王忠禹, 梅 旭

（哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150036）

调心夹爪的改进

王忠禹, 梅 旭

（哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150036）

轴承套圈车加工过程中使用调心夹爪夹持工件。由于夹紧力大，工件比较薄，易产生夹紧变形，使椭圆度、棱圆度难以达到轴承内径加工精度要求。为解决存在的问题，对原有夹具结构进行了改进，减小了单个夹爪的加紧压力，提高了精度和生产效率，实现了以车代磨。

调心夹爪； 三爪夹具；双重调心；夹紧压力；以车代磨

1 前言

调心夹具（如图1）常被用于轴承行业中，适用于夹紧轴承套圈等工件。调心夹具在长时间使用后会出现磨损，造成误差累积，使产品难以达到工艺要求，缺乏精度储备。

图1 改进前调心夹具结构

在生产过程中，由于我公司大型轴承套圈，特别是外径φ200mm以上的套圈内孔只能进行单机磨削，加工效率不高，影响生产过程的时间节点，制约生产效率的提高，所以，就需要尝试硬车工序代替粗磨工序，释放多余的加工能力，提高效率，但是，在传统的机床上使用传统的调心夹爪进行测试后发现难以保证产品精度。为此，重新改进设计了原有调心夹爪，将一次调心改为二次调心，将六点夹紧改为十二点夹紧，应用于我公司的数控机床上，减小了误差积累，提高了同心度，为产品生产奠定了良好基础。

2 在数控机床上使用传统调心夹具存在的问题

传统的调心夹具（如图1）只有一次调心过程，定心精度差，在生产过程中难以保证产品精度,影响轴承套圈生产流程的优化，无法提高轴承套圈的品质要求及保证后工序生产质量。

目前，我公司购进了大批数控车床。数控车床自动化程度高，加工精度高，质量稳定，同时可以实现多轴多坐标的联动，加工结构复杂的零件，成倍提高生产效率。但是，在数控车床上使用传统的调心夹具车削轴承套圈时，由于夹具自身结构和制造过程中的积累误差，其定心精度通常保持在0.15mm左右，特别是加工零件进行二次装夹后，累计误差会更加明显。同时，夹具各个零部件间几乎都是间隙配合，使用一段时间之后，由于磨损等原因，定心精度显著下降。

传统调心夹具被装在机床主轴上，会存在很大的装配误差。夹具通过T形块安装在夹盘上，利用夹块齿与卡盘齿咬合和紧固螺钉连接，根据工件外径大小将三个夹块固定好，通过液压或气动装置，驱动夹盘夹紧和松开工件。传统调心夹具与主轴固定在一起，主轴的径向和轴向圆跳动相等地传递到夹具上，产生加工误差。由于夹紧力大，轴承套圈比较薄，在车工生产过程中，套圈易产生夹紧变形，使椭圆度、棱圆度等工艺要求难以达到轴承内径加工精度要求。

3 传统调心夹具的改进

针对上述存在的问题，对传统调心夹具重新设计，改进为双重调心多点夹具（如图2、图3）。

图2 双重调心多点夹爪装配图

图3 双重调心多点夹爪侧视图

改进后夹具整体结构特殊，为组合式夹具，受力爪等元件能重复多次使用，大大缩短生产准备周期，特别适合于精密轴承中小批量、多品种的生产过程。该系列夹具主要由胎体、调整块、T形块、外夹爪、受力爪（图4）等组成。主胎体与数控夹盘的配合跟原有夹具相同，实现现有机床夹具的通用，大大降低企业生产成本。

