一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置的制作方法

本实用新型属于金属材料加工和微电子材料制造装备中的辅助加工工装领域，特别涉及一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置。

背景技术：

随着半导体行业的不断发展，对大尺寸圆形靶材需求量快速增大，该类靶材特点为：零件呈圆盘形，外径大，重量大。一般的靶材生产加工过程主要包括压力加工如锻造，轧制，退火等获得需求的内部组织和机加工获得要求的外形尺寸。实际生产过程中，压力加工后的坯料呈现为外圆不规则的圆饼状，需要经过普车车外径为规则圆后才能进行后续机加工。

目前常见的几种普车加工不规则坯料外径的方法有以下几种：①直接装夹车外径。这种方法需要多次装夹找出坯料的几何圆心，并逐次普车逐次测量外径尺寸，费时费力。且对于外径加工量不大，外径又不圆的坯料，偏心极有可能出现外径尺寸已到但仍没车圆的情况，造成靶材报废。同时对于尺寸大重量大的靶材，由于只能装夹厚度的一半以下，存在装夹不牢靠，加工过程中存在安全隐患。②直接装夹 +顶尖辅助车外径。这种可以消除装夹不牢靠的安全隐患，但仍存在其他的多次找正多次测量，和偏心报废的情况。③水刀切圆后再装夹。这个可以消除偏心没车圆报废的情况，但水刀切圆需要另外的设备和时间。并且这里需要说明，以上3种方法都是需要两面装夹的，这是由于外缘加工需要先装夹一半厚度后车另外一半厚度，然后换另一侧装夹再车余下部分的方法。对于厚度较小的坯料的普车加工时存在装夹困难和加工时平面度超差的问题。因此，目前急需一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置，可以尽可能扩宽普车加工厚度的范围，并保证装夹牢靠，装夹和测量次数尽量少，消除偏心报废，最好不需要另外设备投入。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置。

一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置，其包括前装夹圆板和后装夹圆板，前装夹圆板两个面分别是普车装夹面和坯料装夹面，后装夹圆板一侧为坯料装夹面，另一侧为普车连接面，普车连接面中心设与普车顶尖配合使用的圆孔。后装夹圆板为台阶圆盘，其大尺寸面一侧为坯料装夹面，小尺寸面一侧为普车连接面。坯料装夹面和坯料装夹面均进行表面处理增加装夹的摩擦力。所述前装夹圆板尺寸为 D1×H1，所述后装夹圆板是台阶圆盘，后装夹圆板台阶圆盘的大尺寸一侧定义为第一层台阶，第一层台阶外径为D21，高度为H21，后装夹圆板台阶圆盘的小尺寸一侧定义为第二层台阶，第二层台阶外径为D22，高度为H22，后装夹圆板的高度为H2，H2＝H21+H22，后装夹圆板台阶圆盘的尺寸为(D21-D22)×H2。所述前装夹圆板的直径D1和后装夹圆板的大外径D21均小于等于坯料加工要求的尺寸。所述前装夹圆板的直径D1为10-500mm，高度H1为6-20mm，所述后装夹圆板的第一层台阶外径D21为10-500mm，后装夹圆板的第二层台阶外径D22为10-400mm，高度H2为12-25mm，其中H21的高度为6-15mm，所加工坯料的直径范围为11-550mm，厚度范围为 0.5-35mm。所述前装夹圆板的坯料装夹面和所述后装夹圆板的坯料装夹面表面处理的方式为机加工纹路，喷砂或喷涂。所述后装夹圆板普车连接面中心的圆孔的尺寸要与普车顶尖的尺寸配合，直径公差为正公差，深度小于H2。普车上三爪工装和前装夹圆板的普车装夹面直接连接，前装夹圆板的坯料装夹面紧挨着坯料，坯料的另一侧与后装夹圆板台阶圆盘大尺寸面的坯料装夹面直接接触，后装夹圆板普车连接面和普车上的顶尖装置通过后装夹圆板普车连接面中心的圆孔配合连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置。由于普车三爪装夹的是规则的前装夹圆板，且普车顶尖和后装夹圆板配合连接，前装夹圆板和后装夹圆板之间装夹坯料的“三明治”装夹装置，消除了装夹偏心，避免了普车直接装夹不牢靠造成的安全隐患，也避免了多次装夹找正的繁琐，保证了装夹可靠，减少了装夹时间。由于有特定尺寸的前装夹圆板和后装夹圆板，给坯料尺寸加工添加了标尺，也减少了测量时间，提高了加工效率。同时也不需要借助其他设备投入资金和时间，具有经济效益。

