在利用數控車床車制軸承滾子時,機床自帶夾具存在一定的問題:只適合車削尺寸比較細的棒料;當棒料比較粗(大於Φ45mm)時,出現夾緊力不足,造成刀具和夾具損壞等問題。為此經過實際分析,決定將自帶夾具改造為彈性夾具。
原有夾具存在的問題
車床主要車制軸承滾子,車床原設計自帶夾具為普通楔式中空液壓動力三爪夾盤,如下所示。
▲ 液壓動力三爪夾盤
此種夾盤通過中空拉桿在油壓的作用下推動連接盤向上運動,滑塊隨之運動,把力傳遞給夾爪,擠壓夾爪沿滑道運動,夾緊工件;當中空拉桿在另一側油壓的作用下推動連接盤向下運動時,帶動夾爪背向圓心運動,也就是張開夾爪。
▲ 液壓夾緊機構
為了減少料頭,提高材料的利用率,該設備設計棒料長度3m。棒料依靠料架、導向套的支撐,進入迴轉油缸,通過中空拉桿後由夾爪夾緊。棒料與導向套之間的間隙在2~3mm,棒料存在一定的彎曲現象,因此,當轉速達到額定轉速時,由於棒料的離心力作用,夾爪夾持力喪失較多。隨著工件直徑的增加,棒料的離心力增加,同時工件所受的切削力也增加,夾爪夾緊力就會不足,常常發生棒料轉動和向後位移,造成滾子廢品。
▲ 料架和導向套支撐棒料機構
為解決夾緊力不足的問題,嘗試把油壓調高到極限油壓2.8~3.0MPa,使夾盤的夾緊力增大,滿足了工作需要,但同時會出現夾傷棒料表面、動力夾盤壓蓋變形、螺栓和備帽斷裂、料管螺紋損壞、瞬間發生撞刀,造成車刀蹦刃等現象。在加工Φ45mm以上滾子時,只能通過降低轉速或縮短料棒的長度(由3m變為2m)來滿足工作需要,大大降低了生產效率或材料利用率。
三爪夾盤的改進
為了充分提升此種設備的利用率,在降低設備故障率的同時,擴大其滾子加工範圍(車制滾子直徑增加至Φ64mm之內),對車床自帶夾具進行了改進。
▲ 彈性夾具結構
改進後的夾具取消了原有普通液壓三爪夾盤,重新設計製造了彈性夾具。新設計的夾具主要由彈簧套夾頭、夾持環、夾持塊、夾具體、過渡盤、料管、安全防護罩等部件組成。安裝步驟如下所示。
▲ 彈性夾具安裝步驟
彈性夾具的工作原理
通過過渡盤把夾具體與主軸相連接,彈簧套夾頭安裝在夾具體內,並與料管通過螺紋連接在一起,夾持環安裝在彈簧夾頭上,通過夾持環來定位彈簧套夾頭,以便對夾持塊進行精車調整,達到對棒料外圓的定位夾緊,精車完成後,取下夾持環。
彈性夾具的夾持塊的內徑尺寸精車後應該與棒料尺寸相同,以確保夾持塊內圓弧面與棒料的外圓弧面充分接觸,增大對棒料的夾緊力,防止棒料發生轉動和向後位移,夾持塊的外徑為標準尺寸,其餘部件都設計成通用工件。加工不同直徑滾子時,只需要更換不同型號的夾持塊,便可實現對不同產品的裝夾加工。更換夾持塊方便快捷。