回程段的曲率变化则更为讲究,必须保证从动件在下降时不会因为加速度的突变而产生机械冲击,否则机器运作起来就会有异响和震动。
这些参数,在现代数控机床里,不过就是输入电脑里的一串G代码,几分钟就能铣出来。
如果在传统车床上,老师傅用靠模或者分度头,折腾半天也能加工出来。
但在这里,江临只有一把台钳几把锉刀,和自己的一双手。
不过他没有急着去修外轮廓。
凸轮这种零件,中心孔才是基准。
外面那条曲线再漂亮,只要中心孔偏了,装到轴上一转,所有升程都会变成错误的偏心跳动。
孔径要求是4毫米,配合精度要求极高,是h7/h6的间隙配合。
这个孔,光靠纯钳工手钻是绝对搞不定的,必须要上钻床,并且配合铰刀。
江临看了一眼十几米外的台式钻床。
站在旁边的郭建业一直关注着这边,看到他的目光,走了过来。
郭建业没看他背后的两位教授,直接问江临:“要上钻床是吧,先把夹持方案说一遍。”
郭建业知道这个零件有多小。
十五毫米厚,二十毫米直径的异形件,直接上钻床的平口虎钳根本夹不住,而且一旦受力不均,刚刚做好的精密外轮廓就会被夹坏。
江临没有犹豫:“凸轮太小,不能直接上虎钳。我准备用一块厚铝板做个临时工装。在铝板上先铣或者锉出一个与凸轮外轮廓完全配合的型腔,把凸轮嵌进去,用c型夹压紧固定,然后再整体上钻床打孔。”
郭建业点点头,这个思路很稳,于是又问:“钻头怎么选?”
“先用中心钻打定位坑,防止引偏。先用3.8毫米麻花钻打底孔,再换3.9毫米钻头轻轻修孔,最后用4毫米机用铰刀铰掉最后一层薄余量,尽量逼近滑动配合要求。”
“转速控制呢?”
“材料是45钢,4毫米的钻头,转速设定在大约八百到一千转每分钟。进给量必须极低,纯手动控制,靠手感感知切削力。”
郭建业看着他,眼神里闪过一丝赞许:“工装你自己去找边角料做,做完了拿过来我检查,检查通过了,再上钻床,别把我的刀具弄断了。”
“好。”江临转身去材料柜。
他挑了一块二十毫米厚的铝板边角料,没有试图锉出完整型腔。
那太慢,也没必要。
他只在铝板上做了三个限位面,分别卡住凸轮的基圆段和两个不参与工作的外缘位置,再用薄铜片垫住工作面,避免c型夹直接伤到曲线。
郭建业走过来,拿在手里检查了一遍,试着用大拇指去推那个凸轮,纹丝不动。
又看了看c型夹的位置,确认夹具边缘不会干涉到钻头的下降路径。
“可以,走。”郭建业一挥手。
两个人走到台式钻床前。
郭建业破天荒地亲自上手,帮他调好了皮带盘的位置,设定好一千转的转速。
然后,老爷子退后半步,站在钻床的左侧,右手顺势搭在红色的紧急停机按钮上。
这是一种保护姿态。
“开始吧。”
江临把固定着凸轮的铝板工装放到钻床工作台上,用小平口钳和压板重新夹紧。
确认c型夹不会干涉钻头下降路径,又用手推了推整块工装,纹丝不动。
才装中心钻。
按下绿色启动钮,主轴带着轻微的轰鸣声旋转起来。
江临握住进给手柄,缓缓下拉。
中心钻的尖端接触到凸轮圆心的一瞬间,只听得嗤的极短的一声,一个完美的倒锥形的定位坑出现在凸轮的圆心位置。
升起主轴,停机。
江临用钻夹头钥匙退下中心钻,换上3.8毫米的麻花钻。
再次开机。
钻头旋转着,像一台精准的手术刀般缓缓下降。
切削刃进入45钢内部的一瞬间,空气中传来一声极短的金属啸叫,紧接着化为低沉的切削声。
江临的手稳稳地握着那个带有三个圆球的进给手柄,下压的速度慢得几乎肉眼看不出在动。
懂行的却知道他这是在用手感知钻头在金属内部的阻力。
很快,两条连续的切屑从钻头的螺旋槽里被挤了出来,卷成弹簧一样的形状。
切屑没有发黑,也没有出现连续的深蓝色氧化带,只在边缘带一点淡淡的稻草黄。
郭建业看了一眼,知道转速和进给在安全区间里,切削温度没有失控,钻头也没有被硬磨到发蓝。
既保证了切削效率,又没有因为过热而导致刀具退火或工件表面烧伤。
