一種榫槽角向定位的夾具在卡圈槽銑削上的應(yīng)用

田曉龍

摘? 要：卡圈槽是盤類零件在外緣的榫槽端面上的結(jié)構(gòu)，起到安裝擋圈和限制葉片位置的作用。通常與卡圈槽相關(guān)的尺寸有它的寬度尺寸、角向位置尺寸和對稱度技術(shù)條件。其中角向位置尺寸通常是卡圈槽的中心線與榫槽的中心線的夾角，所以加工卡圈槽之前，務(wù)必要找到卡圈槽與榫槽的中心線的角向關(guān)系。為了解決某盤類件的卡圈槽在銑削時(shí)角向問題，研制了一種新的夾具，用于解決卡圈槽銑削時(shí)，角向定位困難，尺寸精度不易保證，重復(fù)定位效率低等問題。

關(guān)鍵詞：卡圈槽;角向定位;高效

中圖分類號：TH161? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 研究背景

某盤是重要零件，在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的惡劣環(huán)境條件下工作，零件的材料為鈦合金。具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度高、加工時(shí)易變形等特點(diǎn)。該文主要是圍繞解決輪盤卡圈槽銑削加工時(shí)，卡圈槽與輪盤中心的角向定位困難，角向位置的角度尺寸不易保證，多個(gè)零件同時(shí)加工時(shí)，重復(fù)裝夾和重復(fù)找正角向效率低等問題來開展的。原有夾具的結(jié)構(gòu)由于在周向上的自由度限制不夠，只單純靠軸向壓緊力壓緊，在卡圈槽銑削加工時(shí)，由于加工余量大，從而銑削力過大，使零件在銑削時(shí)在周向方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致零件尺寸的超差或者報(bào)廢。并且原有夾具不具備快換功能，采用常規(guī)螺栓擰緊方式安裝，每次更換零件時(shí)拆卸步驟繁瑣，加大了安裝零件的難度和時(shí)間，降低了零件的加工效率和加工周期。

該文研制了一種新型卡圈槽銑削加工的夾具，解決了零件卡圈槽銑削時(shí)，原有的夾具角向定位在周向方向的自動(dòng)度限制不夠，角向定位困難，尺寸精度不易保證，盤件拆卸步驟繁瑣，重復(fù)定位角向加工效率低等問題。通過該夾具的研究試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了高精度定位的、操作簡單的、能夠提高加工質(zhì)量和加工效率的快換角向定位夾具。

2 零件材料切削特點(diǎn)

（1）鈦合金切削變形系數(shù)小，增加了刀刃的磨損。

（2）鈦合金切削產(chǎn)生溫度高，瞬間產(chǎn)生較高的熱量，加快刀具磨損。

（3）鈦合金切削力大，容易產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致加快刀刃的磨損，影響零件表面質(zhì)量。

（4）鈦合金的冷硬性，在切削后的零件外形成一層硬的氧化層，該氧化層能使零件的疲勞強(qiáng)度降低，還加速了刀具的磨損。

3 定位夾具的結(jié)構(gòu)及定位原理

某盤榫槽角向定位的快換夾具，其結(jié)構(gòu)包括底盤、螺桿、壓蓋、快換墊圈、螺母、蓋板、錐形頂塊、傳動(dòng)桿、螺栓、彈簧、槍栓鎖套、滾花手柄、導(dǎo)塊以及槍栓鎖緊銷等。

具體結(jié)構(gòu)：夾具的最下方有一個(gè)圓形底盤，在底盤中心設(shè)置的螺桿，在螺桿的上部設(shè)置壓蓋，在壓蓋上方設(shè)置快換墊圈，在快換墊圈的上部設(shè)置螺母，其特征在于：底盤外緣處設(shè)置導(dǎo)塊，導(dǎo)塊的上部設(shè)置導(dǎo)塊槽，導(dǎo)塊槽內(nèi)部設(shè)置錐形頂塊，錐形頂塊的錐形端頂住榫槽兩側(cè)的內(nèi)表面;錐形頂塊的結(jié)構(gòu)特征在于：一端為錐形另一端有燕尾槽結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)桿的鎖緊頭放在錐形頂塊的燕尾槽中，傳動(dòng)桿的外表面套裝彈簧，彈簧的一端頂住錐形塊的一端，彈簧的另一端頂住槍鎖套的一端，鎖緊螺母套裝在傳動(dòng)桿上，滾花手柄與傳動(dòng)桿的末端螺紋連接;導(dǎo)塊上面設(shè)置蓋板，由螺桿連接，傳動(dòng)桿上設(shè)置槍栓鎖緊銷。

某盤榫槽角向定位的快換夾具的定位原理：該榫槽角向定位的快換夾具上有一個(gè)圓錐形角向銷，當(dāng)圓錐形角向銷與盤榫槽內(nèi)工作面緊密貼合時(shí)，圓錐形角向銷的中心線正好與榫槽中心線重合，這樣就精準(zhǔn)地確定了榫槽的角向。在夾具的底座上有2個(gè)平行的鍵槽，2個(gè)鍵槽的中心線與圓錐形角向銷的中心線重合，加工零件前，只需要拉直找正2個(gè)鍵槽的中心線，就找正了零件榫槽的中心線。裝夾零件時(shí)，只要把圓錐形角向銷頂緊榫槽就可以保證卡圈槽與榫槽的角向要求。夾具找正后，只要夾具不動(dòng)，每次重復(fù)裝夾零件時(shí)只需找正零件的圓心，然后用角向銷頂緊零件，就可以輕松找正角向，不用每次找正夾具。除此之外，該夾具還有2個(gè)快換功能，一是在圓錐形角向銷設(shè)計(jì)成槍栓式結(jié)構(gòu)，圓錐形角向銷的傳動(dòng)桿的外表面有一個(gè)L形的鎖緊結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)桿上安裝有彈簧，裝夾定位零件時(shí)，只需手動(dòng)拉開或頂緊圓錐形角向銷即可。二是在零件的壓蓋下面有一個(gè)快換墊圈，每次拆卸零件時(shí)，不用把螺母全部拆卸下來，只需擰松螺母后把快換墊圈拆下來，就可以把快換螺桿拿下來，更換零件特別簡單快捷，無需每次完全卸下所有夾具部件，耗費(fèi)了大量的裝夾時(shí)間。

