CN103252514A - 车床上的胀式夹具和加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种车床上的胀式夹具和加工方法，在车床上加工零件时的夹持通常都是从外向内夹紧，但在加工精度和同轴度要求较高、外圆锥形且无圆柱面，不算长的薄壁零件，当一端加工完成后需要加工另一端时，采用通用夹具夹持力度低，易变形，无法满足要求。本发明提供一种车床上的胀式夹具和加工方法，在加工精度和同轴度要求较高、内径较小、外圆锥形或角形且无圆柱面，不长的薄壁零件时，当零件的一端加工完成后需要加工另一端时，采用胀式夹具加工。将巳加工零件的孔套入胀式夹头上，夹紧时夹具圆周均匀地向外张开，胀紧需要加工零件的内径实施车削加工，加工完成后松开夹具，胀式夹头弹性收缩，轻松取下已加工零件。
Description
技术领域
本发明涉及零件在车床上加工用夹具的设计与制造。通常夹具都是从外向内夹紧被加工工件，但某些以孔为中心不能采用外夹式时，需要胀式夹具进行加工。
背景技术
在车床上加工时，零件的夹持通常都是从外向内夹紧，但是如有加工精度和同轴度要求较高、外圆锥形且无圆柱面，不算长的薄壁零件，当零件的一端加工完成后需要加工另一端时，采用通用夹具夹持力度低，易变形，同轴度不好控制，无法满足要求。市场上虽已出现胀式夹头，但不能满足孔径较小壁薄的特殊零件之加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种车床上的胀式夹具和加工方法，在加工精度和同轴度要求较高、内径较小、外圆锥形或角形且无圆柱面，不算太长的薄壁零件时，当零件的一端加工完成后需要加工另一端时，采用胀式夹具加工。将巳加工零件的孔套入胀式夹头上，夹紧时夹具圆周均匀地向外张开，胀紧需要加工零件的内径实施车削加工，加工完成后松开夹具，胀式夹头弹性收缩，轻松取下已加工零件。
本发明的技术方案有二个，其中方案一适用于加工孔径较小而短的零件，方案二适用于加工相对于孔径较大的零件，其分别如下：
方案一：
1、一种车床上的胀式夹具和加工方法，在图1中，由轴套、拉杆、弹簧、胀式夹头、松紧螺钉、调节螺母、螺母等组成，其特征在于：将弹簧、拉杆分别置于轴套内，把胀式夹头螺纹旋入轴套，轴套装入车床主轴孔内，使胀式夹头颈部与车床主轴内锥孔端吻合，轴套另一端螺纹露出车床主轴尾端，旋入螺母并紧固。从胀式夹头端的喇叭口内把松紧螺钉旋入拉杆端部内螺纹并紧固；调节螺母旋入拉杆尾部螺纹用来调节胀式夹头的夹紧程度，调节确当后把锁母与调节螺母锁定。利用车床原有的手动夹紧机构进行操作，实施零件的夹紧或松开作业。
2、本发明适用于各种车床上使用，只要把拉杆直接与车床原有的气动或电动夹紧机构连接起来就可以进行操作使用。
3、所述胀式夹头，在图2中，其一端为外螺纹与轴套配合，内部有大孔深入并过渡到较小一些的孔与拉杆配合；外圆一定长度后过渡到大外圆形成夹头颈部，颈部圆锥度大于车床主轴内圆锥度；前端为夹持部分，其根部为圆形槽，向外延伸一段台阶为夹头的轴向定位面，再向外延伸至端面是夹持面；端面内部是喇叭口并向内接通；夹持部分对准中心切割成2～6等分，长度至其根部圆形槽内与过渡小孔接通。
4、所述松紧螺钉，在图4中，其螺纹与拉杆端部内螺纹配合并过渡到头部，其过渡圆锥度略大于喇叭口锥度。
5、胀式夹头的加工方法是：
(1)采用圆棒料在车床上分别加工外圆、颈部圆锥、螺纹，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，总长放加工余量割断；
