撐內孔車床尾座頂尖研發與設計

宋會 盧文輝 王瑞 鄭凱

（河南能源化工集團重型裝備有限公司，河南開封 475000）

0 引言

車床尾座頂尖按其結構可劃分為三種：固定頂尖、回轉頂尖、回轉卡盤。其中固定頂尖、回轉頂尖定位部分的外形為錐形，僅限于帶有錐孔的工件定位；回轉卡盤可通過更換卡爪實現外夾或內撐工件，但回轉卡盤結構復雜，質量重，制造成本及精度要求都比較高。本文通過對車床結構、加工機理、及對較長筒類零件的加工方法、加工特點的研究，研發并設計出一種新結構撐內孔車床尾座頂尖。該頂尖利用壓塊與斜面之間的移動副實現壓塊外張與內縮，并通過利用彈簧的彈性實現頂尖的復位，相對于回轉卡盤具有結構簡單、操作方便、加工成本低等優點。

1 結構設計

根據車床結構、軸筒類零件車削特點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孔的定位方式研發設計。內撐頂尖如圖1所示。

此內撐頂尖主要包括兩大部分：夾緊機構、復位機構。夾緊結構采用滑塊在錐面上移動實現滑塊在徑向方向上的伸縮；復位機構采用壓縮彈簧彈性變形后產生的推力實現復位。其兩大部分的設計原理如下：

1.1 夾緊機構

夾具常用的夾緊結構有螺旋夾緊機構、鉸鏈夾緊機構、斜楔夾緊機構等。本頂尖采用斜楔夾緊結構，斜楔夾緊機構采用壓塊在斜面上滑動實現徑向移動從而壓緊工件，通過對稱斜面實現定心夾緊作用，常用于氣動或液壓夾具。

以撐兩端內孔的方式作為車削軸筒類零件的定位方式，尾座內撐頂尖不僅需要具有夾緊作用，而且應具有定心作用。為實現尾座頂尖的定心作用，需采用多斜面滑動，且每一斜面應關于軸線均布；此外，為提高整個頂尖系統的強度，斜面的個數應盡量少，由于3點可以定位一個面，故此，此頂尖采用3個斜面。

1.2 復位機構

為便于操作及減輕工人勞動強度，此內撐頂尖具有自動復位功能。基于簡單實用的理念，此頂尖利用彈簧壓縮產生的推力實現機構自動復位。具體復位流程為：裝夾工件時，頂尖隨著車床尾座前進，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壁，同時彈簧壓縮產生反向推力；卸載工件時，頂尖隨著車床尾座后退，工件端面遠離頂尖錐面，壓塊及導套在彈簧推力的作用下自動復位。

2 撐內孔車床頂尖應用

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工件的裝夾定位。在數控車床上通過利用此工裝實現液壓缸筒的平端面、倒坡口工序對此工裝應用進行研究分析。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，當缸筒端面接觸導套錐面時，壓塊隨著尾座繼續前進過程中沿徑向外漲并壓緊缸筒內壁；接著，控制液壓卡盤向外張開實現缸筒的夾緊；最后開動機床，加工缸筒的兩端平面及焊接坡口。其此頂尖加工應用如圖2所示。

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

圖1 內撐頂尖結構圖

圖2 內撐車床頂尖工作圖

3 結語

通過研究車削機理及結合車床結構，研發設計一款撐內孔車床尾座頂尖，此頂尖使用三斜面的斜楔式夾緊機構實現定心夾緊作用，且利用彈簧壓縮時產生的推力實現自動復位作用，結構簡單、操作方便。通過利用此設計頂尖對液壓缸筒進行裝夾及加工，驗證此撐內孔車床尾座頂尖滿足車削軸套類零件的應用。