CN103418809B - 一种顶针及条状工件的车削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种顶针及条状工件的车削方法，属于机械技术领域。本顶针包括呈杆状的连接部，连接部的一端用于与机床尾架相连，连接部的另一端具有呈锥形的支撑部且所述的支撑部与所述的连接部同轴设置，支撑部的外侧具有沿着支撑部的轴线方向凸出且呈条状的搁料部。条状工件的车削方法，该方法包括以下步骤：A、上料；B、车削内孔；C、顶针进给：卡盘停止转动，顶针的搁料部进入到工件的内孔处，卡盘松开，工件掉落到顶针的搁料部上，通过搁料部对工件进行支撑；D、送料：通过驱动机构带动机床的尾架远离卡盘使工件到移动所需要的加工位置，通过卡盘夹紧工件；E、车削外表面；F、落料。本顶针和车削方法能够提高工件的加工效率及精确度。

Description

一种顶针及条状工件的车削方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种顶针及条状工件的车削方法。

背景技术

车削中心是进行回转体零件多工序车削加工的自动化设备，多工序车削加工的自动化极大提高了生产效率。然而，超长零件车削加工过程中的低刚性是影响车削加工精度和机床稳定性的重要因素。提高长轴线零件加工刚性的一般方法是采用顶针机构，利用双支点的形式降低回转加工过程的径向跳动幅度。

例如,中国实用新型专利(申请号201220245951.1，授权公告号CN202701407U)公开了尾座顶尖，包括顶尖本体，该本体安装在尾座上，本体的端部设置有顶针，顶尖本体上，并且远离顶针的一端，与一气缸相连；气缸固定在尾座上，气缸的气缸臂通过传动杆与顶尖本体相固定。

在该顶尖中，采用顶尖的锥形面进行辅助支撑时，一般需要工件预先车削中心孔，而中心孔的车削过程本身也需要避免长零件的低柔性问题。因此，通常先将长轴线零件夹持伸出量减小，以保证刚性，然后对端面和内孔进行车削；完成后松开夹具，将工件伸出量增加，达到需要的切削长度；夹紧后用顶针锥面在内孔中进行支撑，再进行外部回转特征的车削加工。

此过程中存在不同伸出量的两次装夹，两次装夹过程需要手动操作；另一方面，在后续加工中进行粗精多工序加工过程中，还可能在粗加工后进行切断并再次装夹，进行精车加工，该过程也涉及装夹过程的手动操作问题。手动操作降低了生产效率，增加了加工过程的人为干扰和不确定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能实现自动化生产的顶针及条状工件的车削方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种顶针，包括呈杆状的连接部，所述的连接部的一端用于与机床尾架相连，其特征在于，所述的连接部的另一端具有呈锥形的支撑部且所述的支撑部与所述的连接部同轴设置，所述的支撑部的外侧具有沿着支撑部的轴线方向凸出且呈条状的搁料部。

当端口具有内孔的杆状工件需要从卡盘中伸出一部分继续车削工件外表面时，由于在本顶针中具有呈条状的搁料部，只需将顶针的搁料部伸入工件的内孔，然后松开卡盘，此时，搁料部对工件有一个支撑的作用。移动顶针，带动工件移动至所需位置，卡盘夹紧，并使支撑部抵靠在工件的端部，就能对工件继续加工。在此过程中，由于不存在人工取料、置料的动作，避免了因人为因素而产生的产品在生产过程中加工的不确定性，因而能够提高工件加工的自动化程度及稳定性。搁料部沿着支撑部的轴线方向凸出的意思是，根据需要，可使搁料部与支撑部同轴设置，也可使搁料部偏离支撑部的轴线位置，也可使搁料部稍微偏离支撑部的轴线方向。

在上述的顶针中，所述的搁料部呈圆柱形且所述的搁料部与所述的连接部同轴设置。搁料部为圆柱形，其加工较为方便；将搁料部与连接部同轴设置，使本顶针运行时较为稳定。

在上述的顶针中，所述的搁料部与所述的支撑部的端部之间通过螺纹相固连。这是搁料部与支撑部连接的一种方式。搁料部与支撑部之间的连接方式为螺纹连接，二者各自的加工较为方便，其连接装配也较为方便。

