在三爪卡盘上装夹四边形工件的方法研究.pdf

T e c h n 0 Io g y a n d 工艺与检测 在三爪卡盘上装夹四边形工件的方法研究 李 凯 江苏省沙钢钢铁研究院 江苏 张家港 2 1 5 6 2 5 摘 要 通过研究 对 比这几种在三爪或四爪卡盘上装夹四边形工件的方法 得 出 利用 自制的夹具 并采用 两顶尖法快速装夹形状不规则 大小不统一的四边形工件 是较其他装夹方法的夹具结构更简单 装夹方法更快速 牢 固的一种 该方法经过实践证明 使用效果很好 提高了装夹效率 关键词 三爪卡盘 不规则 四边形工件 夹具 顶尖 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 A T h e me t h o d r e s e a r c h o f c la mp i n g q u a d r i la t e r a l w o r k p i e c e o n t h r e e j a w c h u c k LI Ka i R e s e a r c h I n s t it u t e o f I r o n a n d S t e e l J ia n g s u P r o v in c e S h a S t e e l Z h a n g j i a g a n g 2 1 5 6 2 5 C H N A b s t r a c t T h r o u g h r e s e a r c h in g a n d c o mp a r in g s e v e r a l me t h o d s o f c l a m p in g q u a d r i l a t e r a l w o r k p ie e e o n t h r e e j a w o r f o u r j a w c h u c k u s e s e l f m a d e fix t u r e a s w e l l a s t h e m e t h o d o f t w o t o p c l a mp b e in g u s e d f o r c l a m p in g q u a d r il a t e r a l wo r k p ie c e o f ir r e g u l a r s h a p e q u ic k l y Th e s t r u c t u r e o f t h e fix t u r e i s s imp l e t ha n a n y o t h e r s a n d t h e c l a mp in g me t ho d h a s t he a d v a n t a g e o f fi r m a nd qu ic k I t S be e n p r o v e d t h a t t h e fix t u r e a n d me t h o d h a s g o o d p e rfo rm a n c e in a c t u a l o p e r a t io n imp r o v in g t h e c l a mp in g e f f i c ie nc y K e y wo r d s t h r e e j a w c h u c k ir r e g u l a r s h a p e d q u a d r il a t e r a l w o r k p ie c e fix t u r e t o p 1 研究背景 在钢铁材料的研发过程 中 需要对各种不 同牌号 钢种的力学性能进行检测 检测前需要对这些材料按 照实验的要求进行制样工作 特别是把板材加工成圆 棒 作拉伸 G l e e b l e热模拟等试样 需要用车床把锯切 好的四边形坯料加工成 圆形试样 这 时就会 出现在车 床三爪或四爪卡盘上装夹横 截面为 四边形坯料 的问 题 经过实践发现 由于一批板 材试样在锯切下料时 会出现大小不统一 形 状不规则 的四边 形情况 如图 1 导致无论是利用 四爪还是三爪卡盘直接装夹这种 四边形工件时 都会 出现 中心校准定位 费时或装夹不 牢的情况 有时坯料较小 在车削时会 出现无法在规 定的尺寸范围内把这种 四边形的坯料完全加工成圆形 料 如果坯料太大 则车削余量又太多 加工效率不高 有时甚至因为装夹不牢 车削时工件从 卡盘上脱落造 成刀具损坏甚至人员受伤 的情况 此时 需要相应 的 夹具来辅助装夹 