仿形磨床工件夾持機構(gòu)的設(shè)計

張海鷹

（湖南城市學(xué)院工程制圖教研室，湖南 益陽 413000）

目前，現(xiàn)有的各種仿形磨床和相關(guān)機床多采用旋轉(zhuǎn)工作臺和自動控制原理，工件加工難度大，精度高，仿形磨床工件夾持機構(gòu)是影響加工精度和可靠性的重要環(huán)節(jié)。仿形磨邊機是一種廣泛應(yīng)用于加工各種薄脆性復(fù)雜外形產(chǎn)品的設(shè)備，如手機、手表玻璃屏幕等。由于這些產(chǎn)品加工精度要求高，而且形狀復(fù)雜多樣，加工難度比較大。玻璃加工要求磨削速度快，更換工件頻繁，因此必須能快速準(zhǔn)確停機、快捷換件。對于手機玻璃，磨邊精度一般要求在0.005～0.01 mm，倒邊精度小于0.005 mm，目前市場上廣泛使用的高精度FM系列仿形磨邊機，能加工直徑300 mm以下的各種異型視窗玻璃產(chǎn)品。FM型系列仿形磨邊機采用了結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠的工件夾持機構(gòu)，有效保證工件準(zhǔn)確定位，磨削時不發(fā)生縱向位移和偏轉(zhuǎn)，確保工件的磨削外形和可靠度。

1 工作原理

仿形磨邊機機械部分主要由兩部分組成，即工作臺和砂輪架。工作臺由齒輪傳動，保證左右兩主軸低速旋轉(zhuǎn)，兩主軸夾持工件，仿形靠模安裝在左主軸上，主軸、靠模、工件同時低速旋轉(zhuǎn)。工作臺安裝在滾柱交叉導(dǎo)軌副上左右移動，砂輪架由高速電機驅(qū)動，安裝在精密導(dǎo)軌上作前后運動，仿形磨邊機砂輪架由帶軸滾針軸承頂住仿形靠模，前后運動距離由仿形靠模的外形決定，同時也決定了砂輪磨削工件的形狀。

FM仿形磨邊機工件夾持機構(gòu)分為3個部分，包括夾頭體組件、進(jìn)給齒輪組件和控制手柄組件。如圖1所示，工件左右夾頭體分別安裝在左右主軸上，主軸通過軸承裝在左右套筒內(nèi)，右套筒下方有進(jìn)給齒槽，與進(jìn)給齒輪配合完成進(jìn)給運動，夾持和釋放工件。

圖1 工件夾持原理圖

2 工件夾持機構(gòu)的設(shè)計

2.1 夾頭體的設(shè)計

FM仿形磨邊機工件夾頭體有兩種，一種是將夾頭板用螺蚊直接連接在左右主軸的端面，連接簡單，但可靠性不好，適用于對外形和倒邊精度不高的產(chǎn)品。另一種是專門設(shè)計的快速安裝夾頭，采用了主軸和夾頭座的錐面配合，夾頭座通過高精度錐面配合安裝在左右主軸上，使得夾頭座定位準(zhǔn)確，工件夾板由金屬夾板和工程塑料或尼龍板合二為一組成，金屬夾板通過螺釘安裝在夾頭座上，夾板經(jīng)過改進(jìn)后，由金屬夾板和工程塑料或尼龍板組成，既能保證一定的剛性，又能保證夾持工件所需要的彈性。該夾頭體2008年申請獲得了國家專利，專利號為：ZL200820158546.X。

2.2 進(jìn)給齒輪組件的設(shè)計

進(jìn)給齒輪組件包括右套筒、進(jìn)給齒輪、進(jìn)給軸套和進(jìn)給軸等組成，在圖2所示，工件夾持機構(gòu)圖中可以看出，進(jìn)給軸套能保證進(jìn)給齒輪和軸的準(zhǔn)確定位。進(jìn)給齒輪和右套筒齒槽運動，夾緊或釋放工件。進(jìn)給軸與進(jìn)給齒輪由60度的錐面連接，靠相互的靜摩擦力傳遞運動，進(jìn)給軸和控制手柄連接。為了保證夾持工件的可靠性，進(jìn)給齒輪和進(jìn)給軸都需要進(jìn)行熱處理，硬度為28-32HRC，錐面配合研磨，表面粗糙度小于1.6，接觸面不小于三分之二，進(jìn)給齒輪和進(jìn)給軸的同軸度小于0.02 mm。

圖2 工件夾持機構(gòu)——進(jìn)給齒輪組件

2.3 控制手柄組件的設(shè)計

進(jìn)給齒輪的運動由夾持手柄組件控制。如圖3所示，夾持手柄組件包括夾持手柄（控制桿）、手柄固定座、定位端蓋和夾持彈簧座及彈簧等組成。夾持手柄（控制桿）可以控制組件繞夾持進(jìn)給軸旋轉(zhuǎn)，向右旋轉(zhuǎn)時，彈簧固定座壓縮夾持彈簧，夾持進(jìn)給軸與進(jìn)給齒輪靠摩擦力隨進(jìn)給軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)給齒輪帶動右主軸夾緊工件，通過調(diào)整夾持彈簧的位置，就可以改變壓縮簧力的大小，既可以控制夾持工件的力度，又不會夾碎工件，確保夾持的穩(wěn)定可靠。

圖3 工件夾持機構(gòu)——控制手柄組件

3 結(jié)語

FM系列仿形磨邊機產(chǎn)品夾持機構(gòu)廣泛采用了這種設(shè)計方法，對于各種薄、脆產(chǎn)品，加工要求外形準(zhǔn)確、精度高。目前，F(xiàn)M系列仿形磨邊機已經(jīng)生產(chǎn)了100-300型不同產(chǎn)品3千多臺，由于裝夾和更換產(chǎn)品非常方便，能有效保證工件準(zhǔn)確定位，磨削時不再發(fā)生左右偏轉(zhuǎn)和縱向位移，確保工件的磨削外形和可靠度，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

[1]張海鷹.仿形靠模的計算機設(shè)計方法[J]. 裝備制造，2009，（9）.

[2]李世國.輕工機械 CAD[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998.

[3]濮良貴.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2005，（6）.