一種加工半成品HSKA63刀柄的工裝設計

鄭秀力

（哈爾濱量具刃具集團有限責任公司 數控刀具公司研究所，哈爾濱 150040）

0 引 言

刀柄產品是我公司一項主要產品種類，其中HSK 刀柄是我公司比較成熟的一類產品，目前已經能夠批量化生產。HSK 真空刀柄主要靠刀柄的彈性變形，刀柄的1∶10錐面與機床主軸孔的1∶10 錐面接觸，刀柄的法蘭盤面與主軸面緊密接觸，采用錐面與端面同時定位的過定位結構，這種雙面接觸系統在高速加工、連接剛性和重合精度上均優于7∶24 刀柄，因此，許多客戶開始青睞于這類產品。

一次，我公司接到客戶訂單，訂購HSK A63 半成品刀柄，需要在HSK A63 刀柄的錐面及端面留余量，而非加工成成品。由于我公司的生產線工裝都是按照加工成品的原則配備的，如加工半成品，則原有工裝無法使用，而且留量加工需要考慮很多尺寸鏈的完整性，為了簡化加工工藝，保證產品的交貨期，設計了該工裝。

1 產品結構及加工工藝分析

如圖1 所示，右側刀柄端是加量之后的HSK A63 刀柄，左側刀具端為一圓柱直柄，客戶要求在錐部留0.2~0.25 mm 的余量，在端面留0.1 mm 的余量。

圖1 產品簡圖

加量后，需要將涉及到的尺寸加上余量，但對熱處理前的車銑序粗加工無影響，只需在原來的加工程序基礎上加上留量就可以了，關鍵是要考慮熱處理后的一道關鍵工序——硬車削。

由于我公司生產的刀柄熱處理后刀柄端法蘭V 型槽和刀具端都需要硬車削來加工（也就是我們常說的以車代磨），而硬車V 型槽需要控制法蘭厚度，則與端面留余量產生關聯，需要控制該尺寸。我公司硬車工序的機床，加工產品是以錐面來進行定位的，由于客戶訂購的產品需要錐柄有余量，因此錐面尺寸加大，無法使用原有工裝來加工，如果重新編排工藝，則無法驗證其可靠性。經過研究分析，決定為硬車序制作加工HSK A63 半成品刀柄的工裝，來保證產品加工按時完成。

2 工裝結構設計

我們知道，HSK 刀柄主軸與刀柄的連接都是通過卡爪來拉緊的，但是購置卡爪需要國外進口，采購數量小、周期長，存在合同違約隱患，因此只能放棄采用卡爪來拉緊工件的方法。其次分析HSK A63 刀柄，中間有一個M18X1 的螺紋可以進行夾緊，但是無法限制工件的軸向轉動，此法也不可取。最終我們采用限制HSK A63 前端開口槽的方法來定位。由于HSK A63 刀柄的前端開口槽為一深一淺，因此擋塊以淺槽軸向深度為設計基準，限制工件的轉動和定位方向，再通過機床另一側的頂尖固定工件實現工件的夾緊。工裝如圖2 所示。

圖2 工裝結構圖

該工裝主要由主體、擋塊、壓緊螺釘和擋環4 個部分組成。

本工裝實際上是一個過渡套的結構，因為硬車工序的機床主軸錐孔是7∶24 50#錐柄結構，因此該工裝前端采用了WST50 的刀柄。之所以選擇WST 刀柄，是因為這類刀柄的法蘭厚度最小，對于工裝而言，長度盡量短，這樣夾緊工件后的長度也短，能夠有效減少累計誤差。后面過渡的是加量之后的HSK A63 刀柄接口，采用1 個擋塊進行定位，擋塊通過壓緊螺釘和擋環固定在主體上。

3 工件在工裝上的定位

兩個部分過渡，就要考慮定位的方式和結構的合理性。這個工裝主要需要考慮的就是HSK A63 半成品刀柄在工裝內的定位，不能發生轉動，如果間隙過大將直接影響產品的加工精度。

按照工裝設計6 點定位的原則，我們可以分析得出，工件的加工基準和工裝的定位基準是一致的，都是以中間旋轉軸為基準，那么我們還需要限制的就是工件沿軸向的轉動和軸向的平動，其他方向都已經限制了，而我們所采用的擋塊結構恰恰可以限制工件軸向的轉動和軸向平動，如此一來，工件在工裝上可以進行有效的定位加工，符合工裝設計的要求，也滿足我們的加工要求。

4 使用方法

在使用時，首先要將工件與工裝表面擦拭干凈，然后松開壓緊螺釘，之后將HSK A63 半成品刀柄輕輕插入工裝內（注意方向），然后調整插塊在刀柄前端開口槽內的位置，最后擰緊壓緊螺釘，待機床另一側頂尖頂緊后便可以進行加工。

5 需要注意的幾個問題

由于本工裝是在具有交貨期限制的前提下設計的，每次加工前都需要調整壓緊螺釘，因此不適合大批量加工的場合。此外，該工裝需要嚴格控制擋塊的加工尺寸和半成品刀柄在機械粗加工中的一致性，否則可能會影響產品的加工精度。再者，由于刀柄錐面和端面留余量，在粗加工之后的熱處理工序會產生變形等情況，因此對加工余量的控制也需要謹慎。

雖然順利完成了本批次產品的加工任務，但是還有一些問題是需要我們在下一步的工作中進行總結和改善的，我們將會對工藝流程進行相應的調整，以保證能夠按照合同的要求保質保量完成該類產品的生產制造任務，令客戶滿意。

（編輯 黃 荻）