夹具是在金属切削加工 中 用 以准 确地确定工件位置 并将其牢 固地夹紧以接收加工 的 工艺设备 它能可靠地保证工件的加工质量 提高加工 效率 减 轻 劳动 强度 充 分发 挥 和扩 大 机 床 的工 艺 性能 z u I 3 率 幂z朋 横截面 图 1 不规则四边形工件 2 几种装夹四边形工件方法 的研 究 形试样 寸范围 2 1 用单动四爪卡盘装夹四边形工件 单动四爪卡盘的 4个卡爪是分别单动 的 可以独 自调节 中心距并锁紧 在装夹四边形工件时 通常采用 一 夹一顶的方法 即工件的一 端通过 中心孑 L 和顶尖定 位 而另一端通过四爪卡盘来夹紧 如图 2所示 该 方法虽然装夹牢 固安全 但是在 四爪卡盘的一端需要 通过不断地调节 4个卡爪的相对位置来保证四边形工 件在这一端 的中心与顶尖一端 的同轴 经过实践发现 该方法校调很费时 且定位精度低 要求车工的技术等 级高 而且在实际的大批量圆棒实验试样加工过程中 来料往往因为锯切下料 的原 因导致形状不规则 大小 不统一 这样对用四爪卡盘装夹更增加了难度 每一个 试样的加工都需要不断 的调校 费时费力 加工效率 不 高 工艺与检测T e C h n 0 Io g y a n d 2 2 直接在三爪卡盘上装夹四边形工件 图2 单动 四爪卡盘装夹 四边形工件结构 图 在三爪卡盘上直接装夹 四边形工件 特别是对于 形状不规则 的四边形工件 由于三爪卡盘 的 3个卡爪 是等量径向移动的 所 以对于在规定尺寸范 围内把 四 边形坯料加工成 圆棒试样 的要求 就要保证该工件的 装夹中心与尾座顶尖 同轴 如 图 3 四方工件 A B C D 若保持与机床主轴 同轴 则卡爪 2 3与工件接触不上 即工件 A B C D夹不紧 工件 A B C D 若夹紧 则工件轴 线 0 与不能与机床主轴 0同轴 在对好 中的情况下 需要在卡爪 2 3与工 件之间放厚度合适 的垫片再夹 紧 考虑到工件与卡爪之间只是简单 的线接触 而且垫 片也没有任何的保护措旌 所 以在车削过程中 由于四 边形工件受到较大的冲击力 很容易导致工件 垫片与 卡爪出现脱落飞出现象 使机床和操作者受到伤害 而 且批量四边形工件 的尺寸不一致 该装夹方法 的对 中 也比较费时 所以该装夹方法效率低 而且存在很大 的安全隐患 图3 三爪卡盘装夹 四边形工件结构 图 2 3在三爪卡盘的卡爪上套 3个 U型夹套装夹 四方 工件 一 改进上述装夹方法 在三爪上 配用 u型夹套 如 图 4 装夹前 先将夹套装到卡爪上 再放上工件 该工装夹具的设计是针对某个具体的横截面为矩形工 件尺寸而定 适用于相应的矩形工件 也可 以通过加 垫片进行调节 能扩大其使用范围 使工装夹具能适 用于一定尺寸范围内的矩形工件 该工装 夹具 的工作原理 当要加工 四方工件前 将夹套装在三爪卡盘 的卡爪上 下面的卡爪装上 9 O V形夹套 上面左 右两卡爪装上与平头倾斜 1 5 的夹 套 即图中 F O E 1 5 用螺钉拧 紧固定 由于加 工的四方工件尺寸种类繁多 将引起工件偏心 该偏 心可用垫片来修正 为保证四方工件的中心 0与尾座 顶尖 同轴 需要保证工件中心 0到三爪 卡盘 3个卡爪 平斗的距离一样 即图中 O N O E O A 设该 四方工 件的两个边长分别为 口和 b 则夹头 1 个夹头 2的厚度 S 和 5 尺寸分别计算如下 图4 装夹 四方工件夹具 的结构原理 图 在矩形 A B C D中 边长 A B C D 0 A D B C b 且 口 b 在直角 AO E F中 E O F 1 5 则 O E OF co s 1 5 0 2co s 1 5 OE1 OA1 OA A A1 as i n 45 Z 1 一 f 2 2 S1 E1 E OEl OE a s in 45 f l f 2 2一 一 l f l f 2 22 co s 1 5 一 1 一 2 2 由于夹头 3的 z z 是确定的值 故夹具 5 的值随 工件 0值的变化而变化 即二者是一次函数关系 同 理可得 S 2 a s in 4 5 Z 1 一 Z 2 2 一 b 一0 2 co s l 5 n 4 5 2 一1 2 2 一 一 b a S l 一 显然 由 n b可得到 S S 当矩形 为正方形 时 即 n b时 S S 若实际装夹的矩形工件边长为 口 b 为 了保证 三爪卡盘三爪的等量径向移 动 此时需要 根据具体情 况分别在 3个卡爪上加垫片 垫片的厚度计算为 e l A G E H a s in 4 5 一0 1 s i n 4 5 