撐內(nèi)孔車床尾座頂尖研發(fā)與設(shè)計

宋會 盧文輝 王瑞 鄭凱

（河南能源化工集團(tuán)重型裝備有限公司，河南開封 475000）

0 引言

車床尾座頂尖按其結(jié)構(gòu)可劃分為三種：固定頂尖、回轉(zhuǎn)頂尖、回轉(zhuǎn)卡盤。其中固定頂尖、回轉(zhuǎn)頂尖定位部分的外形為錐形，僅限于帶有錐孔的工件定位；回轉(zhuǎn)卡盤可通過更換卡爪實現(xiàn)外夾或內(nèi)撐工件，但回轉(zhuǎn)卡盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量重，制造成本及精度要求都比較高。本文通過對車床結(jié)構(gòu)、加工機(jī)理、及對較長筒類零件的加工方法、加工特點(diǎn)的研究，研發(fā)并設(shè)計出一種新結(jié)構(gòu)撐內(nèi)孔車床尾座頂尖。該頂尖利用壓塊與斜面之間的移動副實現(xiàn)壓塊外張與內(nèi)縮，并通過利用彈簧的彈性實現(xiàn)頂尖的復(fù)位，相對于回轉(zhuǎn)卡盤具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)車床結(jié)構(gòu)、軸筒類零件車削特點(diǎn)并參考軸筒類零件常用的定位方式，此頂尖基于常用的撐兩端內(nèi)孔的定位方式研發(fā)設(shè)計。內(nèi)撐頂尖如圖1所示。

此內(nèi)撐頂尖主要包括兩大部分：夾緊機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)。夾緊結(jié)構(gòu)采用滑塊在錐面上移動實現(xiàn)滑塊在徑向方向上的伸縮；復(fù)位機(jī)構(gòu)采用壓縮彈簧彈性變形后產(chǎn)生的推力實現(xiàn)復(fù)位。其兩大部分的設(shè)計原理如下：

1.1 夾緊機(jī)構(gòu)

夾具常用的夾緊結(jié)構(gòu)有螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、斜楔夾緊機(jī)構(gòu)等。本頂尖采用斜楔夾緊結(jié)構(gòu)，斜楔夾緊機(jī)構(gòu)采用壓塊在斜面上滑動實現(xiàn)徑向移動從而壓緊工件，通過對稱斜面實現(xiàn)定心夾緊作用，常用于氣動或液壓夾具。

以撐兩端內(nèi)孔的方式作為車削軸筒類零件的定位方式，尾座內(nèi)撐頂尖不僅需要具有夾緊作用，而且應(yīng)具有定心作用。為實現(xiàn)尾座頂尖的定心作用，需采用多斜面滑動，且每一斜面應(yīng)關(guān)于軸線均布；此外，為提高整個頂尖系統(tǒng)的強(qiáng)度，斜面的個數(shù)應(yīng)盡量少，由于3點(diǎn)可以定位一個面，故此，此頂尖采用3個斜面。

1.2 復(fù)位機(jī)構(gòu)

為便于操作及減輕工人勞動強(qiáng)度，此內(nèi)撐頂尖具有自動復(fù)位功能。基于簡單實用的理念，此頂尖利用彈簧壓縮產(chǎn)生的推力實現(xiàn)機(jī)構(gòu)自動復(fù)位。具體復(fù)位流程為：裝夾工件時，頂尖隨著車床尾座前進(jìn)，工件端面與頂尖錐面接觸止動，壓塊沿徑向外漲并頂緊工件內(nèi)壁，同時彈簧壓縮產(chǎn)生反向推力；卸載工件時，頂尖隨著車床尾座后退，工件端面遠(yuǎn)離頂尖錐面，壓塊及導(dǎo)套在彈簧推力的作用下自動復(fù)位。

2 撐內(nèi)孔車床頂尖應(yīng)用

此頂尖裝配在車床尾座端并配合車床主軸端液壓卡盤實現(xiàn)工件的裝夾定位。在數(shù)控車床上通過利用此工裝實現(xiàn)液壓缸筒的平端面、倒坡口工序?qū)Υ斯ぱb應(yīng)用進(jìn)行研究分析。首先，利用懸臂吊將缸筒懸吊在車床的主軸與尾座中間，并套入車床主軸端的卡爪；其次，控制尾座向主軸端前進(jìn)，當(dāng)缸筒端面接觸導(dǎo)套錐面時，壓塊隨著尾座繼續(xù)前進(jìn)過程中沿徑向外漲并壓緊缸筒內(nèi)壁；接著，控制液壓卡盤向外張開實現(xiàn)缸筒的夾緊；最后開動機(jī)床，加工缸筒的兩端平面及焊接坡口。其此頂尖加工應(yīng)用如圖2所示。

加工時，左端用液壓卡盤撐緊內(nèi)孔，右端通過研發(fā)內(nèi)撐頂尖撐緊內(nèi)孔，保證工件同軸度。通過缸筒的加工應(yīng)用驗證此內(nèi)撐頂尖滿足軸筒類零件的要求。

圖1 內(nèi)撐頂尖結(jié)構(gòu)圖

圖2 內(nèi)撐車床頂尖工作圖

3 結(jié)語

通過研究車削機(jī)理及結(jié)合車床結(jié)構(gòu)，研發(fā)設(shè)計一款撐內(nèi)孔車床尾座頂尖，此頂尖使用三斜面的斜楔式夾緊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)定心夾緊作用，且利用彈簧壓縮時產(chǎn)生的推力實現(xiàn)自動復(fù)位作用，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。通過利用此設(shè)計頂尖對液壓缸筒進(jìn)行裝夾及加工，驗證此撐內(nèi)孔車床尾座頂尖滿足車削軸套類零件的應(yīng)用。