錐形棒料承料夾緊裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

劉桂芝 李小笠 周永良

(①南京工程學(xué)院，江蘇 南京211167;

②南京數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 南京211100)

數(shù)控機(jī)床作為工作母機(jī)在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)機(jī)床主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，要提高數(shù)控機(jī)床的在機(jī)械制造業(yè)中外圓帶錐面或弧面較長(zhǎng)零件端部及內(nèi)孔的加工公差要求。在裝夾時(shí)，零件的一端用傳統(tǒng)的夾裝方式三爪液壓動(dòng)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(shí)若采用通用中心架則無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝夾。因此，為解決這種特定零件加工的裝夾問(wèn)題，通過(guò)對(duì)此類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工工藝的分析，設(shè)計(jì)了一種專用夾緊機(jī)構(gòu)——錐形棒料承料夾緊裝置。

1 錐形棒料承料夾緊裝置結(jié)構(gòu)介紹

錐形棒料承料夾緊裝置的結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)(圖2)，其上裝有實(shí)現(xiàn)工件軸向夾緊的軸承支撐機(jī)構(gòu);推動(dòng)錐形棒料承料夾緊裝置沿工件軸向移動(dòng)到工件夾緊位置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖3);實(shí)現(xiàn)工件夾緊后將本體機(jī)構(gòu)進(jìn)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(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)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(guò)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(nèi)錐面相配合并實(shí)施夾緊。

(2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 本錐形棒料承料夾緊裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為油缸，如圖3 所示。該油缸的一端安裝在固定于機(jī)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(jī)構(gòu)就可以在油缸的帶動(dòng)下沿工件軸向任意移動(dòng)，并可根據(jù)加工工件錐面或圓弧面的軸向位置實(shí)施對(duì)工件的夾緊?；钊说那蛎驺q鏈連接可以實(shí)現(xiàn)活塞桿在本體安裝座上的自動(dòng)定心，以避免由于制造、安裝誤差產(chǎn)生的，在活塞桿推動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生與活塞桿不同軸力對(duì)活塞桿造成損害。

(3)壓板鎖緊及液壓控制裝置 該機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)有活塞腔，活塞腔的底部設(shè)計(jì)有儲(chǔ)油腔4，儲(chǔ)油腔4 與進(jìn)油口主油路相通，油路打開，主油路進(jìn)油，沖入各活塞底部的儲(chǔ)油腔中，將活塞頂起壓在夾緊裝置導(dǎo)軌的下部，從而將承料夾緊裝置本體鎖緊在機(jī)床導(dǎo)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(guò)程是:工件一端由機(jī)床卡盤夾緊并定位，另一端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)油缸推動(dòng)錐形棒料承料夾緊裝置本體機(jī)構(gòu)沿工件軸向運(yùn)動(dòng)，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(nèi)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(tǒng)壓力的作用下，實(shí)現(xiàn)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(jī)床導(dǎo)軌上。工件一端卡盤夾緊裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)油缸由機(jī)床液壓系統(tǒng)供油并通過(guò)機(jī)床液壓系統(tǒng)的壓力調(diào)整來(lái)改變承料夾緊裝置本體的推力，實(shí)現(xiàn)工件軸向徑向夾緊力的大小的改變。加工工件由機(jī)床主軸帶動(dòng)在錐形棒料承料夾緊裝置內(nèi)回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)作均可以由程序控制。用戶亦可根據(jù)需要配置上下料機(jī)械手，進(jìn)行自動(dòng)上下料，從而使工件加工全過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其控制原理如圖5 所示。

程序控制，工件一端由機(jī)床卡盤夾緊→液壓控制系統(tǒng)中壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中油缸推動(dòng)錐形棒料承料夾緊裝置，帶動(dòng)軸承座內(nèi)部的夾緊套到加工工件外圓的圓弧端，使其夾緊套內(nèi)錐面和工件圓弧緊密配合的位置，實(shí)施對(duì)工件的徑向和軸向夾緊→液壓控制系統(tǒng)中壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，由鎖緊裝置將承料夾緊裝置鎖緊在機(jī)床導(dǎo)軌上→液壓控制系統(tǒng)中壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，機(jī)床主軸帶動(dòng)工件在錐形棒料承料夾緊裝置內(nèi)回轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)→刀架按加工程序加工工件至尺寸→機(jī)床主軸停轉(zhuǎn)→刀架后退，程序控制→鎖緊裝置將承料夾緊裝置松開→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)油缸將錐形棒料承料夾緊裝置移回初始上料位→手動(dòng)或機(jī)械手接料→卡盤松開工件→程序等待，實(shí)現(xiàn)下一個(gè)程序循環(huán)。

3 結(jié)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(zhǎng)工件加工內(nèi)孔時(shí)工件夾持的問(wèn)題。機(jī)構(gòu)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(chǎn)，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)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(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果。

［1］機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè). 第三卷部件機(jī)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

［2］王光斗. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］(第三版). 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008.

［3］盧光賢. 機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制［M］. 西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

［4］陳宏鈞. 機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008