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大型非金屬回轉(zhuǎn)類工件定位工裝設(shè)計(jì)

2018-01-19

于鑫
（齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)院，黑龍江　161005）

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大型非金屬回轉(zhuǎn)類工件在航天、能源及紡織等行業(yè)應(yīng)用愈加廣泛。此類工件由于外形尺寸大、自身強(qiáng)度弱，導(dǎo)致加工時(shí)的裝夾成為關(guān)鍵問題。如圖1所示，我公司研制生產(chǎn)的Q2/5×20型大型非金屬數(shù)控銑床中，工件的外形尺寸直徑達(dá)到5m、長度達(dá)到20m，此工件需要加工端面（球冠面）及外圓，加工時(shí)需要工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中工件需要進(jìn)行軸向定位，傳統(tǒng)的定位工裝為利用工藝環(huán)形成環(huán)形導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)，此方式工件裝夾不方便、成本高，因此亟需一種新的定位工裝，以便快捷地解決此類工件的裝夾定位問題。

　　1　工件加工路線
　　機(jī)床為四軸控制，任意三聯(lián)動(dòng)。機(jī)床安裝在與工件圓柱母線相平行的一側(cè)，加工過程中工件不動(dòng)，機(jī)床通過刀架移動(dòng)、刀架轉(zhuǎn)角、刀具進(jìn)給聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓柱面的旋銑加工。加工范圍是1/8圓柱面也就是45°，在加工完1/8后，工件依次旋轉(zhuǎn)45°分別加工其剩余部分，分8次加工完成。為使機(jī)床具有良好的性價(jià)比，該機(jī)床的X向行程（即圓柱表面的Z大加工長度）設(shè)計(jì)為9500mm，在加工時(shí)需要分兩次完成，加工一半后，將工件吊起換向裝夾，然后加工另一半。這并不影響加工效率，因?yàn)樵谇蚬诿婕庸r(shí)，一端加工完成后也需要調(diào)面加工。在加工過程中，為保證圓柱面的等厚加工要求，利用安裝在數(shù)控機(jī)床刀架前端的電容傳感器，實(shí)時(shí)檢測圓柱表面的幾何尺寸并反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)控制刀具進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)圓柱面的等厚加工。
　　工件加工路線為：工件噴涂泡沫塑料→工件安裝、分度定位→工件端面幾何數(shù)據(jù)檢測→數(shù)據(jù)預(yù)處理→加工表面幾何造型→工藝設(shè)計(jì)→數(shù)控編程與仿真→工件二次裝卡→數(shù)控實(shí)際仿形加工。

　　2　工件的定位工裝結(jié)構(gòu)
　　工件（見圖2）的定位工裝如圖3所示。工件安裝工藝環(huán)后，通過碟簧組給軸承提供夾緊力，將工藝環(huán)向定位軸承擠壓（共兩個(gè)工作點(diǎn)，即兩套裝置），使工件旋轉(zhuǎn)時(shí)工藝環(huán)始終緊靠在定位軸承上，實(shí)現(xiàn)工件軸向定位的目的。

　　具體實(shí)施方案：如圖4所示，工件安裝工藝環(huán)后，將工藝環(huán)放置于兩軸承之間，旋轉(zhuǎn)長手柄，此時(shí)活塞不動(dòng)，塞桿沿導(dǎo)向鍵14軸向運(yùn)動(dòng)（向右）。當(dāng)軸承18與軸承20都靠緊工藝環(huán)時(shí)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)長手柄，此時(shí)活塞沿導(dǎo)向鍵8與塞桿15做反方向運(yùn)動(dòng)（向左）。通過隔套壓縮碟簧組，產(chǎn)生夾緊力，夾緊力通過指針顯示，此時(shí)軸承18與軸承20同時(shí)壓緊工藝環(huán)的兩端面，完成工藝環(huán)軸向定位。

　　3　結(jié)語
　　本定位工裝已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于我公司研制生產(chǎn)的Q2/5×20型大型非金屬數(shù)控銑床中。經(jīng)實(shí)踐證明，本定位工裝裝夾方便、成本低，克服了大型非金屬回轉(zhuǎn)類工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中由于外形尺寸大、自身強(qiáng)度弱和自身變形而導(dǎo)致的加工誤差，解決了大型非金屬回轉(zhuǎn)類工件外層加工中的軸向定位問題。

來源：《金屬加工（冷加工）》雜志