徐金君， 徐　珍， 呂國新

FST-009數(shù)控車床夾具的改進(jìn)

徐金君1， 徐珍2， 呂國新1

（1.西北軸承有限公司，寧夏 銀川 750021 ；2.寧夏地質(zhì)工程學(xué)校，寧夏 銀川 750021）

FST-009數(shù)控車床夾具的設(shè)計(jì)存在一定的問題，依據(jù)設(shè)備說明書的轉(zhuǎn)速加工Φ45～60mm之間滾子時，因夾緊力不夠，出現(xiàn)讓刀、工件轉(zhuǎn)動等現(xiàn)象；當(dāng)降低轉(zhuǎn)速加工Φ45～60mm之間滾子時，雖能滿足要求，但大大降低了生產(chǎn)效率，無法充分發(fā)揮該類設(shè)備的利用率。為了不降低轉(zhuǎn)速同時又能夠加工Φ45～60mm之間的滾子，對夾具進(jìn)行了改進(jìn)，由三爪夾盤改為彈性夾盤，使設(shè)備的利用率提高了一倍，滿足了生產(chǎn)需要。

數(shù)控車床；彈性夾具；夾緊力；夾持塊；軸承滾子

1　前言

隨著市場需求的不斷變化，軸承的生產(chǎn)向著多規(guī)格小批量方向轉(zhuǎn)換。為此，公司購進(jìn)25臺FST-009數(shù)控車床，主要車制軸承滾子，以滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求。該數(shù)控車床的夾具存在一定的問題，只適合車削尺寸比較細(xì)的棒料（Φ45mm以下）；當(dāng)車削尺寸比較粗的棒料（Φ45～60mm）時，該夾具就不能提供足夠的夾緊力，從而影響了生產(chǎn)效率，造成了刀具和夾具的損壞。針對存在的問題，對夾具進(jìn)行了改進(jìn)，滿足了生產(chǎn)的需要。

2　原有夾具存在的問題

FST-009數(shù)控車床主要車制軸承滾子，車床原設(shè)計(jì)自帶夾具為普通楔式中空液壓動力三爪夾盤，如圖 1 所示。

圖1　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(yùn)動，滑塊隨之運(yùn)動，把力傳遞給夾爪，擠壓夾爪沿滑道運(yùn)動，夾緊工件；當(dāng)中空拉桿在另一側(cè)油壓的作用下推動連接盤向下運(yùn)動時，帶動夾爪背向圓心運(yùn)動，也就是張開夾爪，如圖 2 所示。

為了減少料頭，提高材料的利用率，該設(shè)備設(shè)計(jì)棒料長度為3m，如圖 3 所示。棒料依靠料架、導(dǎo)向套的支撐，進(jìn)入回轉(zhuǎn)油缸，通過中空拉桿后由夾爪夾緊。棒料與導(dǎo)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(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1 000r/min時，由于棒料的離心力作用，夾爪夾持力喪失較多。按該設(shè)備額定轉(zhuǎn)速加工直徑為Φ45mm以下滾子時，油缸的油壓為2.5MPa，夾爪的夾緊力能夠滿足工作需要；當(dāng)加工直徑在Φ45～60mm之間滾子時，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，夾爪夾緊力就不能滿足工作需要，常常發(fā)生棒料轉(zhuǎn)動和向后位移，造成滾子廢品。為解決夾緊力不足的問題，把油壓調(diào)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（在車制下一個軸承滾子時，棒料表面的夾傷會被加工掉）、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。操作者要頻繁更換刀片，或停機(jī)維修。在加工Φ45mm以上的滾子時，為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，只能通過降低轉(zhuǎn)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(chǎn)效率或材料利用率。為了充分提升此種設(shè)備的利用率，在降低設(shè)備故障率的同時，擴(kuò)大其滾子加工范圍（車制滾子直徑增加至Φ64mm之內(nèi)），迫切需要對FST-009數(shù)控車床的夾具進(jìn)行改進(jìn)。

圖2　液壓夾緊機(jī)構(gòu)

圖3　料架和導(dǎo)向套支撐棒料機(jī)構(gòu)

3　三爪夾盤的改進(jìn)

