FST-009數(shù)控車(chē)床夾具的改進(jìn)

徐金君， 徐　珍， 呂國(guó)新

FST-009數(shù)控車(chē)床夾具的改進(jìn)

徐金君1， 徐珍2， 呂國(guó)新1

（1.西北軸承有限公司，寧夏 銀川 750021 ；2.寧夏地質(zhì)工程學(xué)校，寧夏 銀川 750021）

FST-009數(shù)控車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)存在一定的問(wèn)題，依據(jù)設(shè)備說(shuō)明書(shū)的轉(zhuǎn)速加工Φ45～60mm之間滾子時(shí)，因夾緊力不夠，出現(xiàn)讓刀、工件轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象；當(dāng)降低轉(zhuǎn)速加工Φ45～60mm之間滾子時(shí)，雖能滿足要求，但大大降低了生產(chǎn)效率，無(wú)法充分發(fā)揮該類(lèi)設(shè)備的利用率。為了不降低轉(zhuǎn)速同時(shí)又能夠加工Φ45～60mm之間的滾子，對(duì)夾具進(jìn)行了改進(jìn)，由三爪夾盤(pán)改為彈性?shī)A盤(pán)，使設(shè)備的利用率提高了一倍，滿足了生產(chǎn)需要。

數(shù)控車(chē)床；彈性?shī)A具；夾緊力；夾持塊；軸承滾子

1　前言

隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，軸承的生產(chǎn)向著多規(guī)格小批量方向轉(zhuǎn)換。為此，公司購(gòu)進(jìn)25臺(tái)FST-009數(shù)控車(chē)床，主要車(chē)制軸承滾子，以滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求。該數(shù)控車(chē)床的夾具存在一定的問(wèn)題，只適合車(chē)削尺寸比較細(xì)的棒料（Φ45mm以下）；當(dāng)車(chē)削尺寸比較粗的棒料（Φ45～60mm）時(shí)，該夾具就不能提供足夠的夾緊力，從而影響了生產(chǎn)效率，造成了刀具和夾具的損壞。針對(duì)存在的問(wèn)題，對(duì)夾具進(jìn)行了改進(jìn)，滿足了生產(chǎn)的需要。

2　原有夾具存在的問(wèn)題

FST-009數(shù)控車(chē)床主要車(chē)制軸承滾子，車(chē)床原設(shè)計(jì)自帶夾具為普通楔式中空液壓動(dòng)力三爪夾盤(pán)，如圖 1 所示。

圖1　液壓動(dòng)力三爪夾盤(pán)

此種夾盤(pán)通過(guò)中空拉桿在油壓的作用下推動(dòng)連接盤(pán)向上運(yùn)動(dòng)，滑塊隨之運(yùn)動(dòng)，把力傳遞給夾爪，擠壓夾爪沿滑道運(yùn)動(dòng)，夾緊工件；當(dāng)中空拉桿在另一側(cè)油壓的作用下推動(dòng)連接盤(pán)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)夾爪背向圓心運(yùn)動(dòng)，也就是張開(kāi)夾爪，如圖 2 所示。

為了減少料頭，提高材料的利用率，該設(shè)備設(shè)計(jì)棒料長(zhǎng)度為3m，如圖 3 所示。棒料依靠料架、導(dǎo)向套的支撐，進(jìn)入回轉(zhuǎn)油缸，通過(guò)中空拉桿后由夾爪夾緊。棒料與導(dǎo)向套之間的間隙在2～3mm，棒料存在一定的彎曲現(xiàn)象，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1 000r/min時(shí)，由于棒料的離心力作用，夾爪夾持力喪失較多。按該設(shè)備額定轉(zhuǎn)速加工直徑為Φ45mm以下滾子時(shí)，油缸的油壓為2.5MPa，夾爪的夾緊力能夠滿足工作需要；當(dāng)加工直徑在Φ45～60mm之間滾子時(shí)，隨著工件直徑的增加，棒料的離心力增加，同時(shí)，工件所受的切削力也增加，夾爪夾緊力就不能滿足工作需要，常常發(fā)生棒料轉(zhuǎn)動(dòng)和向后位移，造成滾子廢品。為解決夾緊力不足的問(wèn)題，把油壓調(diào)高到極限油壓2.8～3.0MPa，使夾盤(pán)的夾緊力增大，滿足了工作需要，但同時(shí)會(huì)出現(xiàn)夾傷棒料表面（在車(chē)制下一個(gè)軸承滾子時(shí)，棒料表面的夾傷會(huì)被加工掉）、動(dòng)力夾盤(pán)壓蓋變形、螺栓和備帽斷裂、料管螺紋損壞、瞬間發(fā)生撞刀，造成車(chē)刀蹦刃等現(xiàn)象。操作者要頻繁更換刀片，或停機(jī)維修。在加工Φ45mm以上的滾子時(shí)，為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，只能通過(guò)降低轉(zhuǎn)速或縮短料棒的長(zhǎng)度（由3m變?yōu)?m）來(lái)滿足工作需要，大大降低了生產(chǎn)效率或材料利用率。為了充分提升此種設(shè)備的利用率，在降低設(shè)備故障率的同時(shí)，擴(kuò)大其滾子加工范圍（車(chē)制滾子直徑增加至Φ64mm之內(nèi)），迫切需要對(duì)FST-009數(shù)控車(chē)床的夾具進(jìn)行改進(jìn)。

圖2　液壓夾緊機(jī)構(gòu)

圖3　料架和導(dǎo)向套支撐棒料機(jī)構(gòu)

3　三爪夾盤(pán)的改進(jìn)

