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一種小直徑刀具輔助水平夾（jiá）持裝置

2024-5-22 來源：- 作者：-

摘要（yào）：根據小直徑刀具（jù）的研磨加工夾持要求，研製了一種小（xiǎo）直徑刀具輔助水平夾持裝置，解決了夾持研磨小（xiǎo）直徑刀具時，容易產生的夾持力不穩定、夾持力難控、刀具歪斜、刀具彎曲變形等難題，詳細介紹了此（cǐ）夾（jiá）持裝（zhuāng）置的結（jié）構設（shè）計和工（gōng）作（zuò）原理。

關鍵詞（cí）：小直徑刀具；輔助；水平；夾持

如圖 1 所示（shì），小直徑刀具的材料為高速鋼或硬質合金，刀刃部分（fèn）直徑很小（ϕ0.1～1.0 mm），長（zhǎng）度可達 20 mm，需研（yán）磨（mó）刀具尖部的主（zhǔ）刀麵和副（fù）刀麵，產品批量大、精度（dù）要求高（gāo）。實際生產中通（tōng）常使用彈性筒（tǒng）夾對小直徑刀具柄部進行夾（jiá）持（chí）[1]。使用（yòng）常用的彈（dàn）性筒夾夾持此類小直徑刀具（jù）時（shí），由於刀（dāo）具柄部（bù）的直徑和長（zhǎng）度都較（jiào）小，導致夾頭夾持刀（dāo）具力不均勻，使得刀具伸出套筒部分容易產生（shēng）歪斜，從而導致定位不準。此外，現（xiàn）有常用彈（dàn）性筒夾的夾持力不容易控製，夾持力過大（dà），則容易（yì）產生夾持損傷；夾持力過小，則刀具易於歪斜及（jí）鬆脫（tuō）。最後，如果隻（zhī）對小直徑刀具（jù）柄部進行夾持，因小直（zhí）徑刀具強度和（hé）硬度的不足，對刀具尖部的主副刀麵進（jìn）行研磨時，由於磨削力的不平衡作用，刀具將產（chǎn）生彎曲變形[2]。這些都（dōu）將（jiāng）嚴重影響刀（dāo）具（jù）研（yán）磨的（de）質量及效率。如何（hé）解決上述問題，研製能高（gāo）效穩定地夾（jiá）持此（cǐ）類小直徑刀具的夾持裝（zhuāng）置[3]，是筆（bǐ）者公司亟需解決的技術難題。需要解決的主（zhǔ）要技術問題有：（1）因筆者公司產品種類規格多，須能通過更換不同規格的夾持工具，適應各種規格的（de）刀具夾持。（2）小直徑刀具容易夾傷或（huò）鬆（sōng）弛歪斜，須能提供合理平穩的（de）夾持力和精準的定位。（3）此輔助裝夾機構采用了（le）水平裝夾的方式，上下料時，為避免（miǎn）發生幹涉，須將水平夾持件在（zài）垂直方向錯開。

圖 1 小直徑刀具圖

1、小直徑刀（dāo）具輔（fǔ）助夾持裝置的結構

針對上（shàng）述問題，筆者公（gōng）司研製了一種小直徑刀具輔助夾持裝置。輔助夾持裝置實物圖如圖 2 所示，輔助水平夾持（chí）小直徑刀具示意圖如圖（tú） 3 所示，輔助夾持裝置圖如圖 4 所示。

圖 2 小直徑刀具輔助夾持裝置實物圖

圖（tú） 3 輔助水（shuǐ）平夾持小直（zhí）徑刀具示意圖

如圖 4 所示，此輔助夾（jiá）持裝置主要由安裝板 10、左（zuǒ）夾件 8、右夾件 7 及刀具驅動件、撥件等 5 部分組成。左夾件 8 轉動連接於安裝板 10，右夾件 7 轉動連接（jiē）左夾（jiá）件 8，左夾件 8 的轉動（dòng）中心軸與右夾件7 的轉動中心軸重合，左（zuǒ）、右（yòu）夾件（jiàn）配（pèi）合用於夾持刀具；撥件包括本體 4、第（dì）一凸（tū）柱 5、第二凸柱 6 及第三凸柱 3，第一凸柱 5 及第二（èr）凸柱 6 均設於本體4 的同側，本體 4 轉動連（lián）接於安裝板 10；刀（dāo）具驅動件設於安裝板 10 並驅動撥件擺動，第一（yī）凸柱 5 驅動右夾（jiá）件 7 擺動，第二（èr）凸柱 6 驅動左夾件 8 擺動，