為了滿足生產(chǎn)任務(wù)的需求，對FST-009數(shù)控車床的夾具進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的夾具如圖 4 所示。取消了原有普通液壓三爪夾盤，重新設(shè)計(jì)制造了彈性夾具。新設(shè)計(jì)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(hù)罩等部件組成。安裝步驟如圖 5 所示。

圖4　彈性夾具結(jié)構(gòu)

圖5　彈性夾具安裝步驟

4　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(nèi)，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(jìn)行精車調(diào)整，達(dá)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(nèi)徑尺寸精車后應(yīng)該與棒料尺寸相同，以確保夾持塊內(nèi)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(zhuǎn)動和向后位移，夾持塊的外徑為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，其余部件都設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對不同產(chǎn)品的裝夾加工。更換夾持塊方便快捷。

5　彈性夾具的優(yōu)點(diǎn)

（1）定心精度高，裝夾工件快捷方便，夾持工件穩(wěn)定，加工產(chǎn)品尺寸精度高，表面質(zhì)量好。

（2）FST-009數(shù)控車床改成彈性裝夾后，根據(jù)產(chǎn)品的投料范圍制作相應(yīng)的夾持塊，設(shè)計(jì)簡單，制作方便，更換產(chǎn)品時只需更換夾持塊便可完成夾具的更換，換活時間短，簡便易行。

（3）FST-009數(shù)控車床改成彈性裝夾后，在加工大尺寸的滾子時，不會出現(xiàn)崩刃和棒料轉(zhuǎn)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(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、刀具時常損壞等問題。

（4）FST-009數(shù)控車床改成彈性裝夾后，故障率、維修成本降低，設(shè)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(shè)備利用率得到了顯著提高，為生產(chǎn)Φ45～64mm直徑滾子奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）FST-009數(shù)控車床改成彈性裝夾后，加工效率提高了一倍，例如，改造前在加工3053230H型號的小球面滾子時，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(chǎn)生振紋。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要通過兩次進(jìn)刀，減小切削力，來消除倒角處產(chǎn)生的振紋。通過對夾具進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后，只需一次進(jìn)刀便可達(dá)到工藝要求。在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提高了加工效率。

（6）FST-009數(shù)控車床改成彈性裝夾后，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。

6　結(jié)束語

通過對四臺FST-009數(shù)控車床夾具的改進(jìn)，經(jīng)過為期2個月的試生產(chǎn)運(yùn)行證明，彈性夾具性能穩(wěn)定，加工滾子無不良產(chǎn)品產(chǎn)生，產(chǎn)品各項(xiàng)工藝尺寸和形位公差達(dá)到設(shè)計(jì)要求且精度穩(wěn)定，沒有因?yàn)閵A具改進(jìn)出現(xiàn)中停維修現(xiàn)象。保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了加工效率，解決了機(jī)床加工中的裝夾問題，擴(kuò)大了機(jī)床加工范圍。經(jīng)過4個月的努力，剩余FST-009數(shù)控車床夾具全部改造完畢，達(dá)到預(yù)期目的。

（編輯：鐘媛）

Improvement of FST-009 CNC lathe fixture

Xu Jinjun1， Xu Zhen2， Lv Guoxin1
（ 1. Northwest Bearing Co.，Ltd.， Yinchuan 750021， China； 2. Ningxia Geological Engineering School， Yinchuan 750021，China ）

FST - 009 CNC lathe fixture design had certain problems， when processing rollers between Φ45 to 60 mm according to equipment manuals rotational speed， due to insufficient clamping force ， cutter back-off of tool and no clamping material appeared； when processing rollers between Φ45 to 60 mm at lower rotational speed， although the requirements can be met，but the production efficiency was reduced greatly， and unable to give full play to the equipment utilization rate. In order to not reduce the speed at the same time， also can processing the rollers between Φ 45 ～ 60 mm， the fixture was improved， three-jaw chuck was changed to elastic chuck to increase equipment utilization 1 time and meet the needs of production.

CNC lathe； elastic fixture； clamping force； clamping block； bearing roller

TG519.1

B

1672-4852（2016）03-0024-02

2016-08-08.

徐金君（1973-），女，工程師.