4 定位夾具的應(yīng)用

某盤榫槽角向定位的快換夾具的裝夾過程。

安裝零件前，首先將夾具安裝在加工中心的平臺上，輕擰安裝螺釘，找正夾具。找正夾具后，用百分表拉直具底座上的2個(gè)鍵槽，拉正鍵槽角向位置后，擰緊安裝螺釘，固定夾具。

重點(diǎn)在于在夾具的底座上有一個(gè)配合止口，與零件的止口相配合，其直徑尺寸公差要求0.03，配合端面與夾具底面基準(zhǔn)的平等度不大于0.02，配合表面與底表基準(zhǔn)的垂直度不大于0.02，配合間隙不大于0.05。加工前，把零件平放在夾具的配合止口中，串上螺桿并安上快換墊圈后輕壓壓蓋，然后找正零件跳動(dòng)不大于0.01。

用錐形頂塊的錐形端頂住零件第一榫槽兩側(cè)，適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)錐形頂塊，使錐形頂塊與榫槽內(nèi)壁緊密貼合，這樣就找正了榫槽的中心線的角向位置。之后壓緊夾具的壓蓋，完成零件裝夾。

5 圈槽的銑削和檢測

某盤卡圈槽的銑削是在數(shù)控加工中心上完成加工的。通過編制數(shù)控程序來保證卡圈槽的尺寸及技術(shù)條件。卡圈槽銑削加工前，由于榫槽的拉削加工已經(jīng)完成，卡圈槽已經(jīng)拉削斷開，只需銑削兩側(cè)端面的余量，但由于鈦合金材料特性銑削加工中仍會(huì)出現(xiàn)少量的讓刀現(xiàn)象，使卡圈變形，通常按照理論尺寸進(jìn)行加工，卡圈槽的寬度尺寸會(huì)有不合格現(xiàn)象，此時(shí)通過調(diào)整程序的點(diǎn)位，從而改變刀具軌跡的位置來保證卡圈槽的寬度尺寸。卡圈槽的深度是通過對刀和數(shù)控程序保證的，深度過于淺，卡圈槽的根部會(huì)和底面有一個(gè)很大的接刀臺階，過深會(huì)銑削到輪盤的基準(zhǔn)面，出現(xiàn)過切現(xiàn)象。所以加工前一定精確測量輪盤基準(zhǔn)面距離卡圈外端面的距離后再進(jìn)行加工。另外卡圈槽的四周的棱邊和尖邊的倒角毛刺通常有2種加工方式，一種是手工打磨加工，另外一種是銑削加工，2種加工方式的區(qū)別在于：銑削加工的棱邊倒角比手工打磨的尺寸大小均勻，粗糙度也比手工打磨得要好。缺點(diǎn)在于不能完全把卡圈槽的棱邊倒角上的毛刺全部去除，只能銑削卡圈槽外部棱邊的毛刺，卡圈槽內(nèi)側(cè)棱邊的毛刺位于卡圈槽內(nèi)側(cè)，刀具與卡圈干涉無法進(jìn)行加工，是必需用手工打磨加工來完成。

某盤卡圈槽的寬度尺寸是用游標(biāo)卡尺來測量的，卡圈槽與榫槽的角向位置和卡圈槽兩側(cè)端面的對稱度是通過三坐標(biāo)檢測的，由于榫槽是帶一定的扭角的，所以檢測時(shí)，掃描榫槽內(nèi)表面與輪盤基準(zhǔn)端面，按照卡圈槽的角向要求計(jì)算出榫槽徑向面與軸向面的相交面，找出榫槽的中心線，再掃描卡圈槽的中心線，2條中心線的夾角就是卡圈槽的角向角度。而卡圈槽兩側(cè)端面的對稱度是用三坐標(biāo)掃描出所有卡圈槽的側(cè)端面，計(jì)算出每一個(gè)卡圈槽的中心線，并以理論上每個(gè)卡圈槽位置的中心線的偏移量來計(jì)算的。

6 結(jié)語

通過該夾具的加工試驗(yàn)，我們已經(jīng)掌握了該夾具在卡圈槽銑削角向定位的技術(shù)，并在生產(chǎn)任務(wù)中成功應(yīng)用。該夾具首次研制，極具創(chuàng)新性，成功地實(shí)現(xiàn)了利用該夾具卡圈槽的加工時(shí)，榫槽的準(zhǔn)確定位功能;有效地解決了上述的問題，同時(shí)該夾具的槍栓式的自動(dòng)鎖緊，實(shí)現(xiàn)了快換功能，極大地滿足了零件高效率生產(chǎn)需求，并節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本，該夾具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，功能全面，操作方便，生產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

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