快卸螺钉螺旋槽加工工艺

陕西凌云电器集团有限公司（宝鸡 721006）贺慧清 吕景峰

快卸螺钉因其定位快捷，使用方便等特点，广泛地应用于机械、电子、通信等工业产品领域。但快卸螺钉的螺旋槽尺寸小、形状不规则，位置精度要求高，在圆柱面上呈180°分布，从而导致螺旋槽加工困难。经过我们对快卸螺钉螺旋槽加工关键技术的分析，设计制作了一个专门用于快卸螺钉螺旋槽加工的铣床夹具，成功地探索出一种在万能工具铣床上，用φ1.5mm中心钻作为刀具加工快卸螺钉螺旋槽的方法。经过多次生产验证，该铣床夹具设计精巧、使用简单、安全可靠，并批量性应用于生产实践中。多年的生产实践，也验证了该铣床夹具对于快卸螺钉螺旋槽加工的可靠性和有效性。

1.零件结构分析

快卸螺钉零件（见图1）如下：从图可以看出，该快卸螺钉螺旋槽的结构特点：螺旋槽尺寸小（宽度仅有1.5mm）、形状不规则、位置精度要求高（螺旋槽位置度为0.1mm）、螺旋槽在圆柱面上呈180°分布。在万能工具铣床上加工这样的螺旋槽，如果没有专用的铣床夹具，实现这样一个形状不规则的螺旋槽的曲面加工应该说是不可能的。经过对图样的分析研究，发现要铣削加工这种螺旋槽，必须解决两方面的问题：一是刀具问题；二是快卸螺钉的装夹问题。

图1 快卸螺钉

通过分析后，我们认为，铣削时必须将要加工的快卸螺钉装夹在一个能够同时做径向旋转和轴向进给的专用铣床夹具上，使其径向旋转和轴向运动的合成轨迹与快卸螺钉上的螺旋槽形状保持一致，就能实现快卸螺钉上形状不规则螺旋槽曲面的加工。

2.方案的确定

根据对快卸螺钉螺旋槽结构特点的分析及相关资料的查阅，初步确定的加工方案如下：

（1）在万能工具铣床上加工。这主要是考虑到万能工具铣在机械加工设备中运用较为普遍的原因。

（2）刀具采用φ1.5mm的中心钻，这主要是考虑中心钻的强度比同规格的铣刀好，并且完全能够保证螺旋槽的槽宽尺寸以及表面质量。

（3）专用铣床夹具设计方案采用手动旋转平移凸轮机构，将快卸螺钉大端装夹于手动旋转平移凸轮机构上，并用螺母（见图2）紧固。

手动旋转平移凸轮机构夹具结构如图3所示。

图2 螺母

工作原理：主轴的一端装上手轮，另一端设计为弹簧夹头夹持零件，主轴（见图4）的中间部位对称铣出两处作为凸轮靠模移动用定位槽，定位销插入该定位槽内（见图5）。铣削时，转动手轮，使定位销在该定位槽内作靠模运动，从而带动零件作旋转、平移运动。当定位销在该定位槽内作靠模运动走完一个行程时，手轮反向转动使刀具回位，即可完成快卸螺钉上螺旋槽的一半铣削加工。拔起定位销，主轴旋转180°，将定位销插入主轴上对称的另一半定位槽内，转动手轮，使定位销在该定位槽内作同样的靠模运动，即可完成快卸螺钉上另一半螺旋槽的铣削加工。

图3 手动旋转平移凸轮机构夹具

3.铣床夹具的设计过程

图4 主轴

图5 主轴上定位槽形展开图

（1）考虑到夹具制造的方便及定位的可靠性，将凸轮机构及零件的夹持部分设计在同一主轴上。根据快卸螺钉上螺旋槽的尺寸，经过一套复杂的演算（略），将快卸螺钉上的螺旋槽转化为主轴上相应地用于靠模的封闭定位槽，即凸轮面。

（2）考虑到定位销初始和终止行程时在凸轮定位槽上所占的空间行程，对零件上螺旋槽初始和终止部位都进行了必要的延伸，并将这个延伸转化到设计定位槽凸轮机构的初始和终止部位。这样，对主轴上用于靠模的封闭定位槽也进行了相应的延伸，保证铣削时进刀顺利，切削到位，一次完成，同时也保证了加工出来的快卸螺钉螺旋槽尺寸完全符合图样要求。

（3）根据零件所夹持部分的形状和尺寸，设计主轴一端的夹持装置——弹簧夹头，将零件装夹上，再用配做的螺母旋紧，通过螺母与主轴端锥面使弹簧夹头收缩夹紧零件。这样，铣床夹具的主要零件——主轴（见图4）就设计完成了。

（4）附件的设计及选取。根据主轴的尺寸，设计附件如底座、立架、手轮、定位销、衬套、螺母等，使他们与转轴之间配合紧密、定位可靠。再选用一些配套使用的标准零件，如螺钉、销钉、弹簧等。

4.铣床夹具的制造过程

对于该铣床夹具而言，底座、立架手轮、定位销、衬套、螺母等附件的加工都比较简单。关键是主要零件/主轴上呈180°对称分布螺旋凸轮槽的加工。铣削螺旋凸轮槽时，要将FW150型万能分度头装在工具铣床工作台上，通过挂轮架上的挂轮将工具铣床工作台丝杠与万能分度头的传动系统联接，使工具铣床工作台横向移动与万能分度头的转动形成联动。这里所配挂轮形成的联动必须保证在工具铣床工作台横向移动规定距离时，万能分度头必须旋转要求的度数。这就要求选配挂轮，首先根据主轴上呈180°对称分布螺旋凸轮槽的槽形展开图尺寸计算出要装挂轮的组数及传动比，再依据组数及传动比选配需要的挂轮。安装调试可靠后，将主轴装夹在万能分度头上，通过手动万能分度头操作手柄，使主轴作旋转平移进给，即可完成主轴上呈180°对称分布螺旋凸轮槽的铣削。

5.使用效果

该铣床夹具试制完成后，送使用单位进行试用。结果表明，该铣床夹具结构合理、工艺性良好、使用安全可靠。不但解决了该零件螺旋槽在普通立式铣床上没有辅助工艺装备无法加工的难题，而且能可靠保证该快卸螺钉螺旋槽的铣削加工（见图6），加工出来的螺旋槽尺寸完全符合图样要求。

图6 快卸螺钉