CN1006862B

CN1006862B - 组合芯轴

Info

Publication number: CN1006862B
Application number: CN 87102955
Authority: CN
Inventors: 陈伯顺; 周泉华; 钟智慧
Original assignee: PATENT OFFICE WUHAN STEEL CO HUBEI
Current assignee: PATENT OFFICE WUHAN STEEL CO HUBEI
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1990-02-21
Also published as: CN87102955A

Abstract

本发明的组合芯轴是一种用于内孔定位的新型组合芯轴，它由圆盘，滑动爪，导柱轴，锥轴，定位键，支承块，调节螺母，螺钉等原件组装而成的可调组合芯轴。由三个卡爪定位及胀紧套件内孔，当搬动调节螺母移动锥轴，在锥面的作用下推动三个滑动爪实现芯轴的微调整作用。本发明的芯轴装卸方便，调整容易，可重复使用，并具有组合夹具的优点。

Description

本发明的组合芯轴是一种以内孔定位的新型组合芯轴。

现有技术中的芯轴，以内径定心的装夹定位方式有两大类型：一类是专用芯轴，即一个工件对应一种芯轴，其定位精度取决于芯轴的制造精度，并且只供一次性使用；另一类是可调芯轴，已知的有以下几种：

膨胀芯轴，以1963年1月15日美国公开的专利US－3073610具有代表性，该芯轴采用圆盘及装于中心处用螺纹螺母结构使主轴带动其一端金属环轴向移动，通过金属环的运动迫使装在主轴上的橡皮环组及薄壁套变形膨胀以定位并钳住工件。该芯轴用于孔直径给定公差范围内变化的定位装夹，若工件定位内孔的公称尺寸发生变化或孔径公差大于给定公差的范围，则该芯轴所属的金属环，橡皮环组和薄壁套都必须随之更换。另外由于薄壁套在膨胀过程中容易产生塑性变形，以及工件定位孔孔径公差的存在导致薄壁套的内外圆分别粘合在工件的内圆面上，使得在拆卸工件时影响工件定位孔的粗糙度以及拆卸不便。

管子夹持装置，以1945年8月7日美国公开的专利US－238130为例，该装置利用两圆盘以及通过锥轴使滑爪胀缩，将工件胀紧或松卸。胀缩范围小，变换一种内径的工件得更换滑爪及其它部件。此外，直接与工件内壁接触的摩擦片，由于是橡皮制成或其它能产生摩擦的材料制成，一旦受切削力影响，会导致变形，直接影响加工精度，而且用的次数过多，摩擦片将会不同程度的磨损，形成三爪胀开定位工件不同心，影响工件加工的同轴度。

中国上海科学出版社1980年1月出版的《机床夹具设计手册》中介绍的一种“定心夹紧机构”，该机构采用圆盘及装于中心处的锥轴，通过螺纹结构产生轴向移动，在锥轴的作用下，使分布在轴上的滑爪同时径向胀缩定位夹紧工件。该机构局限在小范围调整的使用中，工件内孔在小的变化时，得更换滑爪，工件内孔在大的变化时则更换所有部件。

可胀卡头，以1983年7月5日美国公开的专利US－4391451具有代表性，用于卷取纸张、胶片、金属卷板等材料的可胀卡头，该卡头由气缸机构及滑爪等主要部件组成，在气缸一端的圆盘上有径向设置的三个均布的T形槽，滑动爪装入槽中，通过压缩空气的压力，使气缸内活塞及连接在活塞上的芯轴轴向移动，在芯轴附加的斜块件面的作用下，使滑动爪沿径向胀缩，以卡紧卷取的材料。该卡盘的滑动爪不能通用，限制在斜块大小头工作面距芯轴中心差的距离内，超过这个距离就得更换滑动爪。此外，该夹头操作部分结构庞大，不适用于机械加工。

可见上述几种可调类芯轴都局限于专用的微量调节，且都具有生产准备周期长和消耗量大等缺点；根据芯轴的大小和复杂程度不同，其制造周期约为1－6个月，对一些单件、小批量或机修性质的企业，往往因准备周期长而延误生产或降低产品质量。而且随着加工件的变化，对多品种企业芯轴的消耗量是巨大的，对产品轮番生产的工厂，为保养芯轴还需要设置相应面积的专用芯轴库房，对修配性质的工厂，往往有的芯轴只使用一次就丢弃，造成很大浪费。

本发明的目的在于提供一种组合芯轴，组装迅速，大大地缩短了生产准备周期，使用寿命长，装卸方便和保证较高精度的定位。

本发明的技术方案是：1、用于内孔定位的组合芯轴，具有一个圆盘，该盘上具有按圆周均布的径向设置的T形槽，在该T形槽中装有滑动爪，该盘中心具有一圆孔，该孔中装有沿轴向移动可使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动的轴，该轴一端是圆柱形，并在该圆柱形端装有一可使该轴轴向移动的机构，本发明的特征是：该圆盘上具有把滑动爪装在T形槽底部一方孔内的导柱轴和压缩弹簧，该滑动爪的支承面上具有限位固定定位键和螺钉连成一体的调整垫片及支承块和装在支承块上面的卡爪，该圆盘中心圆孔中装有可沿轴向移动并使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动的轴，该轴在圆柱形一端端头具有螺纹，另一端是圆锥形，使该轴轴向移动的机构是安装在上述轴端螺纹上的调节螺母和锁紧螺钉。

