張雎軍

(漢川數(shù)控機(jī)床股份公司，陜西漢中 723003)

長管端球頭類零件在機(jī)床上直接加工比較困難，其加工通常采用手動(dòng)方法在機(jī)床上進(jìn)行，效率低，精度較差。因此設(shè)計(jì)了該類零件工裝卡具，并采用先進(jìn)的測(cè)量方法，使現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備在保持原有技術(shù)性能和用途的基礎(chǔ)上完成管頭的加工。本文對(duì)長管端頭加工、裝卡、檢測(cè)進(jìn)行論述，論述的管子長度在10 m以上，兩個(gè)端頭有形狀尺寸要求，需要對(duì)端頭進(jìn)行加工，如圖1所示。

加工要求:(1)找正內(nèi)孔，找正位置距端頭100 mm外;(2)加工內(nèi)孔φ60 mm，加工長度100 mm;(3)加工φ70 mm、R10 mm及135°斜面。

工藝難點(diǎn):(1)這種管子加工前是毛坯面，內(nèi)孔和外圓誤差很大;(2)內(nèi)孔找正面和加工面不一致，內(nèi)孔加工后和軸線一致，不能偏心，否則會(huì)造成管子互相連接時(shí)的難度增加和產(chǎn)生廢品。

通過以上分析，考慮到管子的長度和直徑的變化，該產(chǎn)品有不同的規(guī)格，要同時(shí)滿足加工要求，機(jī)床選擇數(shù)控銑鏜床;裝卡采用液壓夾緊同時(shí)能夠調(diào)整的方式;測(cè)量采用雷尼紹測(cè)頭，自動(dòng)找出工件中心。

1 機(jī)床介紹

機(jī)床采用單立柱、橫床身、側(cè)掛箱的布局形式，X軸為工作臺(tái)沿著上滑座縱向運(yùn)動(dòng)，Y軸為主軸箱沿著立柱上下運(yùn)動(dòng)，Z軸為下滑座沿著床身橫向運(yùn)動(dòng)。機(jī)床選用SINUMERIK 828D系統(tǒng)，三軸使用SIEMENS交流伺服電動(dòng)機(jī)(X、Y、Z軸轉(zhuǎn)矩為27 N·m)，主軸采用SIEMENS交流伺服主軸電動(dòng)機(jī)(17/20.5 kW)，鏜軸伸縮伺服電動(dòng)機(jī)(18.8 N·m)。

利用該機(jī)床的數(shù)控功能，驅(qū)動(dòng)X、Y、Z軸連接雷尼紹測(cè)頭，可以實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)找正。利用該機(jī)床的高精度和重復(fù)定位精度，可以實(shí)現(xiàn)高效率高精度加工。

2 夾具設(shè)計(jì)

夾具分為3部分:第一部分為鏜孔液壓夾具，安裝于機(jī)床工作臺(tái)上，為找正和加工提供保證;第二部分為尾部支撐夾具，可隨機(jī)床一起調(diào)整工件的位置，使工件處于平行機(jī)床鏜軸位置;第三部分為上料傳輸部分。

2.1 鏜孔液壓夾具

夾具的原理是利用兩個(gè)V形塊定位管子外形，使處于V形塊中間的管子，在外力作用下自然伸直。夾具前面設(shè)計(jì)有限位板，確定管子的伸出長度，如圖3。

夾具的主要參數(shù)為:底盤尺寸為1 320 mm×1 010 mm;壓臂到安裝面尺寸為900 mm;壓臂的移動(dòng)范圍為310 mm;壓爪的移動(dòng)范圍為200 mm;最大裝夾尺寸為406 mm。

夾具的工作過程為:(1)管子進(jìn)入到V型中間，端面頂?shù)较尬话?(2)手動(dòng)調(diào)節(jié)壓臂手柄到合適的位置，V型壓爪到工件上面的距離小于200 mm;(3)鎖緊壓臂手柄;(4)液壓驅(qū)動(dòng)壓爪壓緊工件。

2.2 尾端支撐夾具

尾端支撐夾具主要與前端液壓夾具同步移動(dòng)，高度方向手動(dòng)調(diào)節(jié)，保證管子裝夾后與主軸處于平行位置。雷尼紹測(cè)量裝置測(cè)量時(shí)，需要機(jī)床的坐標(biāo)軸自動(dòng)移動(dòng)，通過系統(tǒng)控制，自動(dòng)計(jì)算出中心，并移動(dòng)到中心。找中心時(shí)X、Y軸移動(dòng)，通過測(cè)頭來實(shí)現(xiàn)，主軸移動(dòng)到內(nèi)孔中心，Z軸移動(dòng)來確定加工和找正位置。當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，工件的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)支撐夾具移動(dòng)，消除工件的扭曲變形，保證加工的一致性，如圖4所示。

支撐夾具的主要尺寸:X軸移動(dòng)行程為±350 mm;Z軸移動(dòng)行程為900 mm;Y軸微調(diào)行程為30 mm。

支撐夾具的原理為:X軸和Z軸采用自由方式，跟隨工件運(yùn)動(dòng)，調(diào)整工件的位置，采用直線導(dǎo)軌支撐并傳動(dòng);Y軸運(yùn)動(dòng)采用手輪調(diào)整，蝸輪蝸桿傳動(dòng);斜楔墊塊通過手輪來調(diào)整，使工件放在V型上面穩(wěn)定可靠。

2.3 輸送輥道夾具

輸送輥道夾具主要用于安裝前的支撐和傳輸?shù)?，如圖5所示。

3 夾具安裝(如圖6、圖7)

(1)把鏜孔液壓夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用工作臺(tái)T形槽拉緊、插銷限位，保證液壓夾具兩邊V形中心與機(jī)床Z軸平行，V形中心高度與鏜軸平行(用標(biāo)棒調(diào)校)。

(2)尾端支撐夾具安裝在地面上，使V型中心與主軸中心平行，調(diào)地腳螺栓(調(diào)整行程100 mm)，使Y方向中心高相對(duì)液壓夾具能上下調(diào)整±15 mm。

(3)安裝V形輸送輥道，使V形輸送輥道在降到最低位置時(shí)不干涉工件X向移動(dòng)。同時(shí)在V形輥道頂出時(shí)，使工件脫離夾具V形面。

4 夾具操作

(1)工件裝入到位后，壓緊液壓夾具兩個(gè)V形壓板。(2)調(diào)節(jié)尾端Y向高度，通過塞尺檢查浮動(dòng)端工件與V形面接觸無間隙。

(3)鎖緊尾端斜楔支撐。

(4)取出端面擋板。

5 檢測(cè)和加工

(1)機(jī)床主軸裝上測(cè)頭，啟動(dòng)程序自動(dòng)找正內(nèi)口中心。(2)鏜內(nèi)孔，加工到尺寸。(3)加工外圓、圓弧及斜面。