CN102773737A - 法兰螺栓的车削加工方法和所用的定位、装夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术加工法兰盘细长螺栓的螺栓杆时，螺栓头部易被夹伤的不足，提供一种法兰螺栓的车削加工方法和所用的定位、装夹装置，所述的装夹装置包括卡盘及固定设置在每个卡盘爪上的内多角套筒瓣，当所述的卡盘爪合拢时，所述的内多角套筒瓣组成完整的内多角套筒，所述内多角套筒的自由端设置有与所述的法兰螺栓的法兰度面相匹配的内倒角，所述内多角套筒、内倒角及卡盘均与所述的尾座衬套同轴，所述的方法采用该装置，以内倒角作为螺栓头部的定位基准；采用本发明的方法和装置加工法兰螺栓，加大了装夹时的接触面积，多角法兰盘螺栓的棱面不易被夹伤。

Description

法兰螺栓的车削加工方法和所用的定位、装夹装置

技术领域

本发明涉及一种螺栓的车削加工方法和所用的定位、装夹装置，特别是涉及设置有腰槽的细长法兰螺栓的螺栓杆的车削加工方法和所用的定位、装夹装置。

背景技术

车削小规格法兰盘细长六角螺栓的螺栓杆及螺栓杆部的腰槽时，通常采用卡盘夹紧固定螺栓头部六角，对螺栓头部进行夹紧定位。但是由于小规格法兰盘细长螺栓，特别是螺栓杆的长度与直径之比大于20的、带有腰槽的、超小头法兰盘细长螺栓，其头部六角的尺寸太小，而加工腰槽切削余量较大，切削力相对较大，且车床的卡盘夹紧面上设置有环槽，使得卡盘爪与螺栓头部的接触面较小，所以对螺栓杆及腰槽进行车削时螺栓头部表面容易被夹伤。再有，由于加工腰槽切削余量较大，切削力相对较大，产生大量的切削热，车削螺栓杆时会产生热胀冷缩变形和切削时弹性变形。现有技术中，为防止车削螺栓杆时螺栓杆因热胀冷缩变形和切削时弹性变形，通常采用在车床尾座内设置活顶尖以及采用跟刀架、中心架等辅助装置对螺栓杆进行辅助支承。在此，活顶尖主要用来解决因热胀冷缩引起螺杆伸长的定位问题。而采用跟刀架、中心架的目的是为了预防细长螺杆中间部位由于刚性差，在车削过程中因切削力导致弹性变形，使得加工完成后的螺杆成腰鼓形。但是，用活顶尖顶紧螺栓杆末端进行车削时，由于细长螺栓杆热胀冷缩现象明显，螺栓杆在车削过程中会因受热而变长，但螺栓杆在车削过程中轴向长度被顶尖和三爪卡盘固定，所以在螺栓杆的加工过程中螺栓杆弯曲，加工完成后的零件成腰鼓形，不能满足尺寸精度要求。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术加工法兰盘细长螺栓的螺栓杆时，螺栓头部易被夹伤的不足，提供一种能避免在装夹过程中夹伤螺栓头部的法兰螺栓的车削加工方法和所用的定位、装夹装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的第一个目的是，提供一种法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，所述的定位、装夹装置包括定位装置和装夹装置，所述的定位装置包括车床尾座，所述的装夹装置包括卡盘及固定设置在每个卡盘爪上的内多角套筒瓣，当所述的卡盘爪合拢时，所述的内多角套筒瓣组成完整的内多角套筒，所述内多角套筒的自由端设置有与所述的法兰螺栓的法兰度面相匹配的内倒角，所述内多角套筒、内倒角及卡盘均与所述的车床尾座同轴；

所述卡盘为三爪卡盘或四爪卡盘或六爪卡盘之一，所述内多角套筒为内六角套筒或内四角套筒或内十二角套筒及异形筒之一；

所述的内多角套筒瓣通过其外圆周与所述的卡盘爪的内圆周表面固定连接；

所述的内多角套筒自由端的外圆周上设置有轴肩，由所述轴肩的端面与所述卡盘的端面配合连接；

所述的车床尾座设置有尾座孔，在所述尾座孔内设置有尾座衬套，所述尾座衬套与所述尾座孔同轴，所述尾座衬套的衬套内孔为通孔；

所述的尾座孔为锥孔，与所述尾座孔相匹配，所述尾座衬套设置有圆锥外表面；

所述的尾座衬套呈锥台形；

所述的尾座衬套设置有轴肩；

本发明进一步的目的是，提供一种法兰螺栓的车削加工方法，采用上述装置之一所述的定位、装夹装置，所述的尾座衬套的内孔直径与所述螺栓的杆部直径相匹配，所述的内倒角与所述的法兰螺栓的法兰盘度面相匹配，所述的内多角套筒的内表面与所述法兰螺栓的多角头的外表面相匹配，按下述方法装夹定位法兰螺栓：以内倒角的度面做为定位基准，法兰盘度面与所述的内倒角的度面贴紧，定位法兰螺栓；将法兰螺栓的多角头设置在内多角套筒内，用内多角套筒夹紧法兰螺栓的多角头，锁紧卡盘；在车床尾座孔内设置尾座衬套，移动车床尾座，将螺栓杆的自由端伸入到所述的尾座衬套的内孔中，所述螺栓杆的自由端与所述尾座衬套的内孔间隙配合连接，锁紧车床尾座进行车削加工。