2、用于内孔定位的组合芯轴，具有圆盘，每个盘上具有按圆周均布的径向设置的T形槽，在该T形槽中装有滑动爪，每个盘中心具有一圆孔，该孔中装有可沿轴向移动并可使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动的轴，每个轴一端是圆柱形，并在该圆柱形端各装有一可使该轴轴向移动的机构，本发明的特征在于：具有两个相对设置的圆盘，每个圆盘上具有把滑动爪装在T形槽底部方孔内的导柱轴和压缩弹簧，该滑动爪的支承面上具有限位固定定位锁和螺钉连成一体的调整垫片及支承块和装在支承块上面的卡爪，每个圆盘中心圆孔中装有可沿轴向移动并使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动轴，在圆柱形一端端头具有螺纹，并且两轴具有圆锥形一端的端头相对，每个使轴轴向移动的机构是安装在上述轴端螺纹上的调节螺母和锁紧螺钉，两圆盘用三组螺栓和螺母相对连接在一起。

为了达到上述目的，本发明采用以下特殊制造的专用元件：

1、圆盘

用合金钢圆锻坯制造，热处理渗碳淬火，硬度达到HRC58～62。圆盘是组合芯轴的基础元件，圆盘上具有径向设置的大小六个均布的槽，三个大T形槽供滑动爪滑动，三个小T形槽供伸长部件固紧，其上还配置有供圆锥轴滑动用的导向圆柱孔，安装连接螺栓用的长圆孔，安装导柱轴和弹簧的相应部位。导柱轴孔直径为13～26毫米，要求导柱轴孔和圆盘工作端面与圆盘轴线垂直度为0.008～0.025毫米，圆盘轴线与方孔轴线对称度为0.005～0.015毫米，圆盘上螺丝孔为M12～M24均匀分布，圆盘上所有工作面的光洁度为 5～ 9。

2、滑动爪

用合金钢锻坯制造，经热处理渗碳淬火，硬度达到HRC58～62。滑动爪是组合芯轴的主要元件，滑动爪上的两斜面和导柱轴孔为滑动的导向面，要求它们之间的平行度为0.005～0.015毫米；滑动爪上安装支承块的支承面，为了保证上述要求及组装芯轴时三爪同步胀缩，要求三爪侧面的垂直度为0.02～0.03毫米，滑动爪成付制造。

3、锥轴

用合金钢圆锻坯制造，经热处理淬火达到HRC48～54，要求锥面的锥度约为1∶10，锥面与圆柱面相对两中心孔的径向跳动为0.005～0.015毫米，两顶针孔研磨至表面光洁度为

7～ 9，同轴度为0.005毫米。

此外，还有用合金钢制造的卡爪和导柱轴。

组合芯轴的结构原理和组装程序：

首先把三个滑动爪装在圆盘上，对准相应方孔，再在圆盘的导柱轴孔内装上压缩弹和导柱轴，然后把装好导向平键的锥轴装进圆盘，安上调节螺母，这样就形成芯轴的主体。根据套类零件的孔径，在滑动爪的支承面上装置需要尺寸的调整垫片及垫块，在垫块的外面再装上卡爪，用定位键定位及螺钉连成一体，即组成本发明的组合芯轴。要求三个卡爪形成的外圆直径比套件孔径小0.5～1毫米。调整时，利用锥轴上的尖孔，架在测量平台的两个顶尖上，用千分表精调卡爪的径向尺寸，使其形成的直径等于套件孔径，同时保证径向跳动值为0.003～0.012毫米。

根据套类零件的内外圆大小，组合芯轴的使用形式有二种：当套件长度小于200毫米，长度与直径比小于三，用一个组合芯轴，靠卡爪胀紧和定位加工套类。当套件长度大于200毫米，用两个组合芯轴，并用螺栓和螺帽连接。此外，还要注意当工作外径小于圆盘直径时，应在圆盘的T形槽上安装三付平面螺母、垫圈和螺钉组成的定位装置，使套件离开圆盘端面一个加工的越程槽距离，以方便刀具或砂轮的退出。

本发明的组合芯轴工作直径为60～1500毫米，长度为20～6000毫米。

附图1 用一个组合芯轴加工套件的装配图

附图2 图1的侧视图

附图3 用螺栓连接两个组合芯轴加工套件的装配图

附图4 图3的A-A剖视图

本发明的组合芯轴进一步用附图1～4进行说明。

首先以附图1～2的方式加工套件长度小于200毫米的工件，先把三个滑动爪11对准圆盘15上的大T形槽23中相应方孔，按要求装在圆盘上，接着在圆盘15的导柱轴孔内装上压缩弹簧12和导柱轴13，然后把带有导向平键14的锥轴6装进圆盘15里，在锥轴6端头螺扣上装上调节螺母16及锁紧螺钉17，形成组合芯轴主体。再根据加工套件的内径，可在滑动爪11的支承面上，装上适当的调整垫片1及支承7，在支承7外面装上卡爪10，用平口螺钉2固定定位键8及用螺钉9连成一体，即组装成一个组合芯轴。