十几秒后,手柄上的阻力突然一空,钻头从工件的背面顺利穿出。
江临立刻抬起手柄,关机,退刀。
他没有急着把工件拿下来。
因为还有最后一步,也是最关键的精铰。
他取下钻头,换上4毫米高速钢机用铰刀。
为了保证孔壁的光洁度,他往孔里滴了一滴切削液。
铰刀的转速被他调低了一档。
铰孔的过程比钻孔更慢。
铰刀在孔内转动的声音极轻,完全没有了刚才暴力切削的粗犷,倒像是在金属内部做一次温柔而细致的按摩。
缓慢切除最后那不到0.1毫米的余量。
铰完,退刀,取下工件。
松开c型夹,把带着油污和切屑的凸轮从铝板里抠出来。
江临取过棉签,蘸了点酒精,伸进刚打好的孔里仔细擦拭了一遍,然后把凸轮举到头顶的日光灯下,眯起一只眼,从孔的一端看进去。
孔壁内侧光洁如镜,反射出清冷的光。
没有振纹,没有划痕,边缘没有一丝毛刺。
他拉开书包,从里面取出一根昨晚从家里缝纫机上量好直径找来的替代传动轴的细钢棒,对准孔位,插了进去。
钢棒顺畅地滑入孔中,手感如丝般顺滑。
他用手指捏着钢棒转动了一下。
没有任何卡滞感,也感觉不到任何多余的松动。
他不敢说这就是严格意义上的h7/h6。
训练中心没有给他开塞规,也没有内径千分表。
但至少从试插手感看,它已经接近一组很漂亮的滑动配合。
不过,这还不够。
凸轮不是一个单纯套在轴上的圆环。
旧凸轮并不是靠键槽传扭,而是靠一颗止付螺钉,压在传动轴侧面那道被铣出来的小平面上。
这个小孔不起眼,却决定了凸轮能不能真正跟着轴走。
没有它,中心孔再漂亮,也只是一个会空转的铁环。
江临把旧凸轮重新拿出来,对照止付螺钉孔的位置,在新凸轮侧面划线。
这一步不能随便找个角度打孔。
送布牙凸轮的相位,决定了它在机针下落、摆梭钩线和布料推进之间的配合关系。孔位一旦偏了,凸轮虽然能转,送布牙却会在错误的时间抬起来。
他用V形铁把新凸轮垫稳,让侧面待加工位置朝上,确认钻头路径不会擦到已经铰好的中心孔边缘。
郭建业站在旁边看了一眼,没有说话,只是把一支2.5毫米钻头递了过来。
中心钻轻轻点出定位坑。
2.5毫米钻头缓慢下压,在凸轮侧壁上钻出攻丝底孔。
接着,江临换上手用丝锥。
攻丝时他没有贪快,每进半圈,退四分之一圈断屑。
45钢不像铝,丝锥一旦被切屑咬死,轻则崩牙,重则直接断在孔里,这个零件就等于废了。
他一圈一圈地把螺纹攻到底,退出丝锥后,用酒精冲掉孔内细屑,再用细锉和油石把孔口毛刺轻轻去掉。
最后,他找来一颗同规格的止付螺钉,试着旋入。
螺纹咬合顺畅,没有松旷,也没有发涩。
到这一步,这个凸轮才算真正具备了传递扭矩的结构基础。
江临把打好中心孔的圆盘重新夹在台钳上,从书包里取出一张干净的白纸。
用圆规、量角器和直尺,像做几何题一样,在纸上画出了凸轮的1:1外轮廓图。
画完之后,用剪刀沿着轮廓线极其小心地剪下来,便得到了一个纸质的凸轮模板。
随后在圆盘的端面上涂了一薄层蓝色的划线漆。
等漆干了,他把纸模板平整地贴在端面上,用一把尖锐的划针沿着纸的边缘,在蓝色的金属表面刻出了一圈银白色的轮廓线。
揭掉纸模板。
一条完整的凸轮轮廓线,就这样清晰地显现在了45钢圆盘上。
郭建业不知道什么时候已经溜达了过来,双手背在身后,站在侧后方大概两个身位的位置,看着这一幕。
老爷子没出声,眼底却闪过难以掩饰的惊诧。
这种纸模板转印划线的方法,太古老了。在现在的工厂里早就被淘汰得干干净净。
但在三十年前,没有数控设备的年代,老钳工们做这种异形零件,用的就是这个土办法。
简单,原始,但有效。
前提是,你画的那个1:1模板本身就是精确的。
江临开始上大锉刀了。
他先用一把大号的粗齿平锉,把圆盘外圆上划线以外多余的材料大致去掉。
只在划线外围留下大约0.5毫米的精修余量。
这个阶段的动作充满了暴力美学。
江临的站位极稳,双腿微曲