机动攻丝摩擦片离合器式过载保护装置的研制

陈国庆

摘要：本文系统地介绍了丝锥攻螺纹中常见的问题、产生的原因进行了分析；设计了攻丝辅具；解决了生产中的漏攻、丝锥打断及螺纹质量差等几个问题；分析、介绍了作者设计制作的机动攻丝摩擦片离合器式过载保护装置的结构、原理、使用说明及其特点。

关键词：自动攻丝装置；车床；丝锥；攻螺纹；加工方法

1设计目的：

在车床上进行攻丝多见于轴类零件的端面中心部位。传统的攻丝方法存在很大缺点：丝锥定心不准，很难保证尾座轴心线跟主轴轴心线重合，虽然结构简单,但是使用不方便。使用时更大的缺陷是没有保险装置，当切削力过大时产生过大的切削扭矩、摩擦扭矩，会把丝锥折断。对于在车、钻床上攻制盲孔螺纹过程中，由于攻丝深度掌握不准，如果丝锥一碰到底，再攻进去，常会出现丝锥立即折断现象，这种工具显得更加危险，这样造成了生产中由于丝锥频繁折断而带来诸多麻烦，降低了生产率，且由于丝锥折断所造成工件报废的几率也比较高，提高了生产成本。为解决此问题，我们在查阅大量有关资料的基础上，设计制作了机动攻丝摩擦片离合器式过载保护 装置。采用此装置后，效果很好。

2原因分析：

针对以上情况，我们通过研究分析，认为加工中产生这些现象的重要原因有：

攻丝辅具造成的误差；切削力和切削扭矩的增大，引起丝锥强度不足；攻丝系统变形，摩擦力矩增大，加工螺孔精度下降导致丝锥折断；攻螺纹过程中产生的问题

3设计方案：

基于以上这些原因，我拟定了三种"机动攻丝过载保护 装置"结构设计方案。

3.1方案一：

过载保护装置采用摩擦片结构，其结构原理图如图3-1所示：

此方案利用摩擦片式保险攻丝夹头，攻丝时，切削力通过花键套3，经摩擦片4与5传到锥柄1上。在正常扭矩下，两种摩擦片由于摩擦力的作用不会产生相对滑动。但当切削力所产生的扭矩超过内摩擦片与外摩擦片之间的摩擦力矩时，内摩擦片与外摩擦片之间会相互打滑，而使丝锥花键套随着工件一起转动，这样就避免了丝锥折断。

3.2方案二：

过载保护装置采用钢珠结构，其结构原理图如图3-2所示：

此方案利用钢珠式保险攻丝夹头，如图所示，攻丝时，切削力通过外套7，经钢珠6与弹簧5及顶柱4、柱套3、螺套2、共同作用传到锥柄1上。在正常扭矩下，柱套3一端有八个均布顶柱4顶锥柄1上八个均布孔内的弹簧5，使弹簧压紧钢珠6与外套7端面上的八个孔 (八个孔比钢珠直径稍小)产生摩擦力，由于摩擦力的作用不会产生相对滑动，进行攻丝。但当切削力所产生的扭矩超过钢珠与端面孔之间的摩擦力矩时，钢珠与端面孔之间会相互打滑，而使丝锥、外套随着工件一起转动，这样就避免了丝锥折断。

3.3方案三：

过载保护装置采用摩擦锥结构，其结构原理图如图3-3所示：

此方案利用摩擦锥保险攻丝夹头，攻丝时，切削力通过摩擦外锥4与摩擦内锥套3传到锥柄1上。在正常扭矩下，摩擦外锥与摩擦内锥由于摩擦力的作用不会产生相对滑动。但当切削力所产生的扭矩超过两摩擦锥之间的摩擦力矩时，摩擦外锥与摩擦内锥之间会相互打滑，而使丝锥、摩擦外锥4随着工件一起转动，这样就避免了丝锥折断。

