雙頭花鍵銑床夾具改進

陜西漢德車橋有限公司 (西安 710201) 竇 添

專用機床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件而組成的機床，是針對某一個 (或幾個)零件的特定工序的加工要求而設(shè)計的;而且機床的一些輔助動作也實現(xiàn)了自動化，所以，它與通用機床相比，具有專用、高效、自動化和易于保證加工精度 (加工精度較穩(wěn)定)等特點。另外，由于是“專用”，機床是針對特定工序的加工要求而設(shè)計的，在結(jié)構(gòu)上往往比較簡單。但是，專用機床的專用性很強，所以采用專用機床也不可能從根本上滿足機械加工行業(yè)迅速發(fā)展的需求。當(dāng)產(chǎn)品更新時，加工對象稍有改變，原來的專用機床便不能使用，而且往往難以改造;此外，專用機床本身只能是單件生產(chǎn)，設(shè)計和制造周期長，造價昂貴。

1.原機床夾具存在的問題

我公司現(xiàn)有的QH2—027A型雙頭花鍵銑床是一臺專用機床，采用滾銑法加工直齒花鍵軸。其主軸是水平布置的，最大切削直徑160 mm，最大安裝工件長度2500 mm，兩銑頭的橫向進給及旋轉(zhuǎn)可集中控制或單獨控制。兩銑頭旋轉(zhuǎn)方向相反，相向進給加工，可選擇“順銑”或“逆銑”加工方式工作。機床銑頭有手動進刀機構(gòu)，可以進行對刀。機床自帶夾具體定位方式為卡爪內(nèi)撐式，如圖1所示。

圖1 卡爪內(nèi)撐式定位方式

工作原理:機床液壓系統(tǒng)帶動拉桿做往復(fù)運動，與拉桿聯(lián)接的夾頭套筒內(nèi)撐橋殼內(nèi)孔，從而形成定位。我公司新設(shè)計生產(chǎn)的HDM300沖焊橋殼總成(見圖2)橋包回轉(zhuǎn)半徑221 mm，花鍵大徑94.6 mm，有效長度55 mm，橋殼總長2121 mm，兩端花鍵達到同軸度φ0.06 mm的要求，同時還要求花鍵徑向允許跳動偏差Fr≤0.020 mm。

圖2 橋殼

橋殼總成兩側(cè)軸頭的軸承安裝軸徑處為磨床加工，其定位方式為兩頂尖，如圖3所示，而花鍵銑床定位方式為卡爪內(nèi)撐式，造成了前后工序的定位基準(zhǔn)不一致。

考慮到橋殼總成花鍵處加工要求，機床原有夾具相對我公司產(chǎn)品加工要求，主要存在以下問題:

(1)受夾具結(jié)構(gòu)限制。該夾具只能加工內(nèi)徑70～70.5 mm，外徑160 mm以下的工件，內(nèi)徑小于70 mm，則小于夾頭套筒外徑，無法裝夾;內(nèi)徑大于φ70.5 mm，則超出夾頭套筒外徑彈性形變行程，無法有效傳遞旋轉(zhuǎn)動力。

(2)定位基準(zhǔn)不同。花鍵加工采用內(nèi)孔定位，與前工序磨削定位基準(zhǔn)不一致，無法有效保證花鍵與軸承安裝軸頸的同軸度要求。而軸向的重復(fù)定位精度受內(nèi)孔精度的影響，可能造成花鍵的軸向精度不足。

圖3 定位方式 (兩頂尖)

(3)定位夾緊問題。定位夾緊元件采用彈性內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，定位精度較低，且加工工件自重較重，在切削加工中可能發(fā)生加工工件與夾頭套筒相對滑移的現(xiàn)象，使得加工過程中花鍵尺寸不能得到有效保證。

據(jù)以上幾點，該機床原定位夾緊機構(gòu)對于加工HDM300沖焊橋殼不能有效地保證圖樣設(shè)計要求，必須對定位夾緊機構(gòu)進行改進設(shè)計。

2.夾具改進設(shè)計

根據(jù)HDM300沖焊橋殼的加工需要，對機床定位夾緊結(jié)構(gòu)進行了改進設(shè)計。重新設(shè)計了一個脹心頂尖卡盤傳動部件，使得對加工零件軸向定位的同時并傳動，從而擴大了花鍵銑床的加工范圍，從而實現(xiàn)了對HDM300沖焊橋殼的加工。該夾具的組成如圖4所示。

圖4 定位方式

在工件裝夾時，兩側(cè)頂尖首先動作，以工件兩側(cè)內(nèi)孔60°倒角定位。在定位動作完成后，再以內(nèi)撐卡爪的結(jié)構(gòu)內(nèi)撐于工件內(nèi)孔，以實現(xiàn)傳動的目的。但在設(shè)計時要注意被加工橋殼的內(nèi)徑尺寸，要以最小的內(nèi)徑尺寸來設(shè)計法蘭盤和頂尖套，以保證所有的橋殼都能放進去。

具體操作方法:調(diào)整機床主軸箱，將夾具體上法蘭盤1與機床主軸聯(lián)接，而拉桿則與主軸箱內(nèi)曲柄聯(lián)接，形成可往復(fù)運動機構(gòu);夾具體增加一個頂尖套，拉桿上增加一個楔形套，靠拉桿帶動楔形套內(nèi)撐卡爪形成傳動，保證傳動的有效性。然后調(diào)整主軸箱掛輪，達到花鍵要求模數(shù)，即可實現(xiàn)加工。

驗證得出:增加頂尖套，靠頂尖套與橋殼內(nèi)孔倒角形成定位基準(zhǔn)，保持了與前工序一致的定位基準(zhǔn)，保證了花鍵與軸承安裝軸頸的同軸度要求;夾緊元件采用剛性卡爪內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，保證了傳動的有效性，如圖5所示。加工不同型號的橋殼時，可通過更換頂尖套和卡爪來實現(xiàn)。

圖5 夾緊元件

3.結(jié)語

該夾具能加工我公司所有型號的橋殼產(chǎn)品，擴大了設(shè)備的使用范圍，解決了設(shè)備不足的問題。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本降低，定位精度提高，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。更換不同型號的橋殼時，只需要更換頂尖套與卡爪等小零件，調(diào)整方便、快捷，為產(chǎn)品的快速升級換代和質(zhì)量提升奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。