图4 受力爪结构

重新设计的双重调心多点夹具与传统调心夹具相比较，主要进行了以下改造和创新：

（1）改为双重调心，外夹爪和受力爪同时调心，使调心精度提高，对于同轴度要求高的零件加工更为适用；

（2）提高夹具的柔性，减小夹爪调整的难度，提高适应性，缩短辅助时间，方便调整，灵敏、可靠；

（3）调整紧固后稳定性较好；

（4）增加了外夹爪的跨度，使夹具经适当调整即可加工不同尺寸零件，扩大轴承套圈的尺寸加工范围；

（5）减少夹具零件更换数量， 只需更换易损耗的受力爪，降低生产成本，减轻劳动强度。

3.1 双重调心多点夹具的优点

（1）使套圈的受力点由6个变为12个（如图5所示），在相同夹紧力的情况下，分散了套圈的受力，减小了棱圆度。

图5 多点夹爪加工示意图

（2）定位精度高，主轴径向圆跳动对加工精度的影响减少。夹紧变形小，调整方便,装卸工件容易，便于实现自动化。

（3）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻劳动强度，减小轴承套圈的尺寸偏差，提高了轴承套圈的精度。

（4）有效防止和减轻了轴承套圈在夹紧和松开过程中产生的变形，使轴承套圈处于最佳的加工状态，工艺性好，加工效率高。

（5）良好的工艺性。所设计的双重调心多点夹爪夹具便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。

该系列夹具已经在2012年至2015年的生产中得到了很好的应用。由于便于维修，更换易损零件数量少，成本低廉，粗算可以年节省工装夹具购进费用5万余元。

3.2 双重调心多点夹具使用注意事项

（1）该夹具只适合加工外径尺寸φ200mm以上的套圈硬车工序，用以代替粗磨工序。

（2）此夹具夹紧力较小，以防止装夹中预紧力过大，引起套圈变形。

（3）每次的切削量小于0.25mm，用以防止套圈在加工过程中因为预紧力较小而脱离夹具的状况发生。

3.3 双重调心多点夹具使用效果分析

由于双重调心多点夹爪的成功使用，在轴承套圈加工过程中，使得轴承套圈的工艺过程和精度要求得到了很好的实现；同时，扩大了数控机床的使用范围，优化了轴承加工工序。经检验，更换此夹爪后，轴承内径的椭圆度、棱圆度等工艺要求达到了设计要求，实现了更好的储备精度，为轴承的后序加工奠定了良好的基础。

为检验新夹具的使用效果，进行了工艺试验。 以数控车ETC5075硬车NN3026/01（外径φ200mm）外滚道为例，对使用原有夹具和改进后的双重调心多点夹具后的几何精度进行了对比，试验数据见图6、图7。

从检测结果看，使用了新的夹具后，工件变形明显减少，加工工艺的精度有了很大提高，且尺寸散差由0.20mm减小到0.09mm，生产效率较粗磨工序显著提高，证明新的夹具完全满足了生产要求，并保证了很好的精度储备。

图6 夹具改进前后椭圆度的试验数据对比

图7 夹具改进前后棱圆度的试验数据对比

4 结束语

该系列双重调心多点夹爪的成功应用，大大提高了轴承套圈在车工生产过程中的工艺精度。该夹具便于安装，维修简单，需更换的易损零件少，不用更换整个夹爪，减少了换活时间，并节省了夹具购进费用，节约了大量资金。该夹具保证了轴承套圈的椭圆度、棱圆度等几何精度要求，降低了废品率。改进了加工工艺，使轴承在生产过程中确定了更加合理的加工方法和加工留量，降低了成本，实现了以车代磨，解决了轴承套圈在粗磨时因为留量大而效率低下的问题。

（编辑：钟 媛）

Improvement of self-aligning clamping jaw

Wang Zhongyu，Mei Xu
（Harbin Hazhou Precision Bearing Manufacturing Co.,Ltd.,Harbin 150036,China）

During the bearing ring turning processing, the self-aligning clamping jaw is used to clamp workpiece. Because of the large clamping force and workpiece thin , Easy to produce clamping deformation, so that ovality and prismatic roundness is diffcult to meet the accuracy requirements of bearing inner diameter. In order to solve this problem, the original fxture structure is improved , and the clamping pressure of a single clip is reduced, and the precision and production effciency are improved, taking turning instead for grinding is realized.

self-aligning clamping jaw, three jaw clamp, two times adjustment center,clamping pressure, taking turning instead for grinding

TG 751+.1

B

1672-4852（2015）02-0025-03

2015-03-12.

王忠禹（1986-），男， 助理工程师.