調(diào)心夾爪的改進(jìn)

王忠禹, 梅 旭

（哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

調(diào)心夾爪的改進(jìn)

王忠禹, 梅 旭

（哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

軸承套圈車加工過程中使用調(diào)心夾爪夾持工件。由于夾緊力大，工件比較薄，易產(chǎn)生夾緊變形，使橢圓度、棱圓度難以達(dá)到軸承內(nèi)徑加工精度要求。為解決存在的問題，對原有夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，減小了單個(gè)夾爪的加緊壓力，提高了精度和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了以車代磨。

調(diào)心夾爪； 三爪夾具；雙重調(diào)心；夾緊壓力；以車代磨

1 前言

調(diào)心夾具（如圖1）常被用于軸承行業(yè)中，適用于夾緊軸承套圈等工件。調(diào)心夾具在長時(shí)間使用后會出現(xiàn)磨損，造成誤差累積，使產(chǎn)品難以達(dá)到工藝要求，缺乏精度儲備。

圖1 改進(jìn)前調(diào)心夾具結(jié)構(gòu)

在生產(chǎn)過程中，由于我公司大型軸承套圈，特別是外徑φ200mm以上的套圈內(nèi)孔只能進(jìn)行單機(jī)磨削，加工效率不高，影響生產(chǎn)過程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，制約生產(chǎn)效率的提高，所以，就需要嘗試硬車工序代替粗磨工序，釋放多余的加工能力，提高效率，但是，在傳統(tǒng)的機(jī)床上使用傳統(tǒng)的調(diào)心夾爪進(jìn)行測試后發(fā)現(xiàn)難以保證產(chǎn)品精度。為此，重新改進(jìn)設(shè)計(jì)了原有調(diào)心夾爪，將一次調(diào)心改為二次調(diào)心，將六點(diǎn)夾緊改為十二點(diǎn)夾緊，應(yīng)用于我公司的數(shù)控機(jī)床上，減小了誤差積累，提高了同心度，為產(chǎn)品生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。

2 在數(shù)控機(jī)床上使用傳統(tǒng)調(diào)心夾具存在的問題

傳統(tǒng)的調(diào)心夾具（如圖1）只有一次調(diào)心過程，定心精度差，在生產(chǎn)過程中難以保證產(chǎn)品精度,影響軸承套圈生產(chǎn)流程的優(yōu)化，無法提高軸承套圈的品質(zhì)要求及保證后工序生產(chǎn)質(zhì)量。

目前，我公司購進(jìn)了大批數(shù)控車床。數(shù)控車床自動化程度高，加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多軸多坐標(biāo)的聯(lián)動，加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，成倍提高生產(chǎn)效率。但是，在數(shù)控車床上使用傳統(tǒng)的調(diào)心夾具車削軸承套圈時(shí)，由于夾具自身結(jié)構(gòu)和制造過程中的積累誤差，其定心精度通常保持在0.15mm左右，特別是加工零件進(jìn)行二次裝夾后，累計(jì)誤差會更加明顯。同時(shí)，夾具各個(gè)零部件間幾乎都是間隙配合，使用一段時(shí)間之后，由于磨損等原因，定心精度顯著下降。

傳統(tǒng)調(diào)心夾具被裝在機(jī)床主軸上，會存在很大的裝配誤差。夾具通過T形塊安裝在夾盤上，利用夾塊齒與卡盤齒咬合和緊固螺釘連接，根據(jù)工件外徑大小將三個(gè)夾塊固定好，通過液壓或氣動裝置，驅(qū)動夾盤夾緊和松開工件。傳統(tǒng)調(diào)心夾具與主軸固定在一起，主軸的徑向和軸向圓跳動相等地傳遞到夾具上，產(chǎn)生加工誤差。由于夾緊力大，軸承套圈比較薄，在車工生產(chǎn)過程中，套圈易產(chǎn)生夾緊變形，使橢圓度、棱圓度等工藝要求難以達(dá)到軸承內(nèi)徑加工精度要求。

3 傳統(tǒng)調(diào)心夾具的改進(jìn)

針對上述存在的問題，對傳統(tǒng)調(diào)心夾具重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)為雙重調(diào)心多點(diǎn)夾具（如圖2、圖3）。

圖2 雙重調(diào)心多點(diǎn)夾爪裝配圖

圖3 雙重調(diào)心多點(diǎn)夾爪側(cè)視圖

改進(jìn)后夾具整體結(jié)構(gòu)特殊，為組合式夾具，受力爪等元件能重復(fù)多次使用，大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，特別適合于精密軸承中小批量、多品種的生產(chǎn)過程。該系列夾具主要由胎體、調(diào)整塊、T形塊、外夾爪、受力爪（圖4）等組成。主胎體與數(shù)控夾盤的配合跟原有夾具相同，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有機(jī)床夾具的通用，大大降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

圖4 受力爪結(jié)構(gòu)

重新設(shè)計(jì)的雙重調(diào)心多點(diǎn)夾具與傳統(tǒng)調(diào)心夾具相比較，主要進(jìn)行了以下改造和創(chuàng)新：

