一種新型軸承套圈車削內(nèi)夾式浮動(dòng)夾具

劉國倉，王輝，王靜靜

（浙江天馬軸承集團(tuán)有限公司，杭州 310015）

車削軸承套圈傳統(tǒng)使用的內(nèi)夾式夾具的卡爪體均為固定式，對(duì)毛坯的尺寸精度要求較高，若毛坯尺寸散差大于0.5 mm、單一平面直徑變動(dòng)量VD（d）sp和平均直徑變動(dòng)量VD（d）mp超過0.3 mm時(shí)，車削加工后零件尺寸及形狀達(dá)不到工藝要求；且傳統(tǒng)內(nèi)夾式夾具卡爪一般為三爪［1］，套圈加工后很容易產(chǎn)生棱圓（三棱）。因此，設(shè)計(jì)了一種新型軸承套圈車削內(nèi)夾式浮動(dòng)夾具，通過更換對(duì)應(yīng)尺寸的定位環(huán)和卡爪，可以適用于直徑?80～320 mm軸承套圈的車削加工。

1 新夾具結(jié)構(gòu)及工作原理

新型軸承套圈車削內(nèi)夾式浮動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括過渡盤、殼體、錐體固定板、中拉桿、3個(gè)定位座支承銷、錐體（安裝前需要線切割成等分的6瓣）、定位座、定位環(huán)、卡爪固定座、彈性O(shè)形圈、卡爪、支承套等部件（圖2—圖8）。

圖1 新夾具總裝圖Fig.1 Assembly diagram of new fixture

圖2 過渡盤Fig.2 Transitional plate

圖3 殼體Fig.3 Shell

圖4 錐體固定板Fig.4 Cone fixed plate

圖5 錐體Fig.5 Cone

圖6 定位環(huán)Fig.6 Locating ring

圖7 卡爪固定座Fig.7 Claw holder

圖8 卡爪Fig.8 Claw

新夾具采用12點(diǎn)浮動(dòng)卡爪［2］，可以根據(jù)毛坯的形狀自動(dòng)調(diào)整夾持狀態(tài)，適應(yīng)于尺寸散差為2 mm左右、單一平面直徑變動(dòng)量和平均直徑變動(dòng)量為1 mm左右的毛坯，套圈加工不會(huì)產(chǎn)生棱圓。通過夾持鍛件毛坯的外徑面車削外圈內(nèi)徑、滾（溝）道及端面或內(nèi)圈內(nèi)徑面及端面。其夾持工作原理為：中拉桿連接到機(jī)床活塞桿，左右移動(dòng)帶動(dòng)錐體固定板、錐體、卡爪固定座、卡爪移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的夾緊和松開。

2 注意事項(xiàng)

1）殼體（圖3）和錐體（圖5）中γ的取值，應(yīng)綜合考慮機(jī)床的拉伸長度、拉桿拉力、裝夾效率等，一般取值范圍為10°～20°，這里γ取值為12°。加工彈簧夾頭和中拉桿γ錐度面時(shí)，兩錐度面最好配磨，要求配合面積達(dá)到80%以上，使夾具受力均勻，延長使用壽命。

2）夾具設(shè)計(jì)過程中所采用的螺紋孔、沉孔等尺寸盡量保持一樣，以方便夾具的安裝，減少工具數(shù)量。

3）安裝夾具至機(jī)床主軸時(shí)，需要用磁性表座及百分表測(cè)量殼體外徑面的徑向跳動(dòng)及殼體端面的軸向跳動(dòng)，粗車時(shí)要求控制在0.05 mm以內(nèi)，精車時(shí)要求控制為0.02 mm以內(nèi)。

3 最小夾緊力及拉桿拉力計(jì)算

新夾具為具有一定調(diào)整范圍的內(nèi)夾式彈簧夾具，對(duì)套圈的夾緊力取決于液壓缸通過拉桿的拉力。對(duì)套圈所施加的夾緊力不僅與其方向和作用點(diǎn)的位置、數(shù)目有關(guān)，更重要的是與其大小有關(guān)［3］。因此，加工不同型號(hào)套圈應(yīng)進(jìn)行夾緊力的計(jì)算（圖9），避免因夾緊力太大造成套圈變形，產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，熱處理時(shí)應(yīng)力釋放產(chǎn)生變形或裂紋；或夾緊力太小車削時(shí)套圈打滑，破壞定位，造成套圈加工面尺寸不穩(wěn)定、有振紋，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)車刀崩刃、套圈損壞，甚至引起安全事故。對(duì)軸承套圈加工來說，切削力的計(jì)算主要考慮主切削力。

圖9 夾具受力分析圖Fig.9 Force analysis diagram of fixture

根據(jù)圖9，彈簧夾頭與套圈間的摩擦力Ff為［3］

式中：Fz為主切削力；r為套圈外半徑；R為卡爪外半徑；ap為背吃刀量；f為進(jìn)給量。

考慮車削的過載，增加安全系數(shù)n，則

n取為1.5。

套圈的最小夾緊力Fj為［4］

式中：μ為套圈與彈簧夾頭的摩擦因數(shù)，取μ＝0.3。

拉桿的最小拉力QL為［4］

式中：P為正壓力；γ為中拉桿的半錐角，取為12°；φ1為彈簧夾頭與中拉桿錐面間的摩擦角，取為8°30′。

4 使用效果

使用新夾具加工3個(gè)不同型號(hào)的軸承套圈，夾具改進(jìn)前后的車削套圈技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表1。實(shí)踐證明，新設(shè)計(jì)的軸承套圈車削內(nèi)夾式浮動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)簡單、使用尺寸范圍廣、調(diào)試方便，對(duì)毛坯的尺寸精度要求較低；而且通過更換定位環(huán)和卡爪可以加工不同型號(hào)產(chǎn)品，生產(chǎn)成本大大降低，具有一定的推廣價(jià)值。

表1 使用傳統(tǒng)夾具與新夾具車削套圈的參數(shù)對(duì)比Tab.1 Parameters comparison of turning of ring with traditional fixture and new fixture mm