在上述的顶针中，所述的搁料部与所述的支撑部为一体制造。这是搁料部与支撑部连接的另一种方式。将搁料部与支撑部一体制造，其结构较为稳定。

在上述的顶针中，所述的搁料部上远离支撑部的一端上具有锥形导向面。在搁料部上设置导向面，便于使搁料部伸入工件内孔。

条状工件的车削方法，该方法包括以下步骤：

A、上料:将条状工件的一端夹持在机床的卡盘处，工件的另一端伸出于卡盘；

B、车削内孔：通过普通车削方法，对夹持在卡盘处的工件车削内孔；

C、顶针进给：卡盘停止转动，通过驱动机构带动机床的尾架靠近卡盘使顶针的搁料部进入到工件的内孔处，卡盘松开，工件掉落到顶针的搁料部上，通过搁料部对工件进行支撑；

D、送料：通过驱动机构带动机床的尾架远离卡盘使工件移动到所需要的加工位置，通过卡盘夹紧工件；

E、车削外表面：卡盘转动,通过普通车削方法对工件的外表面进行车削加工；

F、落料：退刀，卡盘停止转动，卡爪松开，将工件取下。

卡盘夹紧与放松、尾架轴向定位等整个装夹调整操作过程均需自动化装置配合，由数控系统统一控制，实现工件的自动化生产。

上料时，根据工件加工的需要，设置工件适当的伸出量，便于车工件的内孔。在工件上车削内孔是为了放置搁料部。在送料的过程中，利用搁料部与工件内孔之间的摩擦力，带动工件移动至所需位置。在步骤D中，卡盘夹紧后，顶针可以退出工件内孔，离开加工区域，工件继续加工；卡盘夹紧后，顶针也可以沿其轴线方向靠近工件，并用支撑部的锥形面顶靠在工件的内孔上，此时，卡盘和顶针一起对工件定位。如果在加工时，顶针对工件有支撑，那么，在步骤F中，工件取出之前，顶针需要退出工作区域。

在上述的条状工件的车削方法中，步骤D中,通过顶针对工件的另一端进行定位：通过驱动机构带动尾架靠近卡盘并使顶针的支撑部的锥形面顶靠在工件的内孔边沿。此时，工件置于卡盘和顶针之间，工件被定位，便于加工。

在上述的条状工件的车削方法中，步骤C、D中，所述的驱动机构采用电机通过齿轮齿条的配合。具体形式为：电机转轴上固连齿轮，机床尾架上固连齿条，电机通过齿轮齿条带动机床的尾架移动，从而带动顶针移动。除了这种形式外，驱动机构还可以使丝杆丝母的形式或是其它能够实现机床的尾架移动的机构。

在上述的条状工件的车削方法中，所述的卡盘的卡爪通过气缸或者液压缸驱动。也就是说，卡盘是气动卡盘或液压卡盘。

与现有技术相比，在本顶针和条状工件的车削方法中，由于设置了搁料部，在工件加工的过程中，搁料部能够伸入工件内孔，带动工件移动一定的距离，因此，使得工件的加工自动化程度较高，能够自动实现工件的伸出量；另外，由于此过程可以由数控系统统一控制，使得工件加工的精确度也较高。

附图说明

图1是本顶针安装在机床上后的结构示意图；

图2是本顶针的结构示意图。

图中，1、主轴；2、卡盘；3、工件；4、顶针；4a、连接部；4b、支撑部；4c、搁料部；4d、导向面；5、尾架；6、导轨；7、安装架。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，一种顶针4，包括呈圆柱形杆状的连接部4a，连接部4a的一端用于与机床尾架5相连，连接部4a的另一端具有支撑部4b，支撑部4b与连接部4a同轴设置。支撑部4b与连接部4a为一体式结构。作为另一种方案，支撑部螺纹连接在连接部上。

支撑部4b上具有锥形面，支撑部4b的外端固连有呈圆柱形条状凸出的搁料部4c。搁料部4c与连接部4a同轴设置。搁料部4c上远离支撑部4b的一端上具有锥形导向面4d，便于顶针4伸入工件3内孔。

当端口具有内孔的杆状工件3需要从卡盘2中伸出一部分继续车削工件3外表面时，由于在本顶针4中具有呈条状的搁料部4c，只需将顶针4的搁料部4c伸入工件3的内孔，然后松开卡盘2，此时，搁料部4c对工件3有一个支撑的作用。移动顶针4，带动工件3移动至所需位置，卡盘2夹紧，并使支撑部4b抵靠在工件3的端部，就能对工件3继续加工。在此过程中，由于不存在人工取料、置料的动作，避免了因人为因素而产生的工件在生产过程中加工的不确定性，因而能够提高工件3加工的自动化程度及稳定性。搁料部4c沿着支撑部4b的轴线方向凸出的意思是，根据需要，可使搁料部4c与支撑部4b同轴设置，也可使搁料部4c偏离支撑部4b的轴线位置，也可使搁料部4c稍微偏离支撑部4b的轴线方向。

顶针4在机床上的具体安装方式为：如图1所示，安装架7上安装有主轴1，主轴1中装有卡盘2，卡盘2用于放置工件3，卡盘2的卡紧与松开由系统实现自动控制。卡盘2的卡爪通过气缸或者液压缸驱动。也就是说，卡盘2是气动卡盘2或液压卡盘2。主轴1设置成中间贯通结构，便于长轴线回转工件3在贯通孔中按任意深度进行安装。顶针4安装在机床尾架5上，顶针4与尾架5之间设有轴承，使顶针运作顺畅。机床尾架5在安装在导轨6上。驱动机构带动尾架5在导轨6上移动，从而带动顶针4移动。