(2)将已完成上述(1)所加工的零件旋入轴套，轴套装入车床主轴孔内，使胀式夹头颈部与车床主轴锥孔端吻合，轴套4另一端露出车床主轴尾端，旋入螺母并紧固。根据所需要加工零件的情况和特性进行设计之胀式夹头的夹持直径、夹持长度、定位面、喇叭口等尺寸、要求后，在本车床上加工完成；
(3)拆下胀式夹头3，找准垂直夹头的中心切割成2～6等分，长度至其根部圆形槽内，在已切割的根部打过渡小孔。
方案二：
1、一种车床上的胀式夹具和加工方法，由轴套、拉杆、弹簧、中心支座、保护套、分合式夹头、弹性挡圈、内衬件、调节螺母、螺母所组成，其特征在于：将弹簧和拉杆分别置于轴套内，中心支座外面套上保护套，其外螺纹与轴套的内螺纹配合，轴套置于车床主轴内，使中心支座的颈部与车床主轴内锥孔端吻合；轴套另一端的外螺纹露出车床主轴尾端，旋入螺母并紧固。中心支座的尾部有孔向深度延伸，便于与拉杆动配合，前端有一圆锥芯，其锥度小于或等于60°；从头部至螺纹退刀槽处的圆周上分别设有三个与中心垂直的等宽、等分的能够分别容纳分合式夹头的槽与孔相通。分合式夹头有三等分合并组成，按顺序号圆周排列分别对号置于中心支座的槽内，将内衬件放入分合式夹头的内衬孔，并与拉杆的螺纹配合，中心支座前端的圆锥芯与分合式夹头内的受力点配合；在分合式夹头的弹簧槽内装入弹性挡圈，将分合式夹头抱在一起并处于收缩状态。调节螺母旋入拉杆尾部螺纹，调节胀式夹头的夹紧程度，调节确当后用锁母与调节螺母拼紧锁定。利用车床原有的手动夹紧机构进行操作。当夹紧时，夹紧机构带动调节螺母和拉杆以及分合式夹头同步后移，中心支座前端的圆锥芯顶住分合式夹头内的受力面使分合式夹头张开夹紧被加工零件。当夹紧机构前移时，夹紧机构和弹簧带动调节螺母和拉杆以及分合式夹头同步复位，使分合式夹上的弹性挡圈收缩松开被夹持的零件。如此反复，实施零件加工的夹紧或松开作业。
2、本发明适用于各种车床上使用，只要把拉杆直接与车床原有的气动或电动夹紧机构连接起来就可以进行操作使用。
3、在图7、图8、图9中所述中心支座，其尾部有孔向深度延伸，与拉杆动配合；颈部圆锥与主轴内圆锥端吻合，圆锥度大于车床主轴内锥度；前端有一圆锥芯，其锥度小于或等于60°；从头部开口至螺纹位置的圆周上分别设有三个与中心垂直的等宽、等分的能够分别容纳分合式夹头的槽与内孔相通。
4、所述分合式夹头有三等分组成，其后端内部有内衬孔安装内衬件，用来固定直径尺寸，以便外部螺纹与拉杆的内螺纹配合；小于内衬孔向内延伸至底部有受力面与夹紧外圆同轴，外圆有弹簧槽安装弹性挡圈；大外圆有一部分与保护套内径配合，并保持适当间隙。
5、所述内衬件是一个短轴，其外部为圆弧形。
6、所述中心支座，其加工方法是：
(1)采用圆棒料在车床上分别加工外圆、螺纹、颈部圆锥，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，总长放加工余量割断；
(2)将上述(1)已加工的一头旋入轴套内螺纹，穿入车床主轴内至莫氏锥孔端与中心支座颈部吻合，轴套另一端旋入螺母并与车床主轴紧固后，加工圆锥芯达到规定要求；
(3)利用分度头在立铣床上水平装夹，分别加工三个与中心垂直的等分、等宽能与分合式夹头配合的槽，其长度从头部开口至螺纹退刀槽处止，槽深以保持圆锥芯应有支撑和与分合式夹头配合后留有一定间隙为宜；
(4)分别在三个槽前部外侧便于识别的位置刻上顺序号；
(5)圆锥芯部淬火处理。
6、所述分合式夹头，其加工方法是：
(1)先按照图10加工成一个整体，保证受力面与夹持面和螺纹与内衬孔的同轴度和加工精度要求；
