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              車(chē)削滾子的彈簧夾頭的改進(jìn)

               瓦房店軸承集團公司技術(shù)中心
                 王江山 劉家駿 溫少英

   每一種加工方法都不是萬(wàn)能的、完美無(wú)缺的,都各有利弊,  應從需要和可能出發(fā),從經(jīng)濟、實(shí)用、有效、可靠的角度出發(fā),選擇最佳的結構設計方法。在車(chē)削各種滾子外徑表面時(shí),采用彈簧夾具定位,因其定位精度較高,裝夾方式可靠,故在各種滾子外徑生產(chǎn)加工中起到了重要的作用。由于彈簧夾頭結構形式的不合理,彈簧夾頭在實(shí)際使用中過(guò)早地出現裂紋和疲勞損壞問(wèn)題,需頻繁更換彈簧夾頭,造成極大的不必要的浪費;工人勞動(dòng)強度大,嚴重影響滾子生產(chǎn)加工質(zhì)量,也影響了生產(chǎn)滾子的生產(chǎn)周期,這是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
    1.改進(jìn)前彈簧夾頭存在的缺陷
  彈簧夾頭主要用于夾緊滾子棒料,進(jìn)行車(chē)加工各種滾子外徑表面和滾子小端面及倒角或硬車(chē)滾子倒角,按滾子直徑確定夾頭尺寸范圍為¢28~¢55mm,由于夾頭彈性變形區直徑壁厚偏小,常常產(chǎn)生彎曲疲勞造成夾頭裂紋。由于夾頭彈性變形區直徑壁厚4mm尺寸偏小,抗變形能力太差,在加工中易產(chǎn)生裂紋現象,夾頭內部過(guò)渡圓角R5mm和R10mm尺寸偏小(見(jiàn)圖1),在熱處理淬火后應力集中,這是造成夾頭過(guò)早疲勞損壞的主要原因。原來(lái)彈簧夾頭在淬火時(shí)端部6個(gè)彈簧瓣開(kāi)口沒(méi)有焊死,造成淬火后彈簧瓣開(kāi)口脹大變形為喇叭形,夾頭在夾緊滾子棒料時(shí)端部與棒料存在間隙,而彈簧夾頭與棒料接觸時(shí)夾緊力嚴重不均勻,這樣夾具與棒料在旋轉時(shí),在離心力的作用下形成微喇叭形,即擺動(dòng)太大;另外,由于夾頭反復使用很容易使齒形變鈍,這樣就造成夾頭內部圓周方向高低不圓,導致裝夾滾子定位不穩定,棒料與機床主軸不同心,滾子與夾頭有一定的偏心量,滾子外徑車(chē)削量不均勻,出現滾子外徑一邊車(chē)得多,一邊車(chē)得少,甚至留量不夠用。造成車(chē)滾子外徑表面有時(shí)出現批量廢品。另外,在加工滾子硬車(chē)倒角時(shí),原來(lái)彈簧夾頭內部有橫向齒形和縱向齒形,由于橫向齒形的存在,彈簧夾頭一般夾住2/3滾子長(cháng)度,減少了滾子與夾頭內接觸面積,也會(huì )導致滾子在夾頭內定位不穩定,從而減小夾頭對滾子的夾緊力,同樣由于反復使用容易造成夾頭磨鈍,導致滾子存在一定的偏心,就造成滾子倒角偏差,出現廢品。
          
