張雎軍

(漢川數(shù)控機床股份公司，陜西漢中 723003)

長管端球頭類零件在機床上直接加工比較困難，其加工通常采用手動方法在機床上進行，效率低，精度較差。因此設(shè)計了該類零件工裝卡具，并采用先進的測量方法，使現(xiàn)有的機床設(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。本文對長管端頭加工、裝卡、檢測進行論述，論述的管子長度在10 m以上，兩個端頭有形狀尺寸要求，需要對端頭進行加工，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:(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，否則會造成管子互相連接時的難度增加和產(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，要同時滿足加工要求，機床選擇數(shù)控銑鏜床;裝卡采用液壓夾緊同時能夠調(diào)整的方式;測量采用雷尼紹測頭，自動找出工件中心。

1 機床介紹

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

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

2 夾具設(shè)計

夾具分為3部分:第一部分為鏜孔液壓夾具，安裝于機床工作臺上，為找正和加工提供保證;第二部分為尾部支撐夾具，可隨機床一起調(diào)整工件的位置，使工件處于平行機床鏜軸位置;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;壓臂的移動范圍為310 mm;壓爪的移動范圍為200 mm;最大裝夾尺寸為406 mm。

夾具的工作過程為:(1)管子進入到V型中間，端面頂?shù)较尬话?(2)手動調(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，高度方向手動調(diào)節(jié)，保證管子裝夾后與主軸處于平行位置。雷尼紹測量裝置測量時，需要機床的坐標(biāo)軸自動移動，通過系統(tǒng)控制，自動計算出中心，并移動到中心。找中心時X、Y軸移動，通過測頭來實現(xiàn)，主軸移動到內(nèi)孔中心，Z軸移動來確定加工和找正位置。當(dāng)工作臺移動時，工件的運動帶動支撐夾具移動，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軸移動行程為±350 mm;Z軸移動行程為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，跟隨工件運動，調(diào)整工件的位置，采用直線導(dǎo)軌支撐并傳動;Y軸運動采用手輪調(diào)整，蝸輪蝸桿傳動;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床工作臺上，用工作臺T形槽拉緊、插銷限位，保證液壓夾具兩邊V形中心與機床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不干涉工件X向移動。同時在V形輥道頂出時，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V形壓板。(2)調(diào)節(jié)尾端Y向高度，通過塞尺檢查浮動端工件與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 檢測和加工

(1)機床主軸裝上測頭，啟動程序自動找正內(nèi)口中心。(2)鏜內(nèi)孔，加工到尺寸。(3)加工外圓、圓弧及斜面。