軸向定位自動(dòng)定心不停車車床夾具*

易湘斌 常文春 唐林虎 焦愛勝 沈建成

(①甘肅省高校綠色切削加工技術(shù)及其應(yīng)用省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050;②蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

學(xué)校實(shí)驗(yàn)室加工小型軸類工件，一般是在車床上利用三爪自定心卡盤裝卡，重復(fù)開車、停車和松夾細(xì)小工件，輔助工時(shí)較長，勞動(dòng)強(qiáng)度大。采用不停車夾具可顯著縮短輔助工時(shí)。但一般利用彈簧夾頭進(jìn)行外圓定心裝卸工件的不停車夾具，會(huì)產(chǎn)生較大的軸向定位誤差;采用反向頂尖、外撥頂尖裝卸工件的不停車夾具，容易出現(xiàn)工件端面損壞和工件滑落的問題。為此，研究了一種具有較高軸向定位精度、安全可靠的不停車車床夾具，并應(yīng)用于材料力學(xué)性能試件的加工。

1 夾具結(jié)構(gòu)與組成

如圖1 所示，夾具主要由主殼體、右殼體、連接套、滑套、復(fù)位彈簧、活動(dòng)離合座、彈簧夾頭和定位桿組成。

不停車運(yùn)行時(shí)夾具系統(tǒng)狀態(tài)為:主殼體1 的莫氏錐柄插入機(jī)床主軸錐孔內(nèi)，通過拉桿連接主軸，使夾具隨主軸旋轉(zhuǎn)，通過連接套6、滑套8 與右殼體7 相連，此時(shí)右殼體7、錐套13、彈簧夾頭16 浮動(dòng)，活動(dòng)離合座10 與主殼體1 固定離合座部位脫離接觸，夾具處于浮動(dòng)狀態(tài)。加工工件時(shí)，將工件左端外圓插入彈簧夾頭16 錐孔內(nèi)，工件右端在機(jī)床尾座頂尖推動(dòng)下左移，經(jīng)過內(nèi)套14、錐套13，推動(dòng)右殼體7 壓縮復(fù)位彈簧4 一同左移，當(dāng)與連接套6 脫離接觸時(shí)，停止浮動(dòng)。尾座頂尖推動(dòng)工件繼續(xù)左移，直至其端面被頂緊在定位桿17右端面上，實(shí)現(xiàn)軸向定位。同時(shí)，彈簧夾頭16 將工件外圓卡緊，活動(dòng)離合座10 與主殼體1 右端接觸，開始傳遞切削力矩。加工完畢后，松開尾座頂尖，復(fù)位彈簧4 向右推動(dòng)右殼體7、錐套13、活動(dòng)離合座10 和內(nèi)套14。此時(shí)，這些零件和主殼體分離，工件無力矩減速直至停轉(zhuǎn)，復(fù)位彈簧2 推動(dòng)定位桿17 復(fù)位，工件端面被推離彈簧夾頭16，退后尾座頂尖，即可安全卸下工件。整個(gè)加工過程都不會(huì)出現(xiàn)工件端面損壞和工件滑落的問題。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該不停車車床夾具的主殼體左端與機(jī)床莫氏錐孔相連，右端借鑒了摩擦盤設(shè)計(jì)原理，通過活動(dòng)離合座傳遞主軸切削力矩，結(jié)合面噴涂耐磨涂層材料。錐套13與彈簧夾頭16 通過騎縫螺釘15 實(shí)現(xiàn)可靠連接。

中心部位采用彈簧夾頭16 實(shí)現(xiàn)徑向定心裝夾，可通過內(nèi)錐孔實(shí)現(xiàn)工件外圓自動(dòng)定心夾緊或松開。通過采用系列標(biāo)準(zhǔn)件，并調(diào)整錐套13 及內(nèi)套14 的尺寸或選用彈簧片11，可以在較大范圍內(nèi)擴(kuò)大待加工工件外徑尺寸。由于復(fù)位彈簧4 和彈簧片11 的彈性作用，工件外徑尺寸公差及安裝誤差轉(zhuǎn)化為右殼體7 和彈簧夾頭16 軸向的伸縮量被予以補(bǔ)償。

通過設(shè)計(jì)周向均布的3 個(gè)芯軸和復(fù)位彈簧實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠浮動(dòng)。活動(dòng)離合座10 和定位桿17 之間通過設(shè)計(jì)花鍵連接，實(shí)現(xiàn)定位桿17 軸向滑動(dòng)的同時(shí)，提高了定位精度。圖2 所示為活動(dòng)離合座與定位桿的花鍵配合。當(dāng)工件毛坯位置度公差較大時(shí)，可通過彈簧夾頭和彈簧片的變形實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自由浮動(dòng)。本夾具根據(jù)工件外徑及重量等因素預(yù)估夾緊力，選擇彈簧夾頭規(guī)格。在裝配調(diào)試中，應(yīng)保證在滿足一定的夾緊力和定位桿調(diào)整距離時(shí)，活動(dòng)離合座10、主殼體1 右端之間的緊密接合，使切削力矩滿足要求。首次裝配調(diào)試過程中，為使彈簧夾頭與活動(dòng)離合座之間形成切削力矩，通過更換不同剛度的復(fù)位彈簧2 及4，必要時(shí)，在彈簧片11 處增加調(diào)整墊片，以補(bǔ)償間隙。

3 結(jié)語

該夾具通過不停車裝卸工件，縮短輔助工時(shí)，節(jié)省能源，貫徹了綠色切削的理念;通過彈簧力作用，消除由于工件在定位裝卡中造成的軸向誤差，提高了夾具軸向定位裝卡精度;通過彈簧夾頭外圈實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心，定心精度高，裝卡更加方便可靠;彈簧夾頭選用標(biāo)準(zhǔn)件，適用范圍廣，成本低。本夾具屬于通用可調(diào)整夾具，適用于數(shù)控車床、自動(dòng)車床及普通車床上不停車加工不同直徑的、具有較高定心與軸向定位精度的短軸類工件。

［1］劉建華，呂超.車床夾具中軸向定位問題的研究［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2011(5):131-132.

［2］戴陸武.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，1990.

［3］于駿一.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.