(2)在铣床上把分合式夹头圆周上三等分多余部分铣除，并保证分别三个剩余部分的宽度与中心支座槽宽的动配合精度要求；
(3)与中心垂直分三等分全部切割开来。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明结构简单易行，不改变车床原有的结构，夹持力均匀可靠。
2、同轴度高，不伤害零件的已加工面，操作方便。
3、重复装夹定位精度高，适合零件的批量生产。
附图说明
图1为方案一的车床上的胀式夹具结构图。
图2为图1中的胀式夹头剖面图。
图3为图2中胀式夹头的切割位置图。
图4为图1中松紧螺钉图。
图5为方案二的车床上的胀式夹具结构图。
图6为图5中方案二的车床上的胀式夹具中的A向视图。
图7为图5中的中心支座剖面图。
图8为图7中的中心支座A-A剖面图。
图9为图7中的中心支座B向视图。
图10为分合式夹头整体剖面图。
图11为图10中的胀式夹头C向视图。
图中：1、松紧螺钉 1-1、过渡圆锥 2、拉杆 3、胀式夹头3-1、夹持面 3-2、喇叭口 3-3、过渡小孔 3-4、夹头颈部3-5、螺纹 3-6、圆槽 3-7、定位面 3-8、夹持长度 4、轴套5、弹簧 6、螺母 7、调节螺母 8、锁母 9、手动夹紧机构10、车床主轴 11、分合式夹头 11-1、夹持面 11-2、受力面11-3、弹簧槽 11-4、大外圆 11-5、内衬孔 11-6、宽度12、弹簧挡圈 13、中心支座 13-1、圆锥芯 13-2、颈部圆锥13-3、螺纹尾部 13-4、槽宽 14、内衬件 15、保护套
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
方案一：
1、一种车床上的胀式夹具和加工方法，在图1中，由轴套4、拉杆2、弹簧5、胀式夹头3、松紧螺钉1、调节螺母7、螺母6等组成，其特征在于：将弹簧5、拉杆2分别置于轴套4内，把胀式夹头3螺纹旋入轴套4，轴套4装入车床主轴10孔内，使胀式夹头颈部3-4与车床主轴10内锥孔端吻合，轴套4另一端螺纹露出车床主轴10尾端，旋入螺母6并紧固。从胀式夹头3端的喇叭口3-2内把松紧螺钉1旋入拉杆2端部内螺纹并紧固；调节螺母7旋入拉杆2尾部螺纹用来调节胀式夹头3的夹紧程度，调节确当后把锁母8与调节螺母7锁定。利用车床原有的手动夹紧机构9进行操作，实施零件的夹紧或松开作业。
2、本发明适用于各种车床上使用，只要把拉杆2直接与车床原有的气动或电动夹紧机构连接起来就可以进行操作使用。
3、在图2中所述胀式夹头3，其一端为外螺纹与轴套4配合，内部有大孔深入并过渡到较小一些的孔与拉杆2配合；外圆过渡到大外圆形成夹头颈部3-4，夹头颈部3-4圆锥度大于车床主轴内圆锥度；前端为夹持部分，其根部为圆形槽3-6，向外延伸一段台阶为夹头的轴向定位面3-7，再向外延伸至端面是夹持面3-1；端面内部是喇叭口3-2并向内接通；螺纹、夹头颈部3-4与夹持面3-1、喇叭口3-2保持同轴度；夹持部分对准中心切割成2～6等分，长度至其根部圆形槽3-6内与过渡小孔3-3接通。
4、在图4中所述松紧螺钉1，其螺纹与拉杆2端部内螺纹配合并过渡到头部，其过渡圆锥1-1的锥度略大于喇叭口3-2的锥度。
5、胀式夹头3的加工方法是：
(1)采用圆棒料在车床上分别加工外圆、颈部圆锥3-4、螺纹，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，总长放加工余量割断；
