折断。

三是切削用量选择不合理。

一、设计思路

由于花键轴加工批量大，工装夹具尤为重要，一套可行的夹具，不仅能达到精度要求，大大提高工作效率，减轻劳动强度，而且可在一定程度上扩大机床的使用范围。

二、夹具工作示意图

夹具工作示意图见图2。

三、夹具攻螺纹方法

利用图2所示的夹具在车床攻内螺纹的方法，是把其夹具装在机床尾座锥孔内，同时把机用丝锥装进螺纹工具方孔中用螺栓固定，移动尾座向工件靠近并固定，根据螺纹所需长度在攻螺纹工具上作好标记，然后开车，传动尾座手轮使丝锥在孔中切进头几牙，这时手轮可停止传动，让攻螺纹夹具自动跟随丝锥前进直到需要的尺寸，即开倒车退出丝锥。使用此夹具在攻丝过程中，如遇到丝锥与螺杆锥度固定件跟工件一起转动，则应停车检查。如弹簧压得欠紧，则用扳手扳动螺母调节弹簧松紧度，要注意不宜过紧，避免过紧自锁起不到保护丝锥作用，适宜即可。若是其他问题，如上面分析的底孔不够大、学生的疏忽、丝锥不够、切削用量选择不合理等等，则应做出相应的调整。调整后，如还需继续往里面攻丝，应反转扳动卡盘，让丝锥往后退一点距离，这样可避免调整后的夹具突然受大扭曲力再次转动，从而保护了丝锥。

四、摩擦力的分析

由上面所述可知，是采用锥孔与锥柄的锥面配合的滑转来保护丝锥，而锥面配合摩擦力的大小直接决定夹具的可行性，也就是说，夹具的可行与否，取决于两配合锥面的重要参数。我们知道，锥度小，配合面就容易锁死，抗扭力也就大，比如车床尾座与莫氏4号锥柄的配合。而锥度大，配合面产生的摩擦力反而小。其实，丝锥（即螺杆锥度固定件）与锥套滑转的力矩小于工件切削力时就会产生滑转，该力矩大于工件给予丝锥的切削力时，不会产生滑转，亦即出现自锁现象。

根据以上分析说明，夹具在实际工作中，配合面摩擦力大，不能保证丝锥在受过大扭曲力时自转，起不到保护丝锥的作用，而配合面摩擦力小，又使丝锥一旦受力便自转，无法正常攻丝，所以锥度大小的选择尤为重要。在反复试验后，韶关宏达齿轮厂花键轴内螺纹加工选择了C=1:8（锥角为7.150）的锥度配合，经查表可知，此锥度主要应用于受径向力和轴向力的锥形零件结合面，而实际工作证明，这一锥度完全可达到夹具设计的预期效果。

随着科学技术和生产的迅速发展，机械产品日趋复杂，对机械产品的质量和生产率的要求越来越高。所以夹具在批量生产中尤为重要，一套可行的夹具，不仅能达到加工精度要求，可以大大提高工作效率，而且可在一定程度上减轻劳动强度，解决加工难题。本文攻螺纹工装解决了丝锥折断、工件报废这一实际难题，而且对操作者的技能要求也不是太高。

（作者单位：广东省工业高级技工学校）