數(shù)控車床調(diào)心夾具的設(shè)計(jì)

張麗君，劉 瑩

（中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

我公司近兩年購(gòu)進(jìn)數(shù)控車床，數(shù)控車床自動(dòng)化程度高，加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量，可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件，生產(chǎn)效率是普通車床的3～5倍。數(shù)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(shí)橢圓、棱圓達(dá)不到車工藝要求，為此設(shè)計(jì)了能夠自動(dòng)調(diào)心的夾具應(yīng)用在數(shù)控車床上，設(shè)計(jì)φ80～120調(diào)心夾具、φ120～160調(diào)心夾具。使用調(diào)心夾具進(jìn)行車加工，滿足車工藝技術(shù)要求。調(diào)心夾具夾緊變形小，棱圓、橢圓達(dá)到車工藝要求，提高車加工造型質(zhì)量，提高產(chǎn)品車加工尺寸、幾何精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

2 數(shù)控機(jī)床三爪夾具工作原理

數(shù)控車床使用三爪夾具車削軸承套圈（見(jiàn)圖1），是由一個(gè)夾盤體1、三個(gè)T型塊2、三個(gè)夾爪塊3、緊固螺釘4組成，簡(jiǎn)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(nèi)，三爪夾塊齒與夾盤體齒咬合通過(guò)緊固螺釘將其連接起來(lái)，根據(jù)工件外徑的大小將三個(gè)夾爪塊的位置定好，通過(guò)液壓和氣動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)夾盤實(shí)現(xiàn)夾緊工件和松開(kāi)工件。在車削軸承套圈過(guò)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(chǎn)生彈性變形（見(jiàn)圖2），三點(diǎn)夾緊軸承套圈外圓車削內(nèi)圓。

圖2 套圈彈性變形

卸掉夾緊后，軸承套圈內(nèi)圓產(chǎn)生彈性變形，因此棱圓度、橢圓度達(dá)不到車工藝要求，對(duì)以后各工序的加工造成不同程度的復(fù)映誤差，影響加工精度，有的誤差無(wú)法消除，造成人力、物力和工時(shí)浪費(fèi)及經(jīng)濟(jì)損失。

3 數(shù)控機(jī)床調(diào)心夾具的設(shè)計(jì)

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，更好地發(fā)揮數(shù)控車床高精度車削的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)深入探討和研究設(shè)計(jì)了φ80～120調(diào)心夾具、φ120～160調(diào)心夾具（見(jiàn)圖3）。

圖3 調(diào)心夾具

是由T型塊1、夾爪體2、螺栓3、外夾爪4、頂銷5、調(diào)心螺栓6、螺栓7、夾爪塊8、定位9構(gòu)成，使用時(shí)三套組成一對(duì)裝在夾盤的T型槽上。每一個(gè)夾爪體有兩個(gè)夾爪塊與工件接觸，三個(gè)夾爪體共六個(gè)接觸點(diǎn)，均布在套圈外徑的圓周上，當(dāng)夾爪上的兩點(diǎn)受力不均時(shí)，夾爪體通過(guò)調(diào)心螺栓和兩個(gè)頂銷來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)接觸點(diǎn)的作用力趨于平衡，起到自動(dòng)調(diào)心作用，稱為調(diào)心夾具。因此，使用這種調(diào)心夾具夾緊工件時(shí)，利用可調(diào)心結(jié)構(gòu)，六點(diǎn)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(yōu)點(diǎn)。另外，夾具磨損后，不需要整體更換，只需更換六個(gè)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(wěn)定，可達(dá)最大，減少套圈表面凹凸不平對(duì)中心定位精度的影響，因而套圈中心定位精度較高。

4 調(diào)心夾具與三爪夾具的比較

在生產(chǎn)分廠對(duì)數(shù)控車床調(diào)心夾具進(jìn)行第一次試驗(yàn)，切削工件BT82.02為例，工件壁厚7.9mm，切削內(nèi)徑φ81.2±0.07，機(jī)床轉(zhuǎn)速n=300r/min，切削速度v=76.4m/min，進(jìn)給量f=0.2mm/r。在夾緊力和切削參數(shù)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(diào)心夾具：平均橢圓0.02mm，平均棱圓0.02mm，平均壁厚0.305mm。

通過(guò)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明調(diào)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(yàn)，切削工件為薄壁隔圈（如圖4），切削內(nèi)徑。

圖4 薄壁套圈

機(jī)床轉(zhuǎn)速n=400r/min，切削速度v=139.1m/min，進(jìn)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(diào)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(diào)心夾具：平均橢圓0.025mm，平均棱圓0.27mm。

通過(guò)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明調(diào)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(zhì)量，為磨加工打好基礎(chǔ)。

調(diào)心夾具更換件加工容易、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用且換件時(shí)更方便、快捷，使用效果好。

5 結(jié)論

通過(guò)以上的比較，調(diào)心夾具結(jié)構(gòu)比較合理，更換件節(jié)約原材料，經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，提高產(chǎn)品精度一倍。提高了產(chǎn)品質(zhì)量，使用效果好。今后繼續(xù)擴(kuò)大調(diào)心夾具的使用范圍，及時(shí)改進(jìn)，充分利用好數(shù)控車床高精度、高效率車削的優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)多做貢獻(xiàn)。