左、右夾（jiá）件的（de）擺動方向相反。

圖 4 輔助夾持裝置（zhì）圖

此輔助夾（jiá）持裝置的結構設計具有（yǒu）以下特點：

（1）采用左、右夾件由同一動力源和同一傳（chuán）動機構控製的結構（gòu），有效保證了穩（wěn）定（dìng）可靠平衡的夾持力，滿足小直徑刀具在研磨過程中的夾持力（lì）均勻平衡、夾持牢固等要求。

①左、右夾件均設（shè）有（yǒu）連接通孔，軸連接件（jiàn）依次穿過兩連接通孔後與安裝板 10 固定連接。左夾件（jiàn）8 靠近（jìn）安裝板（bǎn） 10，軸連接件與兩連接通孔均間隙設置，使得左（zuǒ）、右夾件均呈轉動（dòng）狀態。②右夾件 7 設有第四凸柱 14，第四凸柱 14 與第一凸柱 5 抵觸，第四凸柱（zhù） 14 的設置方式，方便第一凸柱 5 驅動右夾件 7 同向轉動；左夾件 8 設有第五凸柱 13，第（dì）二凸柱 6 驅動第五凸柱 13 擺（bǎi）動，通過第五凸柱 13 與第二凸（tū）柱 6 之（zhī）間的（de）摩擦力，使（shǐ）得第五（wǔ）凸柱 13 轉動，同步帶動左夾件 8 反向轉動。③撥件的本體 4 大（dà）致呈（chéng）三角狀平板結構，第一凸柱 5 及第二凸柱（zhù） 6 分別安裝於本體 4 的角部位置，當待加工的刀（dāo）具（jù）輸送至夾持裝置工位時，刀具驅動件驅動撥件轉動，第一凸柱 5 及第二凸柱 6 同（tóng）步轉（zhuǎn）動，第一凸柱 5 驅動右夾件 7 同向轉動，第二凸柱6 驅動（dòng）左夾件 8 反向轉動，使得（dé）左（zuǒ）、右夾件的夾頭部（bù）靠近（jìn）或遠離，實現夾緊或鬆開刀（dāo）具的目的（de），且夾緊力相同。

（2）刀具驅動件采用氣（qì）缸、斜麵等結構，提供穩定可靠且可調節的夾持力，確保了夾持運動的穩定性和可控（kòng）性，滿足小直徑刀具在研磨過程中的夾持力適中、夾持穩定等要求。

圖 4b 中（zhōng），滑塊 2 的下側壁設有斜麵，斜麵與撥件上的第三凸柱 3 抵觸，驅動第（dì）三凸柱 3 運動，即實現（xiàn）撥件的同步（bù）擺動，結（jié）構簡單，動作穩（wěn）定可靠。圖 4c 中，安裝板 10 還包括導向槽 15，刀（dāo）具驅動件包括設於安裝板 10 的第一驅動件 1 和滑動連接於（yú）導向槽（cáo） 15 的滑塊 2，第一驅動件 1 驅（qū）動滑塊 2 運動，滑塊 2 驅動撥件擺動，刀具驅動件為氣缸結構，滑塊 2 沿導向槽 15 往返運動，確保滑塊2 運動方（fāng）向的穩定性，確保生產的可控性。

（3）采用限位塊、限位柱等結構，控製左、右夾件轉動張合角度，滿（mǎn）足不同規格直徑的刀具夾持需要（yào）。

①安裝板 10 設有限位塊 16，滑塊 2 設有缺口，缺（quē）口的寬度大於限位塊 16 的寬度（dù），限位塊 16 突伸入缺口內，限位塊 16 的設置使得滑塊 2 在預設範圍（wéi）內（nèi）運動，從而控製左、右夾件的轉動角度。②左限位柱 11 和右限位件 12 使得左、右夾件的轉動角度進一（yī）步（bù）可控（kòng）。左限位（wèi）柱 11 設於安裝板（bǎn）10，設於左、右夾件之間並靠近左（zuǒ）夾件 8 設置，用於限製左夾件 8 的轉動角度；右限位件 12 包括固定（dìng）塊及彈性件，固定塊設於安裝板 10，彈性（xìng）件的兩（liǎng）端分別與固定塊和右夾件 7 連（lián）接，右限位件 12 遠離右夾件 7 的夾頭部，用於控（kòng）製右夾件（jiàn） 7 的轉（zhuǎn）動角度。

