CN103962656B - 无侧隙定心自动补偿定位装置及其方法 - Google Patents

Abstract

<b>无侧隙定心</b><b>自动补偿定位装置及其方法，该装置包括，固定座，其上具有凹球面；调整垫块，具有与凹球面配合的凸球面、以及受压平面；连接盘，其上轴向活动的穿接有至少两个定位顶杆，且定位顶杆的一端顶压于受压平面、另一端由连接盘远离固定座的端面穿出顶顶压于工件的前端面；安装在连接盘上且与连接盘同轴的密珠轴承；定心棒，其包括一插装在密珠轴承内的插入部以及一锥状部，该锥状部的直径由与插入部衔接的一端向着远离插入部的一端逐渐增大；至少两个锁紧组件；用于顶压定心棒的机床尾座顶尖。本发明的装置，只需要一次装夹就能完成工件的内孔定心，确保工件的端面与其内孔垂直，因此，无需校端面，提高了内孔定心的效率。</b>

Description

无侧隙定心自动补偿定位装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种无侧隙定心自动补偿定位装置以及工件内孔定心、端面定位方法。

背景技术

高精度的齿轮在成型后通常是先进行热处理，然后进行磨齿，用以消除热处理加工后产生的变形，提高齿轮的精度。在磨齿之前，需要在齿轮上加工一个基准孔，再以该基准孔定位磨削齿轮的齿圈。目前，普遍采用的内孔定心方法是采用三抓卡盘夹住外圆定心，通过校内孔和端面来加工内孔，此方法在装夹时端面校准难度较大，安装的精度较差，一般还需要利用千分表来校准端面，耗费的时间较大，同时，卡盘夹紧齿轮外圆由于夹紧力不易掌握，容易导致被加工的孔出现圆度误差超差，尤其是针对一些薄片齿轮，由于圆度超差，其内孔的精度会大大降低。也有一些齿轮加工过程中内孔定心是采用专用的夹具来实现的，其以齿轮的分度圆来定位并夹紧，但是，由于不同的齿轮的分度圆尺寸不同，每个不同尺寸的齿轮在加工时均需要配备不同的夹具，对于小批量多品种的生产厂家而言，夹具成本相对较高，增加了生产成本，此外，这种方法对于薄片齿轮的加工而言，也会导致圆度超差而引起的内孔精度无法精确控制。

以上两种内孔定心方法的缺陷不仅出现在齿轮磨齿加工过程中，还出现在其他一些工件的加工过程中，例如法兰内孔的定心等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种无侧隙定心自动补偿定位装置，其无需校端面，避免加工内孔圆度超差，即能够简化工件内孔定心过程，又能够提高精度。

本发明的目的之二在于提供一种工件定心方法。

为实现上述目的一，本发明采用如下技术方案：

无侧隙定心自动补偿定位装置，包括，

固定座，该固定座上设置有一开口位于固定座侧面凹槽，该凹槽的内壁形成一凹球面；

嵌置在凹槽内部的调整垫块，该调整垫块具有与凹球面以贴合的方式配合的凸球面、以及与凸球面正对的受压平面，凸球面的直径小于或等于凹球面的直径；

固定连接在固定座上位于凹球面开口一侧的连接盘，该连接盘的中心轴线与凹球面的回转轴线重合，该连接盘上沿其轴向活动的穿接有至少两个定位顶杆，该至少两个定位顶杆绕连接盘的中心轴线圆周阵列，且定位顶杆的一端顶压于受压平面、另一端由连接盘远离固定座的端面穿出顶顶压于工件的前端面；

安装在连接盘上且与连接盘同轴的密珠轴承；

与连接盘同轴的定心棒，其包括一插装在密珠轴承内且与密珠轴承内孔紧配合的插入部以及一穿接于工件内孔中的锥状部，该锥状部的直径由与插入部衔接的一端向着远离插入部的一端逐渐增大，锥状部远离插入部的端面有一定心用的中心孔；

