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在利用數控車床車制軸承滾子時，機床自帶夾具存在一定的問題：只適合車削尺寸比較細的棒料；當棒料比較粗（大于Φ45mm）時，出現夾緊力不足，造成刀具和夾具損壞等問題。為此經過實際分析，決定將自帶夾具改造為彈性夾具。 1 A+ A, W& W. U+ B3 |) ]8 K
一、原有夾具存在的問題車床主要車制軸承滾子，車床原設計自帶夾具為普通楔式中空液壓動力三爪夾盤，如下所示。 / l" `' I: l2 q: a, B+ h6 c! J, T
▲ 液壓動力三爪夾盤
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此種夾盤通過中空拉桿在油壓的作用下推動連接盤向上運動，滑塊隨之運動，把力傳遞給夾爪，擠壓夾爪沿滑道運動，夾緊工件；當中空拉桿在另一側油壓的作用下推動連接盤向下運動時，帶動夾爪背向圓心運動，也就是張開夾爪。
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▲ 液壓夾緊機構 4 {2 w0 R1 B+ e2 }4 e: x& S
為了減少料頭，提高材料的利用率，該設備設計棒料長度3m。棒料依靠料架、導向套的支撐，進入回轉油缸，通過中空拉桿后由夾爪夾緊。棒料與導向套之間的間隙在2～3mm，棒料存在一定的彎曲現象，因此，當轉速達到額定轉速時，由于棒料的離心力作用，夾爪夾持力喪失較多。隨著工件直徑的增加，棒料的離心力增加，同時工件所受的切削力也增加，夾爪夾緊力就會不足，常常發生棒料轉動和向后位移，造成滾子廢品。 l: e% L' m$ ]" G: q
▲ 料架和導向套支撐棒料機構
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為解決夾緊力不足的問題，嘗試把油壓調高到極限油壓2.8～3.0MPa，使夾盤的夾緊力增大，滿足了工作需要，但同時會出現夾傷棒料表面、動力夾盤壓蓋變形、螺栓和備帽斷裂、料管螺紋損壞、瞬間發生撞刀，造成車刀蹦刃等現象。在加工Φ45mm以上滾子時，只能通過降低轉速或縮短料棒的長度（由3m變為2m）來滿足工作需要，大大降低了生產效率或材料利用率。 ( p9 C! O _) B! n$ O
二、三爪夾盤的改進- `6 Q* }) |: x' J
為了充分提升此種設備的利用率，在降低設備故障率的同時，擴大其滾子加工范圍（車制滾子直徑增加至Φ64mm之內），對車床自帶夾具進行了改進。
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▲ 彈性夾具結構
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改進后的夾具取消了原有普通液壓三爪夾盤，重新設計制造了彈性夾具。新設計的夾具主要由彈簧套夾頭、夾持環、夾持塊、夾具體、過渡盤、料管、安全防護罩等部件組成。安裝步驟如下所示。
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▲ 彈性夾具安裝步驟
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三、彈性夾具的工作原理/ F1 E3 N, n8 x {6 J& |" J
通過過渡盤把夾具體與主軸相連接，彈簧套夾頭安裝在夾具體內，并與料管通過螺紋連接在一起，夾持環安裝在彈簧夾頭上，通過夾持環來定位彈簧套夾頭，以便對夾持塊進行精車調整，達到對棒料外圓的定位夾緊，精車完成后，取下夾持環。 $ D5 f3 _8 V+ j7 o# M! x$ [
彈性夾具的夾持塊的內徑尺寸精車后應該與棒料尺寸相同，以確保夾持塊內圓弧面與棒料的外圓弧面充分接觸，增大對棒料的夾緊力，防止棒料發生轉動和向后位移，夾持塊的外徑為標準尺寸，其余部件都設計成通用工件。加工不同直徑滾子時，只需要更換不同型號的夾持塊，便可實現對不同產品的裝夾加工。更換夾持塊方便快捷。
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四、彈性夾具的對比優勢
" H! y7 H! t# z4 n2 k1.定心精度高，裝夾工件快捷方便，夾持工件穩定； 5 l: Y7 b+ L$ I* S/ R+ a; B" a: [. s+ ~# U
2.改成彈性裝夾后，根據產品的投料范圍制作相應的夾持塊，設計簡單，制作方便，更換產品時只需更換夾持塊便可完成夾具的更換； % |/ b6 V+ a- O) M7 ~5 T1 D
3.改成彈性裝夾后，在加工大尺寸的滾子時，不會出現崩刃和棒料轉動以及位移現象，徹底解決了三爪夾盤夾緊工件存在的廢品率高、產品質量不穩定、刀具時常損壞等問題； 3 D, ]/ s& q- m5 x, ^9 M; d6 q
4.改成彈性裝夾后，設備的加工范圍由原來的直徑Φ45mm以下的滾子，增加到可以加工直徑Φ64mm以下的滾子，設備利用率得到了顯著提高；
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5.改成彈性裝夾后，加工效率提高了一倍，例如，改造前在加工小球面滾子時，由于球面曲率大，加工倒角和球面曲率時，吃刀量和切削力增加，原有的三爪夾盤夾緊力不夠，棒料夾不緊，容易在倒角處產生振紋。為了保證產品質量，需要通過兩次進刀，減小切削力，來消除倒角處產生的振紋；
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6.由于彈性夾具夾緊力增大，棒料的料頭長度也大幅度縮短，與原來相比，每根棒料的料頭長度縮短了50~60mm，有效節約了原材料；
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7.由于彈性夾具增加了與工件的接觸面積，在保證不減少夾緊力的前提下，減少了夾具與工件之間的單位壓力，即減少了液壓壓力和工裝的損壞。
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發表于 2023-2-17 14:21:26
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