（4）夾持組件還設有複位裝置，滿足（zú）重（chóng）複夾持要求。複位（wèi）件 9 的一端與安裝板（bǎn） 10 固定連接，另（lìng）一端與左夾件 8 連接，複位件 9 為彈簧結構[4]，確保左夾件 8 能（néng）順利複位；同理，右限位件 12 上的彈（dàn）性件則確保（bǎo）右夾件 7 能順利複位。

（5）采用左、右夾件在垂直（zhí）方（fāng）向上（shàng）反向旋轉擺動張合結構，上下料時，將水平夾（jiá）持件在垂直方向錯開，避免了上下料時發生幹（gàn）涉。

2、小直徑刀具輔（fǔ）助夾持裝置的工作原理

如圖 4a 和圖 4b 所示，初始狀態下，左夾件 8和右夾件 7 分別在彈簧複位件 9 和（hé）右限位件 12 上的彈性件的作用下，處於鬆開狀（zhuàng）態，張開的（de）角（jiǎo）度分別由左限位柱（zhù） 11 和右限位件 12 決定。第一驅動件1 在氣缸的作用下，通過連接軸驅動（dòng）滑塊 2 沿著導向槽 15 向（xiàng）前運（yùn）動，滑塊 2 通過前端的（de）斜麵驅動第三凸柱 3 沿著中心軸逆時針轉動，同時帶動（dòng）同屬撥（bō）件上的第一凸柱 5 和第二凸柱 6 也都（dōu）沿著中心（xīn）軸逆時針同步轉動。

第一凸柱 5 驅動右夾件 7 上的第四凸柱 14 沿著中心軸順時（shí）針（zhēn）同步轉動，從而帶動右夾件 7 的夾頭部向逆時針即夾緊（jǐn）方向轉動。同（tóng）時，第二凸柱 6驅動左夾件 8 上的第五凸柱 13 沿著中心軸順時針同步轉動，從而帶動左夾（jiá）件 8 的夾頭部（bù）也向順時針即夾緊方向轉動。

這樣（yàng）通過左夾件 8 和右夾件（jiàn） 7 的（de）反向同（tóng）步轉動，使得雙方夾（jiá）頭部互相靠近，從（cóng）而實現（xiàn）夾緊刀具的目的。且因（yīn）為（wéi）左右夾件的夾持運動和夾持（chí）力都來自同一動力源和同一傳動機構，從而實現了左右夾持運動和夾（jiá）持力的平衡，受力均勻，夾持穩定，夾持力適中（zhōng）[5]。

3、結語

此裝置設計（jì）巧妙，特別適合於小直徑刀具的（de）輔助夾（jiá）持。研磨加工小直徑刀具時，能根據刀具長度移動（dòng）到需要進行夾持刀具的準確位置，有效保證了夾頭位置的精確。采用左右夾件由同一動力源和同一傳動機構控製的結構，有效保證了（le）穩定可靠（kào）平（píng）衡的夾持力，滿足小直徑刀具在（zài）研磨過程中的無損傷、牢固夾持（chí）要求，為研磨砂輪對刀定位、研磨精度（dù）檢測（cè）和研磨加工提供可靠夾持及精（jīng）度位（wèi）置保證。解決了夾持研磨小直（zhí）徑刀具時，容易產生的夾（jiá）持（chí）刀不均勻、夾持力難控、刀具歪斜以及刀具彎曲變形等難題[6]。實際生產中，經檢（jiǎn）測，采用此刀具輔助夾持裝置後，上下料重複定位精度達到±0.02 mm，研磨良率達到 98% 以上。目前（qián），此刀具輔助夾持裝（zhuāng）置（zhì）已在筆者公司及相關客戶公司大規模使用，大大提高了產（chǎn）品精度，降了生產成本，創造了可觀（guān）的經濟效益。

作者：肖玉星① 吳光明① 王（wáng）俊鋒② 常牧③

來源：東莞市技師學院廣東鼎泰機器（qì）人科技有（yǒu）限公司東莞市高技能公共實訓中心

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