仿形磨床工件夾持機構的設計

張海鷹

（湖南城市學院工程制圖教研室，湖南 益陽 413000）

目前，現有的各種仿形磨床和相關機床多采用旋轉工作臺和自動控制原理，工件加工難度大，精度高，仿形磨床工件夾持機構是影響加工精度和可靠性的重要環節。仿形磨邊機是一種廣泛應用于加工各種薄脆性復雜外形產品的設備，如手機、手表玻璃屏幕等。由于這些產品加工精度要求高，而且形狀復雜多樣，加工難度比較大。玻璃加工要求磨削速度快，更換工件頻繁，因此必須能快速準確停機、快捷換件。對于手機玻璃，磨邊精度一般要求在0.005～0.01 mm，倒邊精度小于0.005 mm，目前市場上廣泛使用的高精度FM系列仿形磨邊機，能加工直徑300 mm以下的各種異型視窗玻璃產品。FM型系列仿形磨邊機采用了結構簡單、穩定可靠的工件夾持機構，有效保證工件準確定位，磨削時不發生縱向位移和偏轉，確保工件的磨削外形和可靠度。

1 工作原理

仿形磨邊機機械部分主要由兩部分組成，即工作臺和砂輪架。工作臺由齒輪傳動，保證左右兩主軸低速旋轉，兩主軸夾持工件，仿形靠模安裝在左主軸上，主軸、靠模、工件同時低速旋轉。工作臺安裝在滾柱交叉導軌副上左右移動，砂輪架由高速電機驅動，安裝在精密導軌上作前后運動，仿形磨邊機砂輪架由帶軸滾針軸承頂住仿形靠模，前后運動距離由仿形靠模的外形決定，同時也決定了砂輪磨削工件的形狀。

FM仿形磨邊機工件夾持機構分為3個部分，包括夾頭體組件、進給齒輪組件和控制手柄組件。如圖1所示，工件左右夾頭體分別安裝在左右主軸上，主軸通過軸承裝在左右套筒內，右套筒下方有進給齒槽，與進給齒輪配合完成進給運動，夾持和釋放工件。

圖1 工件夾持原理圖

2 工件夾持機構的設計

2.1 夾頭體的設計

FM仿形磨邊機工件夾頭體有兩種，一種是將夾頭板用螺蚊直接連接在左右主軸的端面，連接簡單，但可靠性不好，適用于對外形和倒邊精度不高的產品。另一種是專門設計的快速安裝夾頭，采用了主軸和夾頭座的錐面配合，夾頭座通過高精度錐面配合安裝在左右主軸上，使得夾頭座定位準確，工件夾板由金屬夾板和工程塑料或尼龍板合二為一組成，金屬夾板通過螺釘安裝在夾頭座上，夾板經過改進后，由金屬夾板和工程塑料或尼龍板組成，既能保證一定的剛性，又能保證夾持工件所需要的彈性。該夾頭體2008年申請獲得了國家專利，專利號為：ZL200820158546.X。

2.2 進給齒輪組件的設計

進給齒輪組件包括右套筒、進給齒輪、進給軸套和進給軸等組成，在圖2所示，工件夾持機構圖中可以看出，進給軸套能保證進給齒輪和軸的準確定位。進給齒輪和右套筒齒槽運動，夾緊或釋放工件。進給軸與進給齒輪由60度的錐面連接，靠相互的靜摩擦力傳遞運動，進給軸和控制手柄連接。為了保證夾持工件的可靠性，進給齒輪和進給軸都需要進行熱處理，硬度為28-32HRC，錐面配合研磨，表面粗糙度小于1.6，接觸面不小于三分之二，進給齒輪和進給軸的同軸度小于0.02 mm。

圖2 工件夾持機構——進給齒輪組件

2.3 控制手柄組件的設計

進給齒輪的運動由夾持手柄組件控制。如圖3所示，夾持手柄組件包括夾持手柄（控制桿）、手柄固定座、定位端蓋和夾持彈簧座及彈簧等組成。夾持手柄（控制桿）可以控制組件繞夾持進給軸旋轉，向右旋轉時，彈簧固定座壓縮夾持彈簧，夾持進給軸與進給齒輪靠摩擦力隨進給軸轉動，進給齒輪帶動右主軸夾緊工件，通過調整夾持彈簧的位置，就可以改變壓縮簧力的大小，既可以控制夾持工件的力度，又不會夾碎工件，確保夾持的穩定可靠。

圖3 工件夾持機構——控制手柄組件

3 結語

FM系列仿形磨邊機產品夾持機構廣泛采用了這種設計方法，對于各種薄、脆產品，加工要求外形準確、精度高。目前，FM系列仿形磨邊機已經生產了100-300型不同產品3千多臺，由于裝夾和更換產品非常方便，能有效保證工件準確定位，磨削時不再發生左右偏轉和縱向位移，確保工件的磨削外形和可靠度，大大提高了產品的質量和生產效率。

[1]張海鷹.仿形靠模的計算機設計方法[J]. 裝備制造，2009，（9）.

[2]李世國.輕工機械 CAD[M].北京：中國輕工業出版社，1998.

[3]濮良貴.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2005，（6）.