為了滿足生產(chǎn)任務(wù)的需求，對(duì)FST-009數(shù)控車(chē)床的夾具進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的夾具如圖 4 所示。取消了原有普通液壓三爪夾盤(pán)，重新設(shè)計(jì)制造了彈性?shī)A具。新設(shè)計(jì)的夾具主要由彈簧套夾頭、夾持環(huán)、夾持塊、夾具體、過(guò)渡盤(pán)、料管、安全防護(hù)罩等部件組成。安裝步驟如圖 5 所示。

圖4　彈性?shī)A具結(jié)構(gòu)

圖5　彈性?shī)A具安裝步驟

4　彈性?shī)A具的工作原理

通過(guò)過(guò)渡盤(pán)把夾具體與主軸相連接，彈簧套夾頭安裝在夾具體內(nèi)，并與料管通過(guò)螺紋連接在一起，夾持環(huán)安裝在彈簧夾頭上，通過(guò)夾持環(huán)來(lái)定位彈簧套夾頭，以便對(duì)夾持塊進(jìn)行精車(chē)調(diào)整，達(dá)到對(duì)棒料外圓的定位夾緊，精車(chē)完成后，取下夾持環(huán)。

彈性?shī)A具的夾持塊的內(nèi)徑尺寸精車(chē)后應(yīng)該與棒料尺寸相同，以確保夾持塊內(nèi)圓弧面與棒料的外圓弧面充分接觸，增大對(duì)棒料的夾緊力，防止棒料發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和向后位移，夾持塊的外徑為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，其余部件都設(shè)計(jì)成通用工件。加工不同直徑滾子時(shí)，只需要更換不同型號(hào)的夾持塊，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同產(chǎn)品的裝夾加工。更換夾持塊方便快捷。

5　彈性?shī)A具的優(yōu)點(diǎn)

（1）定心精度高，裝夾工件快捷方便，夾持工件穩(wěn)定，加工產(chǎn)品尺寸精度高，表面質(zhì)量好。

（2）FST-009數(shù)控車(chē)床改成彈性裝夾后，根據(jù)產(chǎn)品的投料范圍制作相應(yīng)的夾持塊，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制作方便，更換產(chǎn)品時(shí)只需更換夾持塊便可完成夾具的更換，換活時(shí)間短，簡(jiǎn)便易行。

（3）FST-009數(shù)控車(chē)床改成彈性裝夾后，在加工大尺寸的滾子時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)崩刃和棒料轉(zhuǎn)動(dòng)以及位移現(xiàn)象，徹底解決了三爪夾盤(pán)夾緊工件存在的廢品率高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、刀具時(shí)常損壞等問(wèn)題。

（4）FST-009數(shù)控車(chē)床改成彈性裝夾后，故障率、維修成本降低，設(shè)備的加工范圍由原來(lái)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(shè)備利用率得到了顯著提高，為生產(chǎn)Φ45～64mm直徑滾子奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）FST-009數(shù)控車(chē)床改成彈性裝夾后，加工效率提高了一倍，例如，改造前在加工3053230H型號(hào)的小球面滾子時(shí)，由于球面曲率大，加工倒角和球面曲率時(shí)，吃刀量和切削力增加，原有的三爪夾盤(pán)夾緊力不夠，棒料夾不緊，容易在倒角處產(chǎn)生振紋。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要通過(guò)兩次進(jìn)刀，減小切削力，來(lái)消除倒角處產(chǎn)生的振紋。通過(guò)對(duì)夾具進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后，只需一次進(jìn)刀便可達(dá)到工藝要求。在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，提高了加工效率。

（6）FST-009數(shù)控車(chē)床改成彈性裝夾后，由于彈性?shī)A具夾緊力增大，棒料的料頭長(zhǎng)度也大幅度縮短，與原來(lái)相比，每根棒料的料頭長(zhǎng)度縮短了50～60mm，有效節(jié)約了原材料。

（7）由于彈性?shī)A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。

6　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)四臺(tái)FST-009數(shù)控車(chē)床夾具的改進(jìn)，經(jīng)過(guò)為期2個(gè)月的試生產(chǎn)運(yùn)行證明，彈性?shī)A具性能穩(wěn)定，加工滾子無(wú)不良產(chǎn)品產(chǎn)生，產(chǎn)品各項(xiàng)工藝尺寸和形位公差達(dá)到設(shè)計(jì)要求且精度穩(wěn)定，沒(méi)有因?yàn)閵A具改進(jìn)出現(xiàn)中停維修現(xiàn)象。保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了加工效率，解決了機(jī)床加工中的裝夾問(wèn)題，擴(kuò)大了機(jī)床加工范圍。經(jīng)過(guò)4個(gè)月的努力，剩余FST-009數(shù)控車(chē)床夾具全部改造完畢，達(dá)到預(yù)期目的。

（編輯：鐘媛）

Improvement of FST-009 CNC lathe fixture

Xu Jinjun1， Xu Zhen2， Lv Guoxin1
（ 1. Northwest Bearing Co.，Ltd.， Yinchuan 750021， China； 2. Ningxia Geological Engineering School， Yinchuan 750021，China ）

FST - 009 CNC lathe fixture design had certain problems， when processing rollers between Φ45 to 60 mm according to equipment manuals rotational speed， due to insufficient clamping force ， cutter back-off of tool and no clamping material appeared； when processing rollers between Φ45 to 60 mm at lower rotational speed， although the requirements can be met，but the production efficiency was reduced greatly， and unable to give full play to the equipment utilization rate. In order to not reduce the speed at the same time， also can processing the rollers between Φ 45 ～ 60 mm， the fixture was improved， three-jaw chuck was changed to elastic chuck to increase equipment utilization 1 time and meet the needs of production.

CNC lathe； elastic fixture； clamping force； clamping block； bearing roller

TG519.1

B

1672-4852（2016）03-0024-02

2016-08-08.

徐金君（1973-），女，工程師.