4 分析方案（一）

4.1结构及工作原理

结构。机动攻丝摩擦片离合器式过载保护 装置，其结构如图4-1所示。

机动攻丝摩擦片离合器式过载保护 装置是由锥柄螺杆1、螺套2、弹簧3、花键套4、压板5、内摩擦片6、外摩擦片7、挡销8、深沟球轴承9、开槽圆柱头螺栓10、开槽圆柱头螺钉11、滑套12及开槽平端紧定螺钉13组成。

工作原理。它的结构原理附图所示。攻丝前，先利用本装置中的莫氏4号锥柄1装入车床尾座套筒内，以保证攻螺纹时丝锥与主轴轴心线重合。同时把机用丝锥装在滑套12内。攻丝时，首先转动尾座手轮将丝锥头部微量压入事先打好的螺纹底孔孔口，手轮就停止转动，开动机床，利用车床的旋转运动进行攻丝，切削力由丝锥传至滑套12，通过滑套12与开槽平端紧定螺钉13，经开槽圆柱头螺钉11传至花键套4，再由花键套的内花键与外摩擦片之间配合将切削扭矩传至外摩擦片，然后通过转动螺套2挤压弹簧3进而压紧内摩擦片与外摩擦片，利用外摩擦片与内摩擦片之间的摩擦力将外摩擦片的切削力矩经内摩擦片传到锥柄上。当在正常扭矩下工作时，由于螺套挤压弹簧作用，使内摩擦片与外摩擦片之间产生摩擦力矩与由丝锥传来的各种综合扭矩相平衡，这样使内摩擦片与外摩擦片之间不会产生相对滑动，丝锥在安全扭矩下工作。此时，丝锥通过其紧固螺钉13带动滑套12，在开槽圆柱头螺钉11的导向下沿花键套4内孔轴向滑动，实现切削过程中的自动进刀。但当切削力所产生的扭矩超过内摩擦片与外摩擦片之间的摩擦力矩时，也就是超过了丝锥的极限载荷时，内摩擦片与外摩擦片之间会相互打滑，而使丝锥、滑套12、花键套4随着工件一起转动，这样就避免了丝锥折断。特点。当切削力过大时，可实现过载保护。在切削过程中当切削力达到丝锥的安全负荷时自动停止切削，避免了切削过程中由于丝锥折断而带来的诸多麻烦。该装置操作便、省力,使用性能好，日常维护方便，成本低廉，应用于实际生产中可降地成本,提高生产效率，取得较好的经济效益。

该装置的使用也可实现丝锥的自动夹紧，自动定心，保证丝锥在切削过程中与机床保持精确的相对位置。切削前可预先给装置一个预紧力，在螺套2和花键套4上均有刻度线，用来调节内摩擦片与外摩擦片之间的摩擦力矩的大小。可用于在攻不同公称直径的内螺纹时，调节合适的摩擦力矩，以适应不同的切削扭矩。例如，当攻M10X1.5的内螺纹时，切削扭矩为11.29N.m我们可以将螺套2顺时针转六圈半调节到相应的11.29N.m的刻度，使其在使用M10X1.5丝锥时起到保护作用。同样当使用M12X1.5丝锥时，切削扭矩为14.18 N.m，我们可以将螺套2顺时针转三圈来实现保护M12X1.5的丝锥。这就是本装置的两个关键的特点，我们对摩擦力矩实现了量化，在加工过程中，我们只要通过调节螺套2即可使用不同型号的丝锥来加工，避免了加工时的盲目性，减少了操作者的工作量，使工作效率得到了极大的提高，同时减少了丝锥的损耗。

参考文献

[１]《实用机械加工手册》，辽宁科学技术出版社，2002版.

[２]马贤智等：《夹具与辅具标准应用手册》，机械工业出版社，1996版.

[３]杨黎明等：《机械零件设计手册》国防工业出版社，1993.8版.

[４]徐容：《机械设计手册》（1-5）卷，机械工业出版社，1991.9版.

[５]《机械加工工艺师手册》，机械工业出版社，1993版.