                圖1:改進(jìn)前彈簧夾頭結構示意圖
    2.改進(jìn)后彈簧夾頭結構及淬火方式
  (l)對滾子彈簧夾頭結構進(jìn)行了改進(jìn)設計,同時(shí)改變彈簧夾頭熱處理淬火方式。通過(guò)增加彈簧夾頭彈性變形區壁厚、增大工作部位與彈性變形區外交接處過(guò)渡圓角R、增大內部過(guò)渡圓角R,來(lái)改善彈簧夾頭的性能。彈簧夾頭內過(guò)渡圓角由R5mm增至R15mm和R10mm增至R20mm,角度由3O°減小為25°,外過(guò)渡圓角由R5mm增至R10mm,這樣有利于車(chē)刀刃部的磨削,增加了車(chē)刀的壽命,最大限度減少車(chē)刀的磨損,更重要的是減少了彈簧夾頭應力過(guò)于集中問(wèn)題。由于彈簧夾頭尾部直徑¢94mm偏大,彈簧夾頭經(jīng)淬火后尺寸脹大,工人在裝、卸夾頭時(shí)費時(shí)費力,直接影響安裝彈簧夾頭效率,增加了輔助時(shí)間,為此,對于彈簧夾頭尾部直徑¢94mm減小為¢92mm,這樣裝卸彈簧夾頭十分方便,提高了工作效率。彈簧夾頭變形區壁厚由4mm增加到5mm,以增加彈性變形區壁厚,這樣可以充分減小彈簧夾頭在夾持過(guò)程中的彎曲程度,大大提高了抗疲勞強度(見(jiàn)圖2)。對于硬車(chē)滾子倒角工序,改進(jìn)后將夾緊夾頭內部的橫向齒形取消,只保留縱向齒形(見(jiàn)圖3),這樣使滾子在夾具中定位穩定,且滾子與夾頭的同心度好,解決了硬車(chē)滾子倒角偏的質(zhì)量問(wèn)題。
           
                 圖2:改進(jìn)后夾滾子棒料彈簧夾頭示意圖
            
                     圖3:改進(jìn)后硬車(chē)滾子倒角彈簧夾頭示意圖
   (2)由于彈簧夾頭結構形式的不合理,導致彈簧夾頭淬火應力過(guò)于集中,當內應力大于材料的斷裂強度時(shí),就會(huì )出現裂紋,
多年來(lái)一直被人們沿襲使用。彈簧夾頭材料采用65Mn,彈簧夾頭在圓周方向分別開(kāi)有6個(gè)彈簧瓣開(kāi)口槽,開(kāi)口起到收縮的作用,改進(jìn)后彈簧夾頭在淬火時(shí)端部6個(gè)彈簧瓣開(kāi)口槽焊死,防止淬火后夾頭脹大變形為喇叭形,淬火后再將焊死的6個(gè)彈簧瓣開(kāi)口槽切開(kāi),避免了彈簧夾頭彈簧瓣開(kāi)口脹大變形。這種彈簧夾頭工作部位和彈性變形區要求是分段淬火,與滾子接觸工作部分和彈性變形區部分淬火硬度分別為58~61HRC和40~45HRC,保證了彈簧夾頭工作部位有足夠的硬度,由于工作部分和彈性變形區的厚度不等,導致夾頭在內、外過(guò)渡圓角產(chǎn)生應力集中,造成彈簧夾頭早期疲勞損壞。改進(jìn)后增大了彈性變形區的壁厚,既保證了彈簧夾頭的彈性變形區的彈性,又提高了彈簧夾頭的抗疲勞強度。通過(guò)增大彈簧夾頭內外過(guò)渡圓角,從而避免產(chǎn)生熱處理淬火應力集中的因素,極大地減輕了淬火應力不均勻問(wèn)題,提高了彈簧夾頭淬火質(zhì)量。
   3.結束語(yǔ)
  任何一項工藝、工裝設計的改進(jìn),有時(shí)需要一定的技術(shù)含量和科學(xué)方法,但有些工裝的改進(jìn)方法是很簡(jiǎn)單的事情,只要我們在實(shí)際生產(chǎn)中留心觀(guān)察,一點(diǎn)點(diǎn)的改進(jìn)工裝結構設計,就會(huì )給生產(chǎn)加工帶來(lái)極大的方便。改進(jìn)了彈簧夾頭的結構,同時(shí)改變了夾頭熱處理淬火方式,滿(mǎn)足了加工滾子的質(zhì)量要求,達到了預期的效果。

  ★獨處慎于思,與人處慎于言。
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