本实用新型可以保证装夹牢靠，保证装夹和测量次数尽量少，消除偏心避免加工报废，也不需要另外设备投入。需要注意的是，由于不需要对工件进行直接装夹，此装置也同时解决了厚度＜3mm的坯料在普车上加工难以装夹和加工平面度超差的问题。

附图说明

图1为实施例中具有标准尺寸前装夹圆板。

图2为实施例中具有标准尺寸后装夹圆板。

图3为实施例中普车三爪、前装夹圆板、坯料、后装夹圆板、普车顶尖连接示意图。

标号说明：1-前装夹圆板；2-后装夹圆板；11-前装夹圆板的普车装夹面；12-前装夹圆板的坯料装夹面；D1-前装夹圆板1的直径，H1- 前装夹圆板1的高度；21-后装夹圆板的坯料装夹面；22-后装夹圆板的普车连接面；23-后装夹圆板的普车连接面上的顶尖连接孔。24-后装夹圆板台阶圆盘的大尺寸一侧的第一层台阶，25-后装夹圆板台阶圆盘的小尺寸一侧的第二层台阶，D21-后装夹圆板第一层台阶外径， H21-后装夹圆板第一层台阶高度，D22-后装夹圆板第二层台阶外径， H22-后装夹圆板第二层台阶高度，H2-后装夹圆板的高度，3-普车三爪，4-普车顶尖，5-坯料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

在实际生产过程中，经常需要普车加工不规则外缘到特定尺寸后工件才能进行后续的机加工。常见的几种普车加工不规则外缘的装夹方法包括直接装夹、直接装夹+顶尖辅助车外缘、水刀车外径后水刀切圆后再装夹，存在装夹不牢靠、需要多次测量、或需要设备投入等缺点，急需设计一款工装用于普车加工不规则外缘装夹所用。

为了改善所述问题，本实施方式中提供了一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置，技术方案如下：

本实用新型由于普车三爪装夹的是规则的前装夹圆板1，且普车顶尖和后装夹圆板2配合连接，前装夹圆板1和后装夹圆板2之间装夹坯料的“三明治”装夹装置，可以保证装夹牢靠，保证装夹和测量次数尽量少，消除偏心避免加工报废，也不需要另外设备投入。

坯料是一块不规则外径的Ti板，其最小直径为434.1mm，最大直径为440mm，厚度3mm，工序要求是要将其加工为φ432.1mm外径的规则圆，平面度±0.1mm。

一种普车加工不规则坯料外径的装夹装置，其包括前装夹圆板1 和后装圆板2；

所述前装夹圆板1是特定外径尺寸的规则圆盘，前装夹圆板1两个面分别是普车装夹面11和坯料装夹面12。前装夹圆板1的尺寸为 D1×H1。

所述后装夹圆板2是特定大外径尺寸的台阶圆盘，后装夹圆板2 台阶圆盘大尺寸面一侧为坯料装夹面21，小尺寸面一侧为普车连接面22，普车连接面22中心设计一定直径的圆孔23，后装夹圆板2这样的台阶设计可以有效节约材料和减少顶盘重量，便于连接和固定。后装夹圆板2台阶圆盘的大尺寸一侧定义为第一层台阶24，第一层台阶外径为D21，高度为H21。后装夹圆板2台阶圆盘的小尺寸一侧定义为第二层台阶25，台阶外径为D22，高度为H22。后装夹圆板2 的高度为H2，H2＝H21+H22。后装夹圆板2台阶圆盘的尺寸为 (D21-D22)×H2。

普车上三爪工装和前装夹圆板1的普车装夹面11直接连接，连接可靠。前装夹圆板1的坯料装夹面12紧挨着坯料，坯料的另一侧与后装夹圆板2台阶圆盘大尺寸面的坯料装夹面21直接接触。后装夹圆板2普车连接面22和普车上的顶尖装置通过后装夹圆板2上普车连接面22中心设计的一定直径的圆孔23配合连接，连接可靠。

