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摘要：轴类零件的加工是机械加工中常见的制造形式，利用数控车床进行轴类零件的批量加工能够很大程度的提高生产效率，同时提高复杂零件的加工质量。通过对轴类零件加工工艺分析过程的介绍，举例说明了指定轴类零件的工艺制定过程，并对该零件进行了数控仿真加工，以保证工艺和编程的正确性。
关键词：端面驱动顶尖；大切削量；仿型车床；数控车床；轴类
一、车床加工轴类零件典型装夹方法概述
车床加工的零件主要是轴类和盘套类零件，而对于轴类零件而言，传统的装夹方法无外乎一夹一顶和利用中心孔定位、靠离心卡盘驱动这两种方式。前者适合于对轴类零件半精车或精车加工，后者则大量应用于大批量加工的锻件或铸件轴类零件。
从装夹方式及定位基准的区别来看：采用液压卡盘对工件一端夹持，卡盘的内孔既起到定位的作用又起到了驱动的作用，定位基准是工件的外圆；而离心卡盘的驱动方式则是将定位及驱动这两种功能分开，由机床的前后顶尖对工件进行定位，定位基准是工件的前后中心孔，而利用离心卡爪的离心力来驱动工件进行旋转。大批量加工的轴类，在工艺编排上，往往将铣双端面打中心孔工序放在最前面，遵照机械加工的基准使用原则，该工序一旦完成，后面的所有工序都应将中心孔及端面作为加工的基准。对于批量加工的轴类零件，采用定位与驱动分开的装夹方式，有着不可替代的优势。除了上面提到的离心卡盘装夹方式，本文还将介绍另外一种装夹方式：端面驱动顶尖。
二、端面驱动顶尖介绍
端面驱动顶尖，顾名思义，靠驱动工件的端面进行加工，同样是将定位基准及驱动方式分开。对于轴类零件的车削加工来说，如果采用一夹一顶或者是离心卡盘的驱动方式，则必须掉头装夹完成整个外表面的加工，这就显著增加了装夹辅助的时间。采用端面驱动夹具装夹轴类零件，不仅能在一次装夹的条件下完成工件所有外表面的加工，从而缩短装夹辅助时间，提高工件相关表面之间的位置精度，而且机床主轴转速的提高由受液压缸极限转速的制约，转换为受尾座顶尖极限转速的制约。毫无疑问，提高尾座顶尖转速较提高回转液压缸的转速，从技术上来讲来容易得多。工程界在端面驱动顶尖这一领域已发展多年，已研究出了多种类型的端面驱动顶尖：球面浮动端面驱动顶尖、柔性介质浮动端面驱动顶尖、可换拨盘式端面驱动顶尖、离心式端面驱动顶尖，以及以上几种方式的创新：尾座力顶紧式端面驱动顶尖、柔性介质浮动拨爪座可换位端面驱动顶尖、近似均压式端面驱动顶尖、离心力驱动式端面驱动顶尖。
三、典型端面驱动顶尖使用现状及优缺点
重型载重卡车用的变速箱内一轴的车削加工，经常会使用以下类型的端面驱动顶尖，这种端面驱动顶尖的结构及加工原理一目了然。中心顶尖与顶尖体之间没有相对的运动，而分布在圆周方向的驱动爪，则为工件的旋转提供了驱动力。工件实现装夹时，由于尾座顶尖的作用，端面驱动顶尖的中心顶尖顶入工件前端中心孔，此时，驱动爪前端的刃口扎入工件的端面，并在轴向力的作用下向后回弹，那么，中心顶尖加工提供了定位基准，而驱动爪则提供了工件旋转的驱动力。
这一种端面驱动顶尖加工轴类零件的优势在于一定程度上提高了生产效率，实现一次装夹加工工件所有外圆及端面，但是，也有一些缺点不可避免。首先，此类端驱顶尖只适合于加工余量均匀的工件，如半精车、精车，如若对模锻或自由锻毛坯的轴类零件进行加工，则该顶尖的驱动爪就不能够提供强有力的驱动力，由于刚性不足，在大切削量的冲击力下，就会对驱动爪造成一定的损坏，进而无法保证加工精度，造成顶尖无法继续使用；其次，此类顶尖与本体是一体的，一旦精度损失，就需要更换，属于非标顶尖，制作周期长，维修极其不便，且价格较高。针对以上缺点，提出改善目对策。
四、针对加工切削量的轴类零件对典型端面驱动顶尖的设计改进
1、增大中心顶尖直径；（通过增大直径从而大大的增强了顶尖的刚性，为提高切削量奠定了基础。
原有顶尖直径小，只有￠18新设计顶尖直径为￠35
2、将驱动爪制成一体
一体式驱动爪较原有分体式驱动爪抗冲击性强，各爪所承受轴向及径向力均匀，不易损坏。
原有分体式驱动爪
新设计一体式驱动爪
3、驱动爪采用快换结构，与仿行车上所使用前顶尖结构相结合。
仿行车上所使用前顶尖结构，是一种非常成熟的结构，其可靠性高，适合于大批量、大切削量、高强度加工。现只需要将原有的结构稍做改进，将前端用于定位的定位套改成快换式驱动顶尖，就可达到预期效果。新的端面驱动顶尖由以下几个零件构成：中心顶尖、顶尖套、驱动爪。
结论
通过生产实践，这种端面驱动顶尖的优势逐渐显现出来
1、大大的提高了加工精度；
改善前：零件外圆跳动多数在0.20mm以上，且不稳定；
改善后：外圆跳动保证在0.05——0.10mm范围内，并且非常稳定。
2、使用成本低；
原顶尖的成本为2500元/套，使用寿命为2星期左右；
新顶尖的成本为300元/套，快换式驱动爪为60元/件，使用寿命为3个月以上，且只需更换驱动爪。
3、大幅提高了生产效率
由于解决了大切削量的问题，原先需要分多次走刀才能加工成的尺寸现在只需要一次切削就能实现，加工实践成倍的节省，产量也会成倍的增加。
综上所述，有了这种适合于大切削量的加工轴类零件的端面驱动顶尖，就可以将原先需要几道工序合并为一道工序，有效利用单次加工时间，提高机床使用率、更大地挖掘了生产能力。
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