撐內(nèi)孔車床尾座頂尖研發(fā)與設(shè)計(jì)

宋會(huì) 盧文輝 王瑞 鄭凱

摘要：通過(guò)對(duì)車床結(jié)構(gòu)、車削軸套類零件的加工機(jī)理等方面進(jìn)行研究，研發(fā)設(shè)計(jì)一款撐內(nèi)孔車床尾座頂尖。此頂尖采用多斜面的斜楔式夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定位夾緊作用，利用壓縮彈簧實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。通過(guò)在車床上對(duì)液壓缸筒坡口進(jìn)行車削的應(yīng)用已驗(yàn)證此頂尖的使用性能和可靠性。

關(guān)鍵詞：內(nèi)孔；尾座；頂尖；車削；斜楔式；彈簧

中圖分類號(hào)：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-2177（2019）15-0000-00

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(guò)更換卡爪實(shí)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(guò)對(duì)車床結(jié)構(gòu)、加工機(jī)理、及對(duì)較長(zhǎng)筒類零件的加工方法、加工特點(diǎn)的研究，研發(fā)并設(shè)計(jì)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(dòng)副實(shí)現(xiàn)壓塊外張與內(nèi)縮，并通過(guò)利用彈簧的彈性實(shí)現(xiàn)頂尖的復(fù)位，相對(duì)于回轉(zhuǎn)卡盤具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(jì)。內(nèi)撐頂尖如圖1所示。

圖1 內(nèi)撐頂尖結(jié)構(gòu)圖

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(dòng)實(shí)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(shí)現(xiàn)復(fù)位。其兩大部分的設(shè)計(jì)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(dòng)實(shí)現(xiàn)徑向移動(dòng)從而壓緊工件，通過(guò)對(duì)稱斜面實(shí)現(xiàn)定心夾緊作用，常用于氣動(dòng)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(shí)現(xiàn)尾座頂尖的定心作用，需采用多斜面滑動(dòng)，且每一斜面應(yīng)關(guān)于軸線均布；此外，為提高整個(gè)頂尖系統(tǒng)的強(qiáng)度，斜面的個(gè)數(shù)應(yīng)盡量少，由于3點(diǎn)可以定位一個(gè)面，故此，此頂尖采用3個(gè)斜面。

1.2復(fù)位機(jī)構(gòu)

為便于操作及減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，此內(nèi)撐頂尖具有自動(dòng)復(fù)位功能。基于簡(jiǎn)單實(shí)用的理念，此頂尖利用彈簧壓縮產(chǎn)生的推力實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位。具體復(fù)位流程為：裝夾工件時(shí)，頂尖隨著車床尾座前進(jìn)，工件端面與頂尖錐面接觸止動(dòng)，壓塊沿徑向外漲并頂緊工件內(nèi)壁，同時(shí)彈簧壓縮產(chǎn)生反向推力；卸載工件時(shí)，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(dòng)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(shí)現(xiàn)工件的裝夾定位。在數(shù)控車床上通過(guò)利用此工裝實(shí)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(shí)，壓塊隨著尾座繼續(xù)前進(jìn)過(guò)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(kāi)實(shí)現(xiàn)缸筒的夾緊；最后開(kāi)動(dòng)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。

圖2 內(nèi)撐車床頂尖工作圖

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

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究車削機(jī)理及結(jié)合車床結(jié)構(gòu)，研發(fā)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)定心夾緊作用，且利用彈簧壓縮時(shí)產(chǎn)生的推力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。通過(guò)利用此設(shè)計(jì)頂尖對(duì)液壓缸筒進(jìn)行裝夾及加工，驗(yàn)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。

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作者簡(jiǎn)介：宋會(huì)（1986—），女，江蘇徐州人，本科，助理工程師，研究方向：液壓支架工藝技術(shù)。

Research And Design on Support Inner Bore Center of Lathe Tailstock

SONG Hui，LU Wen-hui，WANG Rui，Zheng Kai

（Henan Energy and Chemical Group Heavy Equipment Corporation Limited，KaifengHenan 475000）

Abstract：By studying structure of Lathe and processing principle of turning pipe， a support inner bore center of lathe tailstock was designed.It could fix position and clamp workpiece by wedge clamping structure of multiple slopes and reset by compression spring. Its structure is simple and convenient in operation. Finally ，the performance of Inner Bore Center was verified by turning groove welds of Hydraulic cylinder.

Keywords：Inner bore；Tailstock；Center；Turning；Wedge；Spring