(2)将已完成上述(1)所加工的零件旋入轴套4，轴套4装入车床主轴10孔内，使胀式夹头颈部3-4与车床主轴10锥孔端吻合，轴套4另一端露出车床主轴10尾端，旋入螺母6并紧固。根据所需要加工零件的情况和特性进行设计之胀式夹头3的夹持直径、夹持长度3-8、定位面3-7、喇叭口3-2等尺寸、要求后，在本车床上加工完成；
(3)拆下胀式夹头3，找准垂直夹头的中心切割成2～6等分，长度至其根部圆形槽3-6内，在已切割的根部打过渡小孔3-3。
方案二：
1、一种车床上的胀式夹具和加工方法，由轴套4、拉杆2、弹簧5、中心支座13、保护套15、分合式夹头11、弹性挡圈12、内衬件14、调节螺母7、螺母6所组成，其特征在于：将弹簧5和拉杆2分别置于轴套4内，中心支座13外面套上保护套15，其外螺纹与轴套4的内螺纹配合，轴套4置于车床主轴10内，使中心支座13的颈部圆锥13-2与车床主轴10内锥孔端吻合；轴套4另一端的外螺纹露出车床主轴10尾端，旋入螺母6并紧固。中心支座13的尾部有孔向深度延伸，便于与拉杆2动配合，前端有一圆锥芯13-1，其锥度小于或等于60°；从头部至螺纹尾部13-3的圆周上分别设有三个与中心垂直的等宽、等分的能够分别容纳分合式夹头11的槽与孔相通。分合式夹头11有三等分组成，按顺序号圆周排列分别对号置于中心支座13的槽宽13-4内，将内衬件14放入分合式夹头11的内衬孔11-5，并与拉杆2的螺纹配合，中心支座13前端的圆锥芯13-1与分合式夹头11内的受力面11-2配合；在分合式夹头11的弹簧槽11-3内装入弹性挡圈12，将分合式夹头11抱在一起并处于收缩状态。调节螺母7旋入拉杆2尾部螺纹，调节胀式夹头11的夹紧程度，调节确当后用锁母8与调节螺母7拼紧锁定。利用车床原有的手动夹紧机构9进行操作。当夹紧时，拉杆2和分合式夹头11同步向后拉，中心支座13前端的圆锥芯13-1顶住分合式夹头11内的受力面11-2使分合式夹头11张开夹紧被加工零件。当夹紧机构前移时，弹簧5带动拉杆2和分合式夹头11同步复位，使分合式夹11上的弹性挡圈12收缩，松开被夹持的零件。如此反复，实施零件加工的夹紧或松开作业。
2、本发明适用于各种车床上使用，只要把拉杆2直接与车床原有的气动或电动夹紧机构连接起来就可以进行操作使用。
3、在图7、图8、图9中所述中心支座13，其尾部有孔向深度延伸，与拉杆2动配合；颈部圆锥13-2与主轴10内圆锥端吻合，颈部圆锥13-2的锥度大于车床主轴内锥度；前端有一圆锥芯13-1，其锥度小于或等于60°；从头部开口至螺纹尾部13-3的圆周上分别设有三个与中心垂直的等宽、等分的能够分别容纳分合式夹头11的槽与内孔相通。
4、在图10、图11中所述分合式夹头11有三等分组成，分别在各自的明显位置上刻有顺序号，其后端内部有内衬孔11-5安装内衬件14，用来固定直径尺寸，以便外部螺纹与拉杆2的内螺纹配合；底部与小孔过渡有一小圆角的受力面11-2，受力面11-2与夹持面11-1的外圆保持同轴，外圆有弹簧槽11-3安装弹性挡圈12；大外圆有一部分与保护套15内径配合，并保持适当间隙。
5、所述内衬件14是一个短轴，其外部为圆弧形。
6、所述中心支座，其加工方法是：
(1)在图7中，采用圆棒料在车床上分别加工外圆、螺纹、颈部圆锥13-2，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，总长放加工余量割断；
(2)掉头加工圆锥芯13-1，将上述(1)已加工的一头旋入轴套2内螺纹，穿入车床主轴10内至莫氏锥孔端与颈部圆锥13-2吻合，轴套另一端旋入螺母并与车床主轴紧固后，加工圆锥芯13-1达到规定要求；
