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机床大讲堂第129讲——轴向定位自动定心不停车车床夹具

 阿明哥哥资料区 2017-03-13


《制造技术与机床》杂志创刊于1951年,是我国机械工业科技期刊中创刊早、发行量大、影响面广的刊物之一,拥有广泛、专业的读者群体。本刊属中文核心期刊,中国科技论文统计用刊和《中国学术期刊文摘》摘录用期刊。




轴向定位自动定心不停车车床夹具


导读
   介绍了一种可实现轴向定位自动定心的不停车车床夹具,该夹具适用于短轴类工件,可满足较高的径向定心和轴向定位精度的加工要求。


  学校实验室加工小型轴类工件,一般是在车床上利用三爪自定心卡盘装卡,重复开车、停车和松夹细小工件,辅助工时较长,劳动强度大。采用不停车夹具可显著缩短辅助工时。但一般利用弹簧夹头进行外圆定心装卸工件的不停车夹具,会产生较大的轴向定位误差;采用反向顶尖、外拨顶尖装卸工件的不停车夹具,容易出现工件端面损坏和工件滑落的问题。为此,研究了一种具有较高轴向定位精度、安全可靠的不停车车床夹具,并应用于材料力学性能试件的加工。



1
夹具结构与组成

 

  如图1所示,夹具主要由主壳体、右壳体、连接套、滑套、复位弹簧、活动离合座、弹簧夹头和定位杆组成。



  不停车运行时夹具系统状态为:主壳体1的莫氏锥柄插入机床主轴锥孔内,通过拉杆连接主轴,使夹具随主轴旋转,通过连接套6、滑套8与右壳体7相连,此时右壳体7、锥套13、弹簧夹头16浮动,活动离合座10与主壳体1固定离合座部位脱离接触,夹具处于浮动状态。加工工件时,将工件左端外圆插入弹簧夹头16锥孔内,工件右端在机床尾座顶尖推动下左移,经过内套14、锥套13,推动右壳体7压缩复位弹簧4一同左移,当与连接套6脱离接触时,停止浮动。尾座顶尖推动工件继续左移,直至其端面被顶紧在定位杆17右端面上,实现轴向定位。同时,弹簧夹头16将工件外圆卡紧,活动离合座10与主壳体1右端接触,开始传递切削力矩。加工完毕后,松开尾座顶尖,复位弹簧4向右推动右壳体7、锥套13、活动离合座10和内套14。此时,这些零件和主壳体分离,工件无力矩减速直至停转,复位弹簧2推动定位杆17复位,工件端面被推离弹簧夹头16,退后尾座顶尖,即可安全卸下工件。整个加工过程都不会出现工件端面损坏和工件滑落的问题。


2
设计特点

 

  该不停车车床夹具的主壳体左端与机床莫氏锥孔相连,右端借鉴了摩擦盘设计原理,通过活动离合座传递主轴切削力矩,结合面喷涂耐磨涂层材料。锥套13与弹簧夹头16通过骑缝螺钉15实现可靠连接。


  中心部位采用弹簧夹头16实现径向定心装夹,可通过内锥孔实现工件外圆自动定心夹紧或松开。通过采用系列标准件,并调整锥套13及内套14的尺寸或选用弹簧片11,可以在较大范围内扩大待加工工件外径尺寸。由于复位弹簧4和弹簧片11的弹性作用,工件外径尺寸公差及安装误差转化为右壳体7和弹簧夹头16轴向的伸缩量被予以补偿。


  通过设计周向均布的3个芯轴和复位弹簧实现稳定可靠浮动。活动离合座10和定位杆17之间通过设计花键连接,实现定位杆17轴向滑动的同时,提高了定位精度。图2所示为活动离合座与定位杆的花键配合。当工件毛坯位置度公差较大时,可通过弹簧夹头和弹簧片的变形实现自动调节,实现自由浮动。本夹具根据工件外径及重量等因素预估夹紧力,选择弹簧夹头规格。在装配调试中,应保证在满足一定的夹紧力和定位杆调整距离时,活动离合座10、主壳体1右端之间的紧密接合,使切削力矩满足要求。首次装配调试过程中,为使弹簧夹头与活动离合座之间形成切削力矩,通过更换不同刚度的复位弹簧2及4,必要时,在弹簧片11处增加调整垫片,以补偿间隙。


3
结语

 

  该夹具通过不停车装卸工件,缩短辅助工时,节省能源,贯彻了绿色切削的理念;通过弹簧力作用,消除由于工件在定位装卡中造成的轴向误差,提高了夹具轴向定位装卡精度;通过弹簧夹头外圈实现自动定心,定心精度高,装卡更加方便可靠;弹簧夹头选用标准件,适用范围广,成本低。本夹具属于通用可调整夹具,适用于数控车床、自动车床及普通车床上不停车加工不同直径的、具有较高定心与轴向定位精度的短轴类工件。


作者:易湘斌等

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