【一文帶你解讀三爪式內撐車削工裝】

產品特點

三爪式內撐車削工裝為復合纖維材料制成的絕緣筒件。產品內孔使用心軸模具成型后，利用脫模機脫出，故內孔已達到使用要求，無需再加工，并可以作為后續車削加工的加工基準，但裝夾過程要求不得損傷內孔。長度按圖樣尺寸并預留加工余量后由鋸床鋸出。該產品的特點是壁薄、直徑較大且長度較長，加工要求高，內外圓不但有同軸度要求，而且兩端面還有垂直度及平行度的要求。同時由于產品的材料特性，內孔有輕微變形，圓度有0.05mm左右的偏差。該產品批量大、內徑規格多，要求效率高，故應設計簡單、方便且實用的以內孔定位的內撐車削工裝，將外圓及端面一次性裝夾完成加工。

圖1所示是一款產品的尺寸規格

三爪式內撐車削工裝的結構及使用原理

如圖2所示，三爪式內撐車削工裝主要是由3組獨立的三爪組件和1個輔助頂尖構成。每組三爪組件均由三爪、內撐支架和尼龍內撐塊組成。其中三爪與內撐支架焊接連接，尼龍內撐塊通過螺栓固定在內撐支架上。

圖2

1.卡爪2.內撐支架3.產品4.尼龍內撐塊5.輔助頂尖

依據工裝調試加工時的順序，將改制過的三爪式內撐工裝按順序逐一安裝在數控車床的卡盤上，無需再進行任何校正，直接套上產品，這時產品長度方向的定位可以使用一長度樣塊，放置于卡盤端面與產品左端面之間即可完成定位。接著使用適當的夾緊力將產品外撐，尾端再安裝輔助頂尖，一是可以起輔助支撐作用，二是方便產品裝夾（無需移動車床尾座）。該輔助頂尖的尾端有中心孔，使用機床的尾座頂尖定心固定，整個工裝形成“一夾一頂”的裝夾方式?？ūP三爪外撐夾緊需使用扭力扳手，以控制夾緊力，該產品一般設定20N·m的轉矩即可。加工完畢后，只需松開車床尾座頂尖，卸掉輔助頂尖，接著松開卡盤三爪，即可輕易地從工裝尾端取下產品。

三爪式內撐車削工裝的設計

（1）內撐支架的設計。如圖3所示，使用與現有車床卡盤相匹配的正三爪與內撐支架焊接成型為一體，并保證之間整體保持基本的居中垂直。內撐支架的大平面需保證平整，且均勻排布有螺釘安裝孔，用來固定尼龍支撐塊。支架尾端設計單邊為3°的錐度圓弧，與輔助頂尖一端的外錐面配合，工裝安裝后對支架起輔助支撐的作用。該圓弧需在車削工裝整體安裝調試時整體加工成型。支架尾端端面設計有1個M6的螺紋工藝孔，也是為了安裝調試工裝時使用。內撐支架整體應保證穩固可靠。

圖3

（2）尼龍內撐塊的設計。如圖4所示，使用尼龍作為產品內孔的內撐塊，一是可以減輕質量；二是可以保證與產品接觸時不損傷產品內孔；三是尼龍材料易切削，易于后期調整，更換也方便。在保證內撐支架剛性的情況下，尼龍支撐塊的厚度H應盡量厚，這樣可以確保尼龍不易變形，進而確保工裝穩定耐用。3組三爪組之間的尼龍內撐塊間隔距離S應盡量小，即空間允許的情況下，尼龍內撐塊的寬度B應盡量大，以確保尼龍內撐塊與產品內孔的貼合度更佳，使內撐力均勻分布，即可消除產品自身的微量變形，確保了產品的加工質量。

圖4

（3）輔助頂尖的設計。如圖5所示，工裝右端的輔助頂尖5的設計，除應考慮刀具及刀架的作用范圍外，還應考慮在不移動或不長距離移動尾座的情況下，能輕松將產品安裝或取出。這樣即可確定出輔助頂尖的長度。

圖5

輔助頂尖左端的外錐面與內撐支架右端的內錐面，使用6°～8°的錐度，內外錐面配合，配合長度L與錐面大徑D符合關系：L/D＝1.0～1.5D，以確保其配合穩固。輔助頂尖5的軸心應在不影響剛度的情況下，加工減重孔作減重處理。

輔助頂尖左端的外錐面與尾端的中心孔之間的同軸度應控制在0.02mm范圍內，該精度的控制直接影響到整個夾具體在設備上的精度，需要嚴格控制。

材料選用45鋼，熱處理至40～45HRC。

三爪式內撐車削工裝的安裝調試

三爪式內撐車削工裝的安裝調試至關重要，需嚴格按以下步驟進行：

（1）按順序并做好標示，將專用內撐三爪工裝安裝在車床的三爪自定心卡盤上。

（2）三爪自定心卡盤端夾持直徑30mm圓棒，尾端使用三腳卡箍固定，如圖6所示。加工尼龍內撐塊上的鋼箍位以及最大外徑，外徑的加工在該步驟還是粗加工，故需留3～5mm的余量，后續的步驟還要對它進行精加工。

圖6

（3）如圖7所示，卸掉直徑30mm圓棒和三腳卡箍，尼龍內撐塊尾端套上鋼箍，鋼箍外徑比尼龍內孔塊外徑略小1～2mm，這樣車削尼龍時不會干涉。同時使用扭力扳手反撐三爪工裝。這里需要注意的是，轉矩設定20N·m左右，是綜合考慮切削力、產品變形量等因素后得到的經驗數據，后期加工產品時，需使用相同的轉矩來裝夾產品，方可保證產品的安裝精度。

圖7

（4）車削加工工裝尾端的錐孔（處于三瓣內撐支架上），并與輔助頂尖實配。

（5）輔助頂尖插入工裝尾端錐孔，車床尾座回轉頂尖同時頂上輔助頂尖的中心孔，形成“一夾一頂”的裝夾形式，如圖8所示。

圖8

（6）精車工裝的尼龍內撐塊的外圓，外徑應略大于產品的實測內孔尺寸，可以略大0.05mm左右，以適應筒件的輕微變形，可以讓工裝的尼龍更好地與產品內孔表面貼合。

（7）后期若尼龍有輕微變形需調整的，用上述方法重新修整后即可再次使用。

結語

三爪式內撐車削工裝設計結構簡單，內撐支架焊接后，其他工序基本可以在車床上安裝調試完成，制作容易。其中輔助頂尖幾乎可以與其他規格的產品工裝共用，鋼箍及三腳卡箍可以與相近規格的工裝共用，故整個工裝制作成本低。現該工裝已經在我司廣泛使用，生產效率高，產品品質穩定。