數控車床調心夾具的設計

張麗君，劉 瑩

（中航工業哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

我公司近兩年購進數控車床，數控車床自動化程度高，加工精度高，具有穩定的加工質量，可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件，生產效率是普通車床的3～5倍。數控車床使用三爪夾具車削軸承套圈，這種夾具夾緊變形大，有時橢圓、棱圓達不到車工藝要求，為此設計了能夠自動調心的夾具應用在數控車床上，設計φ80～120調心夾具、φ120～160調心夾具。使用調心夾具進行車加工，滿足車工藝技術要求。調心夾具夾緊變形小，棱圓、橢圓達到車工藝要求，提高車加工造型質量，提高產品車加工尺寸、幾何精度，保證產品質量，提高生產效率。

2 數控機床三爪夾具工作原理

數控車床使用三爪夾具車削軸承套圈（見圖1），是由一個夾盤體1、三個T型塊2、三個夾爪塊3、緊固螺釘4組成，簡稱為三爪夾具。

圖1 三爪夾具

工作原理：將T型塊安裝在夾盤體T型槽內，三爪夾塊齒與夾盤體齒咬合通過緊固螺釘將其連接起來，根據工件外徑的大小將三個夾爪塊的位置定好，通過液壓和氣動裝置，驅動夾盤實現夾緊工件和松開工件。在車削軸承套圈過程中，三爪夾具夾緊可靠，夾緊力較大，由于軸承套圈壁厚比較薄，夾緊易產生彈性變形（見圖2），三點夾緊軸承套圈外圓車削內圓。

圖2 套圈彈性變形

卸掉夾緊后，軸承套圈內圓產生彈性變形，因此棱圓度、橢圓度達不到車工藝要求，對以后各工序的加工造成不同程度的復映誤差，影響加工精度，有的誤差無法消除，造成人力、物力和工時浪費及經濟損失。

3 數控機床調心夾具的設計

為保證產品質量，更好地發揮數控車床高精度車削的優勢，經過深入探討和研究設計了φ80～120調心夾具、φ120～160調心夾具（見圖3）。

圖3 調心夾具

是由T型塊1、夾爪體2、螺栓3、外夾爪4、頂銷5、調心螺栓6、螺栓7、夾爪塊8、定位9構成，使用時三套組成一對裝在夾盤的T型槽上。每一個夾爪體有兩個夾爪塊與工件接觸，三個夾爪體共六個接觸點，均布在套圈外徑的圓周上，當夾爪上的兩點受力不均時，夾爪體通過調心螺栓和兩個頂銷來回轉動，使兩個接觸點的作用力趨于平衡，起到自動調心作用，稱為調心夾具。因此，使用這種調心夾具夾緊工件時，利用可調心結構，六點夾緊工件，套圈圓周上所受的夾緊力較均衡，套圈變形小, 套圈幾何精度好，這是它的最大優點。另外，夾具磨損后，不需要整體更換，只需更換六個夾爪塊，夾爪塊用料小，加工容易，降低成本。夾爪塊與套圈接觸面積穩定，可達最大，減少套圈表面凹凸不平對中心定位精度的影響，因而套圈中心定位精度較高。

4 調心夾具與三爪夾具的比較

在生產分廠對數控車床調心夾具進行第一次試驗，切削工件BT82.02為例，工件壁厚7.9mm，切削內徑φ81.2±0.07，機床轉速n=300r/min，切削速度v=76.4m/min，進給量f=0.2mm/r。在夾緊力和切削參數不變的情況下：

使用三爪夾具：平均橢圓0.0232mm，平均棱圓0.0784mm，平均壁厚0.636mm。

使用調心夾具：平均橢圓0.02mm，平均棱圓0.02mm，平均壁厚0.305mm。

通過試驗，數據表明調心夾具比三爪夾具加工工件的棱圓、壁厚精度提高一倍。

第二次試驗，切削工件為薄壁隔圈（如圖4），切削內徑。

圖4 薄壁套圈

機床轉速n=400r/min，切削速度v=139.1m/min，進給量f=0.15mm/r。

（1）壓力59N/cm2，使用三爪夾具：平均橢圓0.11mm，平均棱圓1.03mm，

使用調心夾具：平均橢圓0.053mm，平均棱圓0.44mm。

（2）壓力39N/cm2，使用三爪夾具：平均橢圓0.075mm，平均棱圓0.44mm，

使用調心夾具：平均橢圓0.025mm，平均棱圓0.27mm。

通過試驗，數據表明調心夾具比三爪夾具加工工件的橢圓、棱圓精度提高近一倍，有效提高軸承套圈車加工質量，為磨加工打好基礎。

調心夾具更換件加工容易、經濟、實用且換件時更方便、快捷，使用效果好。

5 結論

通過以上的比較，調心夾具結構比較合理，更換件節約原材料，經生產驗證，提高產品精度一倍。提高了產品質量，使用效果好。今后繼續擴大調心夾具的使用范圍，及時改進，充分利用好數控車床高精度、高效率車削的優勢，為企業多做貢獻。