(3)在图8、图9中，利用分度头在立铣床上水平装夹，分别加工三个与中心垂直的等分、等宽能与分合式夹头11配合的槽宽13-4，其长度从头部开口至螺纹尾部13-3，槽深以保持圆锥芯13-1有足够支撑和与分合式夹头11配合后留有一定活动间隙为宜；
(4)分别在三个槽前部外侧便于识别的位置刻上顺序号；
(5)圆锥芯13-1部淬火处理。
6、所述分合式夹头11，其加工方法是：
(1)先按照图10加工成一个整体，保证受力面11-2与夹持面11-1和螺纹与内衬孔11-5的同轴度和加工精度要求；
(2)按照图11，在铣床上把分合式夹头11圆周上三等分多余部分铣除，并保证分别三个剩余部分的宽度11-6与中心支座13槽宽13-4的动配合精度要求；
(3)分别在三个各自的前方明显位置刻上顺序号；
(4)按照图11，与中心垂直三等分全部切割开来。
Claims (12)
1.一种车床上的胀式夹具和加工方法，由轴套4、拉杆2、弹簧5、胀式夹头3、松紧螺钉1、调节螺母7、螺母6等组成，其特征在于：将弹簧5、拉杆2分别置于轴套4内，把胀式夹头3的螺纹旋入轴套4，轴套4装入车床主轴10孔内，使夹头颈部3-4与车床主轴10内锥孔端吻合，轴套4另一端螺纹露出车床主轴10尾端，旋入螺母6并紧固；从胀式夹头3端的喇叭口3-2内把松紧螺钉1旋入拉杆2端部内螺纹并紧固；调节螺母7旋入拉杆2尾部螺纹用来调节胀式夹头3的夹紧程度，把锁母8与调节螺母7锁定。
2.根据权利要求1所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，其特征在于：胀式夹头3，一端为螺纹3-5与轴套4配合，内部有大孔深入并过渡到小一些的孔与拉杆2配合；外圆过渡到大外圆形成夹头颈部3-4，前端为夹持部分，其根部为圆形槽3-6，向外延伸一段台阶为夹头的轴向定位面3-7，再向外延伸至端面是夹持面3-1；端面内部是喇叭口3-2并向内接通；夹持部分对准中心切割成2～6等分，长度至其根部圆形槽3-6内与过渡小孔3-3接通。
3.根据权利要求2所述一种胀式夹头3，其特征在于：夹头颈部3-4圆锥度大于车床主轴内圆锥度，螺纹3-5、夹头颈部3-4与夹持面3-1、喇叭口3-2保持同轴度。
4.根据权利要求1所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，其特征在于：所述松紧螺钉1，螺纹过渡到头部，其过渡圆锥1-1的锥度略大于喇叭口3-2的锥度。
5.根据权利要求1所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，方案二由轴套4、拉杆2、弹簧5、中心支座13、保护套15、分合式夹头11、弹性挡圈12、内衬件14、调节螺母7、螺母6等所组成，其特征在于：将弹簧5和拉杆2分别置于轴套4内，中心支座13外面套上保护套15，其外螺纹与轴套4的内螺纹配合，轴套4置于车床主轴10内，使中心支座13的颈部圆锥13-2与车床主轴10内锥孔端吻合；轴套4另一端的外螺纹露出车床主轴10尾端，旋入螺母6并紧固。
6.根据权利要求5所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，其特征在于：中心支座13的尾部有孔向深度延伸，与拉杆2动配合，前端有一圆锥芯13-1，其锥度小于或等于60°；从头部至螺纹尾部13-3的圆周上分别设有三个与中心垂直的等宽、等分的能够分别容纳分合式夹头11的槽与孔相通。
