通用数控车床轴承加工技改项目的实践研究.doc

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1、通用数控车床轴承加工技改项目的实践研究　　摘要：本文主要介绍了通用数控车床轴承加工技改项目的具体实施及成效。通用型数控车床在大批量加工轴承内外圈时，采用三爪自定心手动卡盘和手动尾座时加工辅助时间长，加工效率低。针对这一问题，对数控机床的主轴夹紧部件、手动尾座进行气动技术改造，实现零件快速装夹、加工时尾座自动顶紧，显著提高了设备利用率和生产效率，降低了生产成本。　　关键词：数控车床轴承加工气动改造　　创新是永恒的主题。随着校企产学研合作的深入，一家轴承企业与笔者学校成立了合作订单办班，依托企业和学校的优势资源进行深度校企合作，开展创新研发、技术改造等技术革新项目，同时部分高级工段学生为企业从

2、事轴承加工生产。由于轴承加工数量很大，车床在装夹环节上耗时占比大，轴承精度也受到一定影响。为降低装夹耗时，企业技术人员与笔者学校教师对学校部分通用型数控车床的主轴装夹部件、尾座移动进行气动技术改造，以提高轴承内外圈主要部件加工效率与精度，提高经济效益。　　一、轴承加工效率问题　　目前，通用型数控机床出厂标准配置附件为三爪自定心手动卡盘、手动尾座。在生产过程中，工件装夹、尾座套筒移动和顶紧零件都需要靠手动完成。据笔者测算，就目前的通用型数控机床来说，批量加工一个轴承零件内外圈平均需要85秒，其中装夹零件的辅助时间约为60秒。装夹过程完全由手工完成，自动化程度低，加工者耗费大量的工作时间，用工

3、成本大，无疑增加了企业的生产成本，降低了市场竞争力。此外，机床在进行多次手工装夹、定位时都会产生一定的误差，轴承内外圈加工精度会受到影响。因此，对于批量生产来讲，随着企业用工成本的增加，无论从生产成本核算、加工工艺方面、还是设备利用率上考虑，都是不经济、不合理的，较明显地影响了轴承生产企业的经济效益。　　二、机床改造项目实施目标　　1.提升教师作为“工程师”能力和科研能力　　教师从理论走向实践。团队中大多数专业教师大学毕业后从教，本次技改项目涉及的软件绘图、气动安装与夹紧力计算、电气控制改造等知识大多在大学里学过理论知识，但却基本未涉及实践。系统地以“工程师”的角度去设计、安装一个技术项目

4、，是对教师综合能力的考量。　　技改项目衍生“副产品”。大多数教师常年讲授2～3门课程，其他课程知识除了在大学学习外，工作中基本不涉及。这既是所学浪费，也使教师授课时只能“就事论事”，很少把有关课程知识和技能融会贯通并传授给学生。通过技改项目实践，上述问题能够较好地“补短板”，并衍生论文、课题、微视频等“副产品”。　　2.数控车床技改项目内容　　企业技术人员与笔者教师团队选择六台数控车床对装夹部分进行改造。　　主轴夹紧部件改造。对其中四台CAK4085di数控车床进行了主轴尾端、前端两部分改造，用于加工轴承内孔的装夹。机床主轴尾端主要是增加气压夹紧缸和气动元件，将添加的法兰盘和气压夹紧缸连接

5、，为夹具的夹紧和张开提供动力。机床主轴前端主要是取下三爪自定心卡盘，将主轴前端的法兰盘和整套夹具连接利用气动夹紧缸和夹具之间的拉杆连接来实现夹具夹紧和松开的动作，整体改造图如图1所示。选择四台数控车床的目的是检测对改造后的车床加工轴承内孔的稳定性。　　尾座的改造。对另外两台CAK6150数控车床的手动尾座加装气缸来推动尾座实现自动顶紧，用于加工轴承外圈外径。同样，选择两台数控车床的目的也是检测对改造后的车床的加工轴承外径的稳定性。　　气压控制系统改造：增加夹紧回转缸、尾座的气压系统，为自动夹紧、顶紧提供动力。　　电气部分的改造：利用原有的数控系统控制电路来实现汽缸夹紧缸电磁阀和尾座汽缸电磁

6、阀的动作。　　每次工件装夹后，气动自定心夹紧夹具和气压夹紧缸之间的拉杆自动对工件夹紧，同时，气压尾座自动顶紧芯轴，整个过程完全由自动控制，提升了车床装夹工件的效率。　　三、机床改造措施　　1.主�S夹紧部件改造　　弹簧筒夹定心夹紧机构设计。弹簧筒夹定心夹紧机构设计主要包括夹筒和夹具体两部分，如上页图2所示。　　根据轴承加工零件以轴线、对称中心为工序基准的特点，采用定心夹紧机构。弹簧筒夹作为定心夹紧机构，由以外圆柱面为定位基准线装夹工件的弹簧夹头构成，其主要元件为弹性夹筒。将弹性夹筒设计成一个锥型套筒，表面开出4～6条轴向槽，在结构上分成卡爪A、簧片B和导向部分三个部分。当筒夹往后拉时，夹具

7、体的锥套将迫使夹筒沿径向收缩变形，从而使工件外圆定心被夹紧。　　工件以外圆柱面做定位基准并在圆孔中定位。为了简化结构，其定位元件和夹紧元件被加工成一个整体，装于夹具体内。为保证工件轴向定位精度，工件的外圆与端面实行共同作为定位基准面，将工件的端面作为主要定位基准面。筒夹的外锥角取29°，与筒夹配合的夹具体内锥角取30°，用于增大锥面接触面积，以便更准确地定心。　　筒夹采用弹簧钢65Mn材料，具有强度高、耐磨损、弹性好、受