所述前装夹圆板1的直径D1和后装夹圆板2的大外径D21，小于等于坯料加工要求的尺寸。

所述前装夹圆板1的直径D1为10-500mm，高度H1为6-20mm。所述前装夹圆板2的大外径D21的直径为10-500mm，前装夹圆板2 的小外径D22的直径为10-400mm，高度H2为12-25mm，其中H21 的高度为6-15mm。所加工坯料的直径范围为11-550mm，厚度范围为0.5-35mm。

所述圆板1的坯料装夹面12要进行表面处理增加装夹的摩擦力，表面处理的方式包括但不限于机加工纹路，喷砂，喷涂等。所述后装夹圆板2的坯料装夹面21要进行表面处理，表面处理的方式包括但不限于机加工纹路，喷砂，喷涂等。由于前装夹圆板1坯料装夹面12和后装夹圆板2坯料装夹面21都进行了表面处理，增加了摩擦力，避免坯料加工时产生停转的现象。

所述后装夹圆板2普车连接面22中心设计的一定直径的圆孔23 的尺寸要与普车顶尖的尺寸配合，直径公差为正公差，深度小于H2。

本实施例公开了普车加工不规则坯料外径的装夹装置，如图1- 图3所示。前装夹圆板1采用6061Al合金材质，尺寸为φ432.1× 10mm，前装夹圆板的坯料装夹面12上加工了水流纹路用于增加摩擦力。后装夹圆板2采用6061Al合金材质，台阶结构，尺寸为(300-150) ×15mm，其中台阶24的高度H21为8mm。后装夹圆板2的坯料装夹面21上加工了水流纹路用于增加摩擦力，后装夹圆板2上的顶尖连接孔23的尺寸和普车顶尖尺寸配合，直径公差(0，+0.2mm)，深度为12mm。

将前装夹圆板的普车装夹面11与普车三爪连接，坯料的一侧与前装夹圆板的坯料装夹面12接触，坯料另一侧与后装夹圆板2台阶圆盘φ300的大尺寸面的坯料装夹面21直接接触。后装夹圆板2普车连接面22和普车上的顶尖装置通过后装夹圆板2中心设计的一定直径的圆孔23配合连接。由于装夹的是规则外径的工装，不存在偏心的危险，仅需要一次装夹且可靠安全，同时等同于加工要求φ 432.1mm的前装夹圆板1作为尺寸标尺也大大减少了测量次数。此工装也不需要水刀等的额外设备投入资金和时间，一套工装可以用来加工所有材质同一尺寸的工件，兼顾了经济效益。

对比例1直接装夹

直接将坯料装夹在普车三爪上加工外径。由于外径加工量 2mm-7.9mm，部分位置加工量很小2mm且不用位置的加工量不同，需要加工多次装夹找出坯料的几何圆心，并逐次普车逐次测量外径尺寸，费时费力。最终大外径到了尺寸423.1mm但发现坯料边缘存在缺量没车圆到的状况，造成靶材报废。同时加工过程中坯料由于只能装夹厚度的一半以下，装夹不牢靠，加工过程中存在安全隐患。由于厚度较薄，加工后平面度为0.5mm，超过要求±0.1mm。

对比例2直接装夹+顶尖辅助

直接将坯料装夹在普车三爪上加工外径。由于增加了顶尖辅助作用力，消除装夹不牢靠的安全隐患，但同样由于部分位置加工量很小 2mm且不用位置的加工量不同，需要加工多次装夹找出坯料的几何圆心，并逐次普车逐次测量外径尺寸，费时费力。最终大外径到了尺寸423.1mm但发现坯料边缘存在缺量没车圆到的状况，造成靶材报废。由于厚度较薄，加工后平面度为0.4mm，超过要求±0.1mm。

对比例3水刀切圆后再普车装夹。

虽然非常可能存在加工余量过小min2mm，使得水刀偏心，无法成功切圆φ425mm的情况。但假设水刀成功切圆φ425mm，坯料外径规则，普车装夹可靠且消除偏心，不会存在没车圆报废的情况，但水刀切圆需要另外的设备和时间。一个水刀设备资金投入在50万以上，且水刀切一个φ425圆的工时至少要在1.5h以上。由于厚度较薄，加工后平面度为0.4mm，超过要求±0.1mm。