7.根据权利要求5所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，其特征在于：分合式夹头11有三等分组成，分别在各自的明显位置上刻有顺序号，其后端内部有内衬孔11-5安装内衬件14，用来固定直径尺寸，以便外部螺纹与拉杆2的内螺纹配合；底部与小孔过渡有一小圆角的受力面11-2，受力面11-2与夹持面11-1的外圆保持同轴，外圆有弹簧槽11-3；大外圆有一部分与保护套15内径配合，并保持适当间隙。
8.根据权利要求5所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，其特征在于：分合式夹头11按顺序号圆周排列分别对号置于中心支座13的槽宽13-4内，将内衬件14放入分合式夹头11的内衬孔11-5，并与拉杆2的螺纹配合，中心支座13前端的圆锥芯13-1与分合式夹头11内的受力面11-2配合；在分合式夹头11的弹簧槽11-3内装入弹性挡圈12，将分合式夹头11抱在一起并处于收缩状态。
9.根据权利要求5所述一种车床上的胀式夹具和加工方法，其特征在于：所述内衬件14是一个短轴，其外部为圆弧形。
10.根据权利要求2所述一种胀式夹头3，其特征在于：胀式夹头3的加工方法是：
(1)采用圆棒料在车床上分别加工外圆、颈部圆锥3-4、螺纹，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，总长放加工余量割断；
(2)将已完成上述(1)所加工的零件旋入轴套4，轴套4装入车床主轴10孔内，使胀式夹头颈部3-4与车床主轴10锥孔端吻合，轴套4另一端露出车床主轴10尾端，旋入螺母6并紧固。根据所需要加工零件的情况和特性进行设计之胀式夹头3的夹持直径、夹持长度3-8、定位面3-7、喇叭口3-2等尺寸、要求后，在本车床上加工完成；
(3)拆下胀式夹头3，找准垂直夹头的中心切割成2～6等分，长度至其根部圆形槽3-6内，在已切割的根部打过渡小孔3-3。
11.根据权利要求6所述一种中心支座13，其特征在于：中心支座13的加工方法是：
(1)采用圆棒料在车床上分别加工外圆、螺纹、颈部圆锥13-2，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，总长放加工余量割断；
(2)将上述(1)已加工的一头旋入轴套2内螺纹，穿入车床主轴10内至莫氏锥孔端与颈部圆锥13-2吻合，轴套另一端旋入螺母并与车床主轴紧固后，加工圆锥芯13-1达到规定要求；
(3)利用分度头在立铣床上水平装夹，分别加工三个与中心垂直的等分、等宽能与分合式夹头11配合的槽宽13-4，其长度从头部开口至螺纹尾部13-3，槽深以保持圆锥芯13-1有足够支撑和与分合式夹头11配合后留有一定活动间隙为宜；
(4)分别在三个槽前部外侧便于识别的位置刻上顺序号；
(5)圆锥芯13-1部淬火处理。
12.根据权利要求7所述一种分合式夹头，其特征在于：分合式夹头11的加工方法是：
(1)采用圆棒料在车床上分别加工外圆、螺纹，钻孔至深度，精镗孔至尺寸要求，保证受力面11-2与夹持面11-1和螺纹与内衬孔11-5的同轴度和加工精度要求；
(2)在铣床上利用分度头把分合式夹头11圆周上三等分多余部分铣除，并保证分别三个剩余部分的宽度11-6与中心支座13的槽宽13-4的动配合精度要求，保留螺纹部分不动；
(3)分别在三个各自的前方明显位置刻上顺序号；
(4)与中心垂直三等分全部切割开来。
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