錐形棒料承料夾緊裝置的設計與應用*

劉桂芝 李小笠 周永良

(①南京工程學院，江蘇 南京211167;

②南京數控機床有限公司，江蘇 南京211100)

數控機床作為工作母機在機械加工行業中的應用越來越廣泛，對機床主機廠來說，要提高數控機床的在機械制造業中外圓帶錐面或弧面較長零件端部及內孔的加工公差要求。在裝夾時，零件的一端用傳統的夾裝方式三爪液壓動力卡盤夾緊，另一端為保證工件的加工則需夾持工件外圓，但這類零件夾持端為外圓帶弧面或錐面，這樣夾持時若采用通用中心架則無法實現裝夾。因此，為解決這種特定零件加工的裝夾問題，通過對此類零件結構特點和加工工藝的分析，設計了一種專用夾緊機構——錐形棒料承料夾緊裝置。

1 錐形棒料承料夾緊裝置結構介紹

錐形棒料承料夾緊裝置的結構圖如圖1 所示。

錐形棒料承料夾緊裝置主要由3 大部分組成，分別是:錐形棒料承料夾緊裝置本體機構(圖2)，其上裝有實現工件軸向夾緊的軸承支撐機構;推動錐形棒料承料夾緊裝置沿工件軸向移動到工件夾緊位置的傳動機構(圖3);實現工件夾緊后將本體機構進行液壓鎖緊的控制裝置(圖4)。

(1)錐形棒料承料夾緊裝置本體機構 該機構是錐形棒料承料夾緊裝置的主體部分，如圖2 所示。夾緊套6 通過角接觸球軸承4，軸承座7，定位法蘭2、3、8固定在承料夾緊裝置中心架體1 上。工件5 端部外圓錐面或圓弧面與夾緊套6 內錐面相配合并實施夾緊。

(2)傳動機構 本錐形棒料承料夾緊裝置的傳動機構為油缸，如圖3 所示。該油缸的一端安裝在固定于機床床身底座上的支架上，另一端與中心架體由球面鉸鏈連接，這樣錐形棒料承料夾緊裝置本體機構就可以在油缸的帶動下沿工件軸向任意移動，并可根據加工工件錐面或圓弧面的軸向位置實施對工件的夾緊。活塞端的球面鉸鏈連接可以實現活塞桿在本體安裝座上的自動定心，以避免由于制造、安裝誤差產生的，在活塞桿推動機構移動時而產生與活塞桿不同軸力對活塞桿造成損害。

(3)壓板鎖緊及液壓控制裝置 該機構為本裝置的油膜鎖緊裝置，如圖4 所示。夾緊裝置壓板2 由螺釘固定在夾緊裝置本體1 上，其上面設計有活塞腔，活塞腔的底部設計有儲油腔4，儲油腔4 與進油口主油路相通，油路打開，主油路進油，沖入各活塞底部的儲油腔中，將活塞頂起壓在夾緊裝置導軌的下部，從而將承料夾緊裝置本體鎖緊在機床導軌上。

2 錐形棒料承料夾緊裝置工作原理

錐形棒料承料夾緊裝置的工作過程是:工件一端由機床卡盤夾緊并定位，另一端通過傳動機構油缸推動錐形棒料承料夾緊裝置本體機構沿工件軸向運動，到工件外圓錐面或圓弧面處，使承料夾緊裝置上與軸承座連成一體的夾緊套的內錐面與工件上外圓錐面或圓弧面的一處截面圓緊密配合，在液壓系統壓力的作用下，實現工件的軸向和徑向的夾緊。其后，由壓板鎖緊裝置將承料夾緊裝置鎖緊在機床導軌上。工件一端卡盤夾緊裝置、傳動機構油缸由機床液壓系統供油并通過機床液壓系統的壓力調整來改變承料夾緊裝置本體的推力，實現工件軸向徑向夾緊力的大小的改變。加工工件由機床主軸帶動在錐形棒料承料夾緊裝置內回轉，實現對工件加工部位的加工。

該裝置除上下料需人工操作外，其余動作均可以由程序控制。用戶亦可根據需要配置上下料機械手，進行自動上下料，從而使工件加工全過程實現自動控制。其控制原理如圖5 所示。

程序控制，工件一端由機床卡盤夾緊→液壓控制系統中壓力繼電器發出信號，傳動機構中油缸推動錐形棒料承料夾緊裝置，帶動軸承座內部的夾緊套到加工工件外圓的圓弧端，使其夾緊套內錐面和工件圓弧緊密配合的位置，實施對工件的徑向和軸向夾緊→液壓控制系統中壓力繼電器發出信號，由鎖緊裝置將承料夾緊裝置鎖緊在機床導軌上→液壓控制系統中壓力繼電器發出信號，機床主軸帶動工件在錐形棒料承料夾緊裝置內回轉旋轉→刀架按加工程序加工工件至尺寸→機床主軸停轉→刀架后退，程序控制→鎖緊裝置將承料夾緊裝置松開→傳動機構油缸將錐形棒料承料夾緊裝置移回初始上料位→手動或機械手接料→卡盤松開工件→程序等待，實現下一個程序循環。

3 結束

這種錐形棒料承料夾緊裝置解決了外圓帶錐面或弧面的較長工件加工內孔時工件夾持的問題。機構夾持剛性好，工件的夾緊變形小，保證了工件的夾持精度和工件的加工精度。這種承料夾緊裝置尤其適合批量較大工件的生產，機構結構簡單，調整使用方便且具有良好的互換性，可大大減輕操作人員的勞動強度。通過實際應用，取得了較好的效果。

［1］機床設計手冊編寫組. 機床設計手冊. 第三卷部件機構及總體設計［M］. 北京:機械工業出版社，1992.

［2］王光斗. 機床夾具設計手冊［M］(第三版). 上海:上海科學技術出版社，2008.

［3］盧光賢. 機床液壓傳動與控制［M］. 西安:西北工業大學出版社，2002.

［4］陳宏鈞. 機械加工工藝裝備設計手冊［M］. 北京:機械工業出版社，2008