要求三个卡爪组成的外圆直径要与加工的套件内径相同，检查组合芯轴中锥轴6两端的中心孔，用千分表精调卡爪的径向尺寸，同时保证径向跳动值，然后搬动调节螺母16，使锥轴6轴向移动。在压缩弹簧12的作用下，让组合芯轴定位直径沿径向缩小0.5～1毫米，留有空间装上被加工的工件后，再反方向搬动调节螺母16，使锥轴6反方向轴向移动，迫使滑动爪11沿径向胀紧工件，然后，再用锁紧螺钉17锁紧即可装在机床上加工。

当套件5外径小于圆盘15直径时，在圆盘15的T形槽22上安装三组由平面螺母18、垫圈19和螺钉20组成的定位装置。首先将螺钉20穿入圆盘15的T形槽22内，装上适当厚度的垫圈19，用平面螺母 18固紧在圆盘上，让要加工套件的端面靠在平面螺母上定位，使套件离开圆盘端面一个加工的越程槽距离。当套件长度大于200毫米时，在工件两端按同样组装方法装上组合芯轴加工。若是薄套用附图3～4的方式进行加工：先按附图1～2的组装程序装好两个组合芯轴，然后将不同长度的螺杆4与螺帽3连接在一起，把装好的螺栓先穿进一个组合芯轴的圆盘15孔内，再将组合芯轴连同螺栓装进套件5一端的内孔里，另一组合芯轴按对称的方式装配，并将圆盘15的光孔对准螺杆4装进套件另一端的内孔里，再用圆盘15上螺母21锁紧。连接螺栓共有三组，三组都装好后即可上机床加工。当工件内孔大于圆盘外径时，在圆盘的三个小T形槽22中连接伸长部件以轴向定位及支承工件。

上述几种芯轴只要几个小时就可组装出高精度的芯轴，大大缩短生产准备周期，又由于组成组合芯轴的部件精度和硬度高，可重复使用，大大降低制造芯轴的消耗，此外组合芯轴不受重复使用的影响。使用精度可以根据需要调整，确保证较高精度的定位，以满足加工工件精度的要求，提高产品质量。

Claims

1、一种组合芯轴，用于内孔的定位，具有一个圆盘15，该盘上具有按圆周均布的径向设置的T形槽23，在该T形槽中装有滑动爪，该盘中心具有一圆孔，该孔中装有可沿轴向移动并可使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动的轴，该轴一端是圆柱形，并在该圆柱形端装有一可使该轴轴向移动的机构，本发明的特征是：该圆盘15上具有把滑动爪11装在T形槽23底部一方孔内的导柱轴13和压缩弹簧12，该滑动爪11的支承面上具有限位固定定位键8和螺钉9连成一体的调整垫片1及支承块7和装在支承块7上面的卡爪10，该圆盘中心圆孔中装有可沿轴向移动并使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动的轴，该轴在圆柱形一端端头具有螺纹，另一端是圆锥形，使该轴轴向移动的机构是安装在上述轴端螺纹上的调节螺母16和锁紧螺钉17。

2、根据权利要求1所述的组合芯轴，其特征是：圆盘具有另外三个小T形槽22，该三槽中装有三组定位装置。

3、一种组合芯轴，用于内孔的定位，具有圆盘15，每个盘上具有按圆周均布的径向设置的T形槽23，在该T形槽中装有滑动爪，每个盘中心具有一圆孔，该孔中装有可沿轴向移动并可使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动的轴，每个轴一端是圆柱形，并在该圆柱形端各装有一可使该轴轴向移动的机构，本发明的特征在于：具有两个相对设置的圆盘15，每个圆盘15上具有把滑动爪装在T形槽23底部方孔内的导柱轴13和压缩弹簧12，该滑动爪11的支承面上具有用限位固定定位键8和螺钉9连成一体的调整垫片1及支承块7和装在支承块7上面的卡爪10，每个圆盘中心圆孔中装有可沿轴向移动并使滑动爪沿圆盘径向胀缩移动轴，在圆柱形一端端头具有螺纹，并且两轴具有圆锥形一端的端头相对，每个使轴轴向移动的机构是安装在上述轴端螺纹上的调节螺母16和锁紧螺钉17，两圆盘用三组螺栓和螺母相对连接在一起。

4、根据权利要求3所述的组合芯轴，其特征在于：每个圆盘具有另外三个小T形槽22，该三槽中装有三组定位装置。

5、根据权利要求1或3所述的组合芯轴，其特征在于：每个圆盘中心圆孔中装有可沿轴向移动并使滑动爪11沿圆盘径向胀缩移动的轴，该轴的圆锥形一端的锥度为1∶10。