由于本发明的装夹工具设置有与法兰螺栓头部形状和尺寸相匹配的内表面，和与法兰盘度面相匹配的内倒角，装夹螺栓时采用内倒角作为加工定位基准，装夹工具对螺栓多角和法兰进行定位时，多角法兰盘螺栓的多角棱面和法兰盘度面分别与内多角胎的内表面和内倒角对应相匹配，所以加大了装夹时的接触面积，多角法兰盘螺栓的棱面不易被夹伤；

采用本发明的方法加工法兰螺栓，采用内倒角作为螺栓头部的定位基准，一方面倒角度面增大了与法兰盘度面的接触面积，装夹比较正，另一方面法兰盘的度面不需要补充加工，定位比较准确，这样装夹螺栓与车床尾座、卡盘同轴度好，定位准确，能很好的保证车削精度。

附图说明

图1是法兰螺栓实施例结构示意图；

图2是用本发明定位、装夹装置装夹、定位法兰螺栓的工作状态实施例示意图；

图3、图8是套筒实施例结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是焊接后三爪形状示意图；

图6是焊接后三爪右视图；

图7本发明装夹工具实施例结构示意图；

图9、图10、图11均为本发明尾座衬套实施例结构示意图。

附图标记说明

1-三爪卡盘2-内六角套筒3-尾座衬套4-尾座6-六角头7-法兰盘8-法兰盘度面9-内倒角10-衬套轴肩11-腰槽12-轴肩13-尾座孔14-衬套内孔

具体实施方式

下面结合附图以加工设置有腰槽11的超小头六角法兰细长螺栓为例，对本发明做进一步地描述。

如图1-11所示，本发明的定位装置由设置在车床尾座4及设置在尾座孔13内的尾座衬套3组成，尾座衬套3的外圆周表面与车床尾座孔13的内表面相匹配。尾座衬套3的衬套内孔14最好为直通孔，与所加工的螺栓杆的直径相等，当螺栓杆插入到衬套内孔14中时，螺栓杆和衬套内孔14为间隙配合连接。尾座孔13可以是直孔，也可以是锥孔，与其相匹配，尾座衬套3的与尾座孔13相配合的表面为锥台型或圆柱型。为便于尾座衬套3的拆装，在尾座衬套3的插入尾座孔的相对的一端设置有衬套轴肩10。

本发明的装夹工具是在现有的三爪卡盘1的基础上增加了一个内六角套筒2，该内六角套筒2的内表面与六角头的外表面相匹配，将该内六角套筒2沿轴向等分成三份形成三个内六角套筒瓣，每个内六角套筒瓣的一端分别与三爪卡盘的一个卡盘爪固定连接。在内六角套筒2的自由端设置有与法兰盘度面8相匹配的内倒角9。

采用如下方法制作本装卡夹具：将三爪卡盘1的三个卡盘爪合拢，将内六角套筒2同轴设置在三爪卡盘1内，并将内六角套筒2焊接在三爪卡盘1的卡盘爪上，然后沿轴向将内六角套筒2切割成三瓣，使三爪卡盘1的每个卡盘爪上固定设置一个内六角套筒瓣，获得本发明的装夹工具。先将内六角套筒2焊接在三爪卡盘1的卡盘爪上再进行等分切割的原因在于，这样能找正卡盘爪中心，从而保证内六角套筒2与三爪卡盘1及车床主轴同轴，同时与尾座锥孔同轴，这样才能保较高的产品车削精度。焊接时，最好是内六角套筒2的外圆周表面与三爪卡盘1的内表面固定连接。如图8所示，内六角套筒可以为直筒形，为了焊接时套筒容易放在三爪卡盘上，可在直筒形的套筒上设置轴肩12，得到如图3所示的内六角套筒2。