条状工件3的车削方法，该方法包括以下步骤：

A、上料:将条状工件3的一端夹持在机床的卡盘2处，工件3的另一端伸出于卡盘2；

B、车削内孔：通过普通车削方法，对夹持在卡盘2处的工件3车削内孔；

C、顶针4进给：卡盘2停止转动，通过驱动机构带动机床的尾架5靠近卡盘2使顶针4的搁料部4c进入到工件3的内孔处，卡盘2松开，工件3掉落到顶针4的搁料部4c上，通过搁料部4c对工件3进行支撑；

D、送料：通过驱动机构带动机床的尾架5远离卡盘2使工件3移动到所需要的加工位置，通过卡盘2夹紧工件3，并通过顶针4对工件3的另一端进行定位：通过驱动机构带动尾架5靠近卡盘2并使顶针3的支撑部4b的锥形面顶靠在工件3的内孔边沿；

E、车削外表面：卡盘2转动,通过普通车削方法对工件3的外表面进行车削加工；

F、落料：退刀，卡盘2停止转动，卡爪松开，将工件3取下。

卡盘2夹紧与放松、尾架5轴向定位等整个装夹调整操作过程均需自动化装置配合，由数控系统统一控制，实现工件3的自动化生产。

上料时，根据工件3加工的需要，设置工件3适当的伸出量，便于车工件3的内孔。在工件3上车削内孔是为了放置搁料部4c。在送料的过程中，利用搁料部4c与工件3内孔之间的摩擦力，带动工件3移动至所需位置。在步骤D中，卡盘2夹紧后，顶针4可以退出工件3内孔，离开加工区域，工件3继续加工；卡盘2夹紧后，顶针4也可以沿其轴线方向靠近工件3，并用支撑部4b的锥形面顶靠在工件3的内孔上，此时，卡盘2和顶针4一起对工件3定位。如果在加工时，顶针4对工件3有支撑，那么，在步骤F中，工件3取出之前，顶针4需要退出工作区域。

步骤C、D中，驱动机构采用电机通过齿轮齿条的配合。具体形式为：电机转轴上固连齿轮，机床尾架5上固连齿条，电机通过齿轮齿条带动机床的尾架5移动，从而带动顶针4移动。除了这种形式外，驱动机构还可以使丝杆丝母的形式或是其它能够实现机床的尾架5移动的机构。

卡盘2的卡爪通过气缸或者液压缸驱动。也就是说，卡盘2是气动卡盘2或液压卡盘2。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了主轴1、卡盘2、工件3、顶针4、连接部4a、支撑部4b、搁料部4c、导向面4d、尾架5、导轨6、安装架7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种顶针，包括呈杆状的连接部(4a)，所述的连接部(4a)的一端用于与机床尾架(5)相连，其特征在于，连接部(4a)与尾架(5)之间设有轴承，所述的连接部(4a)的另一端具有呈锥形的支撑部(4b)且所述的支撑部(4b)与所述的连接部(4a)同轴设置，所述的支撑部(4b)的外侧具有沿着支撑部(4b)的轴线方向凸出且呈条状的搁料部(4c)。

2.根据权利要求1所述的顶针，其特征在于，所述的搁料部(4c)呈圆柱形且所述的搁料部(4c)与所述的连接部(4a)同轴设置。

3.根据权利要求1或2所述的顶针，其特征在于，所述的搁料部(4c)与所述的支撑部(4b)的端部之间通过螺纹相固连。

4.根据权利要求1或2所述的顶针，其特征在于，所述的搁料部(4c)与所述的支撑部(4b)为一体制造。

5.根据权利要求1或2所述的顶针，其特征在于，所述的搁料部(4c)上远离支撑部(4b)的一端上具有锥形导向面(4d)。

6.条状工件的车削方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、上料:将条状工件(3)的一端夹持在机床的卡盘(2)处，工件(3)的另一端伸出于卡盘(2)；

B、车削内孔：通过普通车削方法，对夹持在卡盘(2)处的工件(3)车削内孔；

C、顶针(4)进给：卡盘(2)停止转动，通过驱动机构带动机床的尾架(5)靠近卡盘(2)使顶针(4)的搁料部(4c)进入到工件(3)的内孔处，卡盘(2)松开，工件(3)掉落到顶针(4)的搁料部(4c)上，通过搁料部(4c)对工件(3)进行支撑；

D、送料：通过驱动机构带动机床的尾架(5)远离卡盘(2)使工件(3)移动到所需要的加工位置，通过卡盘(2)夹紧工件(3)；

E、车削外表面：卡盘(2)转动,通过普通车削方法对工件(3)的外表面进行车削加工；

F、落料：退刀，卡盘(2)停止转动，卡爪松开，将工件(3)取下。

7.根据权利要求6所述的条状工件的车削方法，其特征在于，步骤D中,通过顶针(4)对工件(3)的另一端进行定位：驱动机构带动尾架(5)靠近卡盘(2)并使顶针(4)的支撑部(4b)的锥形面顶靠在工件(3)的内孔边沿。

8.根据权利要求6所述的条状工件的车削方法，其特征在于，步骤C、D中，所述的驱动机构采用电机通过齿轮齿条的配合。

9.根据权利要求6所述的条状工件的车削方法，其特征在于，所述的卡盘(2)的卡爪通过气缸或者液压缸驱动。