（1）改為雙重調(diào)心，外夾爪和受力爪同時(shí)調(diào)心，使調(diào)心精度提高，對于同軸度要求高的零件加工更為適用；

（2）提高夾具的柔性，減小夾爪調(diào)整的難度，提高適應(yīng)性，縮短輔助時(shí)間，方便調(diào)整，靈敏、可靠；

（3）調(diào)整緊固后穩(wěn)定性較好；

（4）增加了外夾爪的跨度，使夾具經(jīng)適當(dāng)調(diào)整即可加工不同尺寸零件，擴(kuò)大軸承套圈的尺寸加工范圍；

（5）減少夾具零件更換數(shù)量， 只需更換易損耗的受力爪，降低生產(chǎn)成本，減輕勞動強(qiáng)度。

3.1 雙重調(diào)心多點(diǎn)夾具的優(yōu)點(diǎn)

（1）使套圈的受力點(diǎn)由6個(gè)變?yōu)?2個(gè)（如圖5所示），在相同夾緊力的情況下，分散了套圈的受力，減小了棱圓度。

圖5 多點(diǎn)夾爪加工示意圖

（2）定位精度高，主軸徑向圓跳動對加工精度的影響減少。夾緊變形小，調(diào)整方便,裝卸工件容易，便于實(shí)現(xiàn)自動化。

（3）準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，可以減輕勞動強(qiáng)度，減小軸承套圈的尺寸偏差，提高了軸承套圈的精度。

（4）有效防止和減輕了軸承套圈在夾緊和松開過程中產(chǎn)生的變形，使軸承套圈處于最佳的加工狀態(tài)，工藝性好，加工效率高。

（5）良好的工藝性。所設(shè)計(jì)的雙重調(diào)心多點(diǎn)夾爪夾具便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換易損零件。

該系列夾具已經(jīng)在2012年至2015年的生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。由于便于維修，更換易損零件數(shù)量少，成本低廉，粗算可以年節(jié)省工裝夾具購進(jìn)費(fèi)用5萬余元。

3.2 雙重調(diào)心多點(diǎn)夾具使用注意事項(xiàng)

（1）該夾具只適合加工外徑尺寸φ200mm以上的套圈硬車工序，用以代替粗磨工序。

（2）此夾具夾緊力較小，以防止裝夾中預(yù)緊力過大，引起套圈變形。

（3）每次的切削量小于0.25mm，用以防止套圈在加工過程中因?yàn)轭A(yù)緊力較小而脫離夾具的狀況發(fā)生。

3.3 雙重調(diào)心多點(diǎn)夾具使用效果分析

由于雙重調(diào)心多點(diǎn)夾爪的成功使用，在軸承套圈加工過程中，使得軸承套圈的工藝過程和精度要求得到了很好的實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床的使用范圍，優(yōu)化了軸承加工工序。經(jīng)檢驗(yàn)，更換此夾爪后，軸承內(nèi)徑的橢圓度、棱圓度等工藝要求達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了更好的儲備精度，為軸承的后序加工奠定了良好的基礎(chǔ)。

為檢驗(yàn)新夾具的使用效果，進(jìn)行了工藝試驗(yàn)。 以數(shù)控車ETC5075硬車NN3026/01（外徑φ200mm）外滾道為例，對使用原有夾具和改進(jìn)后的雙重調(diào)心多點(diǎn)夾具后的幾何精度進(jìn)行了對比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖6、圖7。

從檢測結(jié)果看，使用了新的夾具后，工件變形明顯減少，加工工藝的精度有了很大提高，且尺寸散差由0.20mm減小到0.09mm，生產(chǎn)效率較粗磨工序顯著提高，證明新的夾具完全滿足了生產(chǎn)要求，并保證了很好的精度儲備。

圖6 夾具改進(jìn)前后橢圓度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

圖7 夾具改進(jìn)前后棱圓度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)束語

該系列雙重調(diào)心多點(diǎn)夾爪的成功應(yīng)用，大大提高了軸承套圈在車工生產(chǎn)過程中的工藝精度。該夾具便于安裝，維修簡單，需更換的易損零件少，不用更換整個(gè)夾爪，減少了換活時(shí)間，并節(jié)省了夾具購進(jìn)費(fèi)用，節(jié)約了大量資金。該夾具保證了軸承套圈的橢圓度、棱圓度等幾何精度要求，降低了廢品率。改進(jìn)了加工工藝，使軸承在生產(chǎn)過程中確定了更加合理的加工方法和加工留量，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了以車代磨，解決了軸承套圈在粗磨時(shí)因?yàn)榱袅看蠖实拖碌膯栴}。

（編輯：鐘 媛）

Improvement of self-aligning clamping jaw

Wang Zhongyu，Mei Xu
（Harbin Hazhou Precision Bearing Manufacturing Co.,Ltd.,Harbin 150036,China）

During the bearing ring turning processing, the self-aligning clamping jaw is used to clamp workpiece. Because of the large clamping force and workpiece thin , Easy to produce clamping deformation, so that ovality and prismatic roundness is diffcult to meet the accuracy requirements of bearing inner diameter. In order to solve this problem, the original fxture structure is improved , and the clamping pressure of a single clip is reduced, and the precision and production effciency are improved, taking turning instead for grinding is realized.

self-aligning clamping jaw, three jaw clamp, two times adjustment center,clamping pressure, taking turning instead for grinding

TG 751+.1

B

1672-4852（2015）02-0025-03

2015-03-12.

王忠禹（1986-），男， 助理工程師.