FST-009數控車床夾具的改進

徐金君， 徐　珍， 呂國新

FST-009數控車床夾具的改進

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.寧夏地質工程學校，寧夏 銀川 750021）

FST-009數控車床夾具的設計存在一定的問題，依據設備說明書的轉速加工Φ45～60mm之間滾子時，因夾緊力不夠，出現讓刀、工件轉動等現象；當降低轉速加工Φ45～60mm之間滾子時，雖能滿足要求，但大大降低了生產效率，無法充分發揮該類設備的利用率。為了不降低轉速同時又能夠加工Φ45～60mm之間的滾子，對夾具進行了改進，由三爪夾盤改為彈性夾盤，使設備的利用率提高了一倍，滿足了生產需要。

數控車床；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，軸承的生產向著多規格小批量方向轉換。為此，公司購進25臺FST-009數控車床，主要車制軸承滾子，以滿足現有的生產需求。該數控車床的夾具存在一定的問題，只適合車削尺寸比較細的棒料（Φ45mm以下）；當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，從而影響了生產效率，造成了刀具和夾具的損壞。針對存在的問題，對夾具進行了改進，滿足了生產的需要。

2　原有夾具存在的問題

FST-009數控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，如圖 2 所示。

為了減少料頭，提高材料的利用率，該設備設計棒料長度為3m，如圖 3 所示。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象，因此，當轉速達到額定轉速1 000r/min時，由于棒料的離心力作用，夾爪夾持力喪失較多。按該設備額定轉速加工直徑為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，常常發生棒料轉動和向后位移，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、瞬間發生撞刀，造成車刀蹦刃等現象。操作者要頻繁更換刀片，或停機維修。在加工Φ45mm以上的滾子時，為了避免上述現象的發生，只能通過降低轉速或縮短料棒的長度（由3m變為2m）來滿足工作需要，大大降低了生產效率或材料利用率。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），迫切需要對FST-009數控車床的夾具進行改進。

圖2　液壓夾緊機構

圖3　料架和導向套支撐棒料機構

3　三爪夾盤的改進

為了滿足生產任務的需求，對FST-009數控車床的夾具進行了改進。改進后的夾具如圖 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、夾持塊、夾具體、過渡盤、料管、安全防護罩等部件組成。安裝步驟如圖 5 所示。

圖4　彈性夾具結構

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，并與料管通過螺紋連接在一起，夾持環安裝在彈簧夾頭上，通過夾持環來定位彈簧套夾頭，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。

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，便可實現對不同產品的裝夾加工。更換夾持塊方便快捷。

5　彈性夾具的優點

（1）定心精度高，裝夾工件快捷方便，夾持工件穩定，加工產品尺寸精度高，表面質量好。

（2）FST-009數控車床改成彈性裝夾后，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，換活時間短，簡便易行。

（3）FST-009數控車床改成彈性裝夾后，在加工大尺寸的滾子時，不會出現崩刃和棒料轉動以及位移現象，徹底解決了三爪夾盤夾緊工件存在的廢品率高、產品質量不穩定、刀具時常損壞等問題。

（4）FST-009數控車床改成彈性裝夾后，故障率、維修成本降低，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，為生產Φ45～64mm直徑滾子奠定了堅實的基礎。

（5）FST-009數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。通過對夾具進行技術改進后，只需一次進刀便可達到工藝要求。在確保產品質量的同時，提高了加工效率。

（6）FST-009數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　結束語

通過對四臺FST-009數控車床夾具的改進，經過為期2個月的試生產運行證明，彈性夾具性能穩定，加工滾子無不良產品產生，產品各項工藝尺寸和形位公差達到設計要求且精度穩定，沒有因為夾具改進出現中停維修現象。保證了產品質量，提高了加工效率，解決了機床加工中的裝夾問題，擴大了機床加工范圍。經過4個月的努力，剩余FST-009數控車床夾具全部改造完畢，達到預期目的。

（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.