进行车削加工时，先将六角头6装在内六角套筒内2，将法兰盘7的法兰盘度面8与内倒角9的度面贴紧，内倒角9的度面作为加工的定位基准，然后用内六角套筒2夹紧螺栓的六角头6，将尾座衬套3装入车床尾座孔13内，向前移动车床尾座4到合适的位置，使螺栓杆的尾部插入尾座孔13中，锁紧车床尾座4，开动车床进行切削加工。螺栓杆插入尾座孔13内的长度尽可能的长，只要能保证车削腰槽11时刀具不与尾座衬套3发生干预即可，因为留在尾座孔13外部的螺栓杆的长度越短，螺栓杆的刚性越好，车削时越不容易弯曲，能很好地保证腰槽尺寸。可以根据切削时螺栓杆的长度与直径比的具体情况，采用分段对螺栓杆进行加工，也就是根据加工位置的需要随时调整尾座的位置对螺栓杆进行加工。尾座孔13也可以是锥孔或台阶孔，当尾座孔13是锥孔或台阶孔时，位于螺栓杆插入端的尾座孔的直径最小，这样，在车削螺栓的过程中不会阻挡螺栓杆因受热伸长，螺栓杆在轴向无阻力，所以采用此定位装置可防止切削螺栓杆部的过程中螺栓杆部弯曲，获得直线精度高的螺栓杆。

采用上述定位、装夹装置及方法定位、装夹法兰螺栓时，由于内六角套筒2的内表面与六角头6的外表面相匹配，所以增大了装夹工件装夹的接触面积，六角头不易被夹伤；法兰盘度面8与内倒角9的度面相匹配，内倒角9的度面作为加工时的定位基准，法兰盘度面8与内倒角9的度面贴合紧密，可获得高的加工精度。由于本发明方法中采用尾座衬套作为螺栓杆尾部的定位装置，尾座衬套3限制了螺栓杆的径向跳动，但轴向未顶紧，可以消除切削时螺栓杆部因热胀伸长受到轴向阻力引起的弯曲，且能对螺栓杆起到径向支撑定位的作用，所以车削加工得到的螺栓杆直线度好，尺寸精度高，且公差易控制。所以采用本发明的定位及装夹装置和方法定位装夹法兰螺栓时，不仅能避免螺栓头部被夹伤，且由于装夹、定位装置同轴，所以可获得精度等级高的螺栓杆部。

根据螺栓头部的形状不同，内六角套筒可以是与螺栓头部相匹配的内四角套筒、内十二角和异形套筒等。三爪卡盘可以是四爪卡盘、六爪卡盘、十二爪卡盘等。

为了简化结构，或节约材料，也可将内六角套筒分成更多的瓣，选用其中的一部分作为内六角套筒瓣与卡盘爪相连接，这样，当卡盘爪合拢时，得到的是套筒的一部分。

Claims (9)

1.法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，所述的定位、装夹装置包括定位装置和装夹装置，所述的定位装置包括车床尾座，其特征在于，所述的装夹装置包括卡盘及固定设置在每个卡盘爪上的内多角套筒瓣，当所述的卡盘爪合拢时，所述的内多角套筒瓣组成完整的内多角套筒，所述内多角套筒的自由端设置有与所述的法兰螺栓的法兰度面相匹配的内倒角（9），所述内多角套筒、内倒角（9）及卡盘均与所述的车床尾座同轴。

2.如权利要求1所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述卡盘为三爪卡盘或四爪卡盘或六爪卡盘之一，所述内多角套筒为内六角套筒或内四角套筒或内十二角套筒及异形筒之一。

3.如权利要求1所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述的内多角套筒瓣通过其外圆周与所述的卡盘爪的内圆周表面固定连接。

4.如权利要求1所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述的内多角套筒自由端的外圆周上设置有轴肩，由所述轴肩的端面与所述卡盘的端面配合连接。

5.如权利要求1-4各项之一所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述的车床尾座设置有尾座孔，在所述尾座孔内设置有尾座衬套，所述尾座衬套与所述尾座孔同轴，所述尾座衬套的衬套内孔为通孔。

6.如权利要求5所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述的尾座孔为锥孔，与所述尾座孔相匹配，所述尾座衬套设置有圆锥外表面。

7.如权利要求5所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述的尾座衬套呈锥台形。

8.如权利要求5所述的法兰螺栓的车削加工所用的定位、装夹装置，其特征在于，所述的尾座衬套设置有轴肩。

9.法兰螺栓的车削加工方法，其特征在于，采用如权利要求1-8各项之一所述的定位、装夹装置，所述的尾座衬套的内孔直径与所述螺栓的杆部直径相匹配，所述的内倒角（9）与所述的法兰螺栓的法兰盘度面（8）相匹配，所述的内多角套筒的内表面与所述法兰螺栓的多角头的外表面相匹配，按下述方法装夹定位法兰螺栓：以内倒角（9）的度面做为定位基准，法兰盘度面（8）与所述的内倒角（9）的度面贴紧，定位法兰螺栓；将法兰螺栓的多角头设置在内多角套筒内，用内多角套筒夹紧法兰螺栓的多角头，锁紧卡盘；在车床尾座孔内设置尾座衬套，移动车床尾座，将螺栓杆的自由端伸入到所述的尾座衬套的内孔中，所述螺栓杆的自由端与所述尾座衬套的内孔间隙配合连接，锁紧车床尾座进行车削加工。

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