锥形棒料承料夹紧装置的设计与应用*

刘桂芝 李小笠 周永良

(①南京工程学院，江苏 南京211167;

②南京数控机床有限公司，江苏 南京211100)

数控机床作为工作母机在机械加工行业中的应用越来越广泛，对机床主机厂来说，要提高数控机床的在机械制造业中外圆带锥面或弧面较长零件端部及内孔的加工公差要求。在装夹时，零件的一端用传统的夹装方式三爪液压动力卡盘夹紧，另一端为保证工件的加工则需夹持工件外圆，但这类零件夹持端为外圆带弧面或锥面，这样夹持时若采用通用中心架则无法实现装夹。因此，为解决这种特定零件加工的装夹问题，通过对此类零件结构特点和加工工艺的分析，设计了一种专用夹紧机构——锥形棒料承料夹紧装置。

1 锥形棒料承料夹紧装置结构介绍

锥形棒料承料夹紧装置的结构图如图1 所示。

锥形棒料承料夹紧装置主要由3 大部分组成，分别是:锥形棒料承料夹紧装置本体机构(图2)，其上装有实现工件轴向夹紧的轴承支撑机构;推动锥形棒料承料夹紧装置沿工件轴向移动到工件夹紧位置的传动机构(图3);实现工件夹紧后将本体机构进行液压锁紧的控制装置(图4)。

(1)锥形棒料承料夹紧装置本体机构 该机构是锥形棒料承料夹紧装置的主体部分，如图2 所示。夹紧套6 通过角接触球轴承4，轴承座7，定位法兰2、3、8固定在承料夹紧装置中心架体1 上。工件5 端部外圆锥面或圆弧面与夹紧套6 内锥面相配合并实施夹紧。

(2)传动机构 本锥形棒料承料夹紧装置的传动机构为油缸，如图3 所示。该油缸的一端安装在固定于机床床身底座上的支架上，另一端与中心架体由球面铰链连接，这样锥形棒料承料夹紧装置本体机构就可以在油缸的带动下沿工件轴向任意移动，并可根据加工工件锥面或圆弧面的轴向位置实施对工件的夹紧。活塞端的球面铰链连接可以实现活塞杆在本体安装座上的自动定心，以避免由于制造、安装误差产生的，在活塞杆推动机构移动时而产生与活塞杆不同轴力对活塞杆造成损害。

(3)压板锁紧及液压控制装置 该机构为本装置的油膜锁紧装置，如图4 所示。夹紧装置压板2 由螺钉固定在夹紧装置本体1 上，其上面设计有活塞腔，活塞腔的底部设计有储油腔4，储油腔4 与进油口主油路相通，油路打开，主油路进油，冲入各活塞底部的储油腔中，将活塞顶起压在夹紧装置导轨的下部，从而将承料夹紧装置本体锁紧在机床导轨上。

2 锥形棒料承料夹紧装置工作原理

锥形棒料承料夹紧装置的工作过程是:工件一端由机床卡盘夹紧并定位，另一端通过传动机构油缸推动锥形棒料承料夹紧装置本体机构沿工件轴向运动，到工件外圆锥面或圆弧面处，使承料夹紧装置上与轴承座连成一体的夹紧套的内锥面与工件上外圆锥面或圆弧面的一处截面圆紧密配合，在液压系统压力的作用下，实现工件的轴向和径向的夹紧。其后，由压板锁紧装置将承料夹紧装置锁紧在机床导轨上。工件一端卡盘夹紧装置、传动机构油缸由机床液压系统供油并通过机床液压系统的压力调整来改变承料夹紧装置本体的推力，实现工件轴向径向夹紧力的大小的改变。加工工件由机床主轴带动在锥形棒料承料夹紧装置内回转，实现对工件加工部位的加工。

该装置除上下料需人工操作外，其余动作均可以由程序控制。用户亦可根据需要配置上下料机械手，进行自动上下料，从而使工件加工全过程实现自动控制。其控制原理如图5 所示。

程序控制，工件一端由机床卡盘夹紧→液压控制系统中压力继电器发出信号，传动机构中油缸推动锥形棒料承料夹紧装置，带动轴承座内部的夹紧套到加工工件外圆的圆弧端，使其夹紧套内锥面和工件圆弧紧密配合的位置，实施对工件的径向和轴向夹紧→液压控制系统中压力继电器发出信号，由锁紧装置将承料夹紧装置锁紧在机床导轨上→液压控制系统中压力继电器发出信号，机床主轴带动工件在锥形棒料承料夹紧装置内回转旋转→刀架按加工程序加工工件至尺寸→机床主轴停转→刀架后退，程序控制→锁紧装置将承料夹紧装置松开→传动机构油缸将锥形棒料承料夹紧装置移回初始上料位→手动或机械手接料→卡盘松开工件→程序等待，实现下一个程序循环。

3 结束

这种锥形棒料承料夹紧装置解决了外圆带锥面或弧面的较长工件加工内孔时工件夹持的问题。机构夹持刚性好，工件的夹紧变形小，保证了工件的夹持精度和工件的加工精度。这种承料夹紧装置尤其适合批量较大工件的生产，机构结构简单，调整使用方便且具有良好的互换性，可大大减轻操作人员的劳动强度。通过实际应用，取得了较好的效果。

［1］机床设计手册编写组. 机床设计手册. 第三卷部件机构及总体设计［M］. 北京:机械工业出版社，1992.

［2］王光斗. 机床夹具设计手册［M］(第三版). 上海:上海科学技术出版社，2008.

［3］卢光贤. 机床液压传动与控制［M］. 西安:西北工业大学出版社，2002.

［4］陈宏钧. 机械加工工艺装备设计手册［M］. 北京:机械工业出版社，2008