一 0 2 0 1 2 co s l 5 一 2一 1 0 1 9 口 一口 同理有 e 2 a s in 4 5 一a l s in 4 5 一 b 一口 2 一 b 1 一 1 2 co s l 5 0 0 1 s in 4 5 一 0 0 1 2 co s 1 5 一 b b 1 工艺与检测 T e ch n 0 Io g y a n d T e s t 组合刀具在深孔加工中的设计与应用 李 娟 黑玉龙 杨英梅 莫 菲 潘宏宇 齐齐哈尔北方机器有限责任公司 黑龙江 齐齐哈尔 1 6 1 0 0 0 摘要 通过对箱体类工件的小直径深孔加工的难点分析 确定 了合理的工艺方案 并设计 了组合划钻 组 合式浮动镗刀 配合镗模J j r 保证了深孔的J j r 精度 提高 了加工效率 在该工件的批量生产 中 应用效果良好 可供借鉴 关键词 深孔加工 同轴度 组合划钻 浮动接头 组合式浮动镗刀 中图分 类号 T H1 6 2 文 献标 识码 B De s i g n a n d a p p l ica t i o n o f co mb i n e d t o o l i n d e e p h o l e ma ch i n i n g L I J u a n HE I Y u l o n g Y ANG Y in g me i MO F e i P AN Ho n g y u Q iq ih a r N o r t h M a ch in e r y C o L t d Q iq i h a r 1 6 1 0 0 0 C H N Abs t r a ct Th r o u g h t h e d if f i cu l t i e s a n a l y s is o f s ma l l d ia me t e r de e p h o l e p r o ce s s i ng o f t h e wo r k p ie ce a r a t io na l t e ch n o l o g ica l p r o ce s s wa s d e t e r mi n e d A n d t h e d e s ig n o f t h e co mb in a t io n o f r o w d r il l co mb in e d wit h fl o a t in g b o r i n g b o ri n g mo d u l e p r o ce s s i n g e n s u r e t h e ma ch in in g a ccu r a cy o f d e e p h o l e imp r o v e p r o ce s s in g e f f i cie n cy I n t h is wo r k t he b a t ch p r o d u ct io n o f t h e a p p l ica t io n e f f e ct is g o o d ca n b e u s e d f o r r e f e r e nce Ke y wo r d s d e e p h o l e p r o ce s s in g t h e co a x ia l d e g r e e co mb in a t i o n o f r o w d ri l l fl o a t i n g co n n e ct o r co mb i n e d fl o a t in g b o r in g cu t t e r 笔者公司批量生产 的箱体类工件 其结构如 图 1 所示 工件上有一阶梯形 的通孔 该孑 L 的位置公差 为 0 0 5 mm 内径为 3 0 H 6 q b 5 4 H 7 表面粗糙度要求为 R 1 6 m 同轴度要求为 q 0 0 5 mm 1 难点分析 该工件需要加工的孔是小直径 的深孔 孔 B的直 径尺寸为 q b 5 4 H 7深 3 3 5 mm 深径 比为 3 3 5 5 4 6 2 m m 孔 A的直径尺寸为 t 3 0 H 6 深度尺寸为 5 1 0 4 0 4 7 0 m m 深径 比为 4 7 0 3 0 1 5 7 m m 根据 以往加 工经验 深径 比大于 4的小直径长孔 加工时因镗杆的 振动会使孔的加工精度下降 该 孔属于深孔加工 特 别是内孔 5 4 H7与 q b 3 0 H6要求 同轴度为 0 0 5 m m 较难保证 卡盘上装夹这种形状不规则 大小不统一 的四边形坯 料 经过长期使用