這是夾具俠（jiajoin）發(fā)布的第 1516 篇技術文章

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（大于Φ45mm）時，出現(xiàn)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。

一、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。

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，進入回轉油缸，通過中空拉桿后由夾爪夾緊。棒料與導向套之間的間隙在2～3mm，棒料存在一定的彎曲現(xiàn)象，因此，當轉速達到額定轉速時，由于棒料的離心力作用，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(fā)生棒料轉動和向后位移，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(xiàn)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(fā)生撞刀，造成車刀蹦刃等現(xiàn)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?yōu)?m）來滿足工作需要，大大降低了生產效率或材料利用率。

二、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，擴大其滾子加工范圍（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

改進后的夾具取消了原有普通液壓三爪夾盤，重新設計制造了彈性夾具。新設計的夾具主要由彈簧套夾頭、夾持環(huán)、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

三、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，并與料管通過螺紋連接在一起，夾持環(huán)安裝在彈簧夾頭上，通過夾持環(huán)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，精車完成后，取下夾持環(huán)。

彈性夾具的夾持塊的內徑尺寸精車后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(fā)生轉動和向后位移，夾持塊的外徑為標準尺寸，其余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(xiàn)對不同產品的裝夾加工。更換夾持塊方便快捷。

1．定心精度高，裝夾工件快捷方便，夾持工件穩(wěn)定；

2．改成彈性裝夾后，根據產品的投料范圍制作相應的夾持塊，設計簡單，制作方便，更換產品時只需更換夾持塊便可完成夾具的更換；

3．改成彈性裝夾后，在加工大尺寸的滾子時，不會出現(xiàn)崩刃和棒料轉動以及位移現(xiàn)象，徹底解決了三爪夾盤夾緊工件存在的廢品率高、產品質量不穩(wěn)定、刀具時常損壞等問題；

4．改成彈性裝夾后，設備的加工范圍由原來的直徑Φ45mm以下的滾子，增加到可以加工直徑Φ64mm以下的滾子，設備利用率得到了顯著提高；

5．改成彈性裝夾后，加工效率提高了一倍，例如，改造前在加工小球面滾子時，由于球面曲率大，加工倒角和球面曲率時，吃刀量和切削力增加，原有的三爪夾盤夾緊力不夠，棒料夾不緊，容易在倒角處產生振紋。為了保證產品質量，需要通過兩次進刀，減小切削力，來消除倒角處產生的振紋；

6．由于彈性夾具夾緊力增大，棒料的料頭長度也大幅度縮短，與原來相比，每根棒料的料頭長度縮短了50～60mm，有效節(jié)約了原材料；

7．由于彈性夾具增加了與工件的接觸面積，在保證不減少夾緊力的前提下，減少了夾具與工件之間的單位壓力，即減少了液壓壓力和工裝的損壞。

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