绕连接盘的中心轴线圆周阵列的至少两个锁紧组件，锁紧组件一端固定连接于连接盘，另一端具有一个顶压于工件后端面的顶压部；

用于插入中心孔并向定心棒施加一个朝向插入部的轴向压力的机床尾座顶尖。

定心棒插入部与密珠轴承过盈配合，锥状部的表面与工件内孔接触配合，机床尾座顶尖顶压定心棒用以实现工件的无侧隙定心。工件的中心线与定心棒的轴线重合，定心棒可在工件夹紧后被取出。工件被夹紧时，调整垫块在凹球面内转动以自动补偿定位面，且工件的两端面分别被定位顶杆和锁紧组件顶压夹持，实现工件端面自动定位和夹紧。

锁紧组件包括压板、与连接盘中心轴线平行的双头螺柱以及锁紧螺母，双头螺柱的一端以螺纹配合的方式固定于连接盘、另一端由压板穿出，锁紧螺母螺接在双头螺柱穿出压板的部分，顶压部为设置在压板内边缘靠近工件后端面一侧的凸起部。

锁紧组件还包括与双头螺柱平行的支撑螺柱，该支撑螺柱的一端以螺纹配合的方式固定于连接盘、另一端顶压于压板的外边缘。

定位顶杆的表面设置有沿其长度方向延伸的限位槽，连接盘上固定有一插装在限位槽内的限位螺钉。

为实现上述目的二，本发明采用如下技术方案：

采用上述无侧隙定心自动补偿定位装置实现工件内孔定心的方法，其包括如下步骤：

A、将定心棒插入到工件的内孔中，使定心棒上的锥状部的外周缘与工件的内孔接触，并将定心棒锥状部前端的插入部插装在固定于连接盘上的密珠轴承的内孔中，且使插入部与密珠轴承的内孔紧配合，使工件位于连接盘的后端面；

B、利用施力单元对定心棒远离插入部的一端施加轴向顶压力以锁紧定心棒，并使工件的前端面顶压活动穿接在连接套中的定位顶杆，定位顶杆的前端顶压调整垫块的受压平面，使调整垫块与受压平面相对的凸球面与固定座上的凹球面紧密贴合；

C、调整锁紧组件，使工件被锁紧于锁紧组件和定位顶杆之间，调整垫块的凸球面在固定座的凹球面转动，其转动的角度自动补偿工件前端面的倾斜度，完成工件端面的自动定位和夹紧。

在步骤C之后，还需要进入如下步骤：

步骤D、退出尾座顶尖，将定心棒由密珠轴承的内孔拔出。

本发明的有益效果在于：

相比于现有技术，本发明的无侧隙定心自动补偿定位装置以及方法，只需要一次装夹就能够完成工件的内孔定心，其在工件的端面定位支撑并且自动补偿，确保工件的端面与其内孔垂直，因此，无需校端面，提高了内孔定心的定心精度和装夹效率；由于是在工件的两端夹持工件，避免了径向力的作用，从而避免了工件加工完拆卸后内孔变形问题，确保了加工精度，并且提高工件的装夹效率，在用于不同尺寸工件的内孔定心时，只需要更换相应直径的定心棒即可，一个装置就能够针对不同尺寸工件的内孔定心。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：10、固定座；11、凹槽；20、连接盘；21、定位顶杆；211、限位槽；22、限位螺钉；30、调整垫块；40、密珠轴承；50、定心棒；51、插入部；52、锥状部；53、承压面；60、机床尾座顶尖；70、锁紧组件；71、压板；711、顶压部；72、双头螺柱；73、锁紧螺母；74、支撑螺柱；80、工件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，为本发明的一种无侧隙定心自动补偿定位装置，其包括固定座10、调整垫块30、连接盘20、密珠轴承40、定心棒50、两个锁紧组件70以及机床尾座顶尖60，其中，固定座10为整个定心装置的安装基础，在固定座10的后端面设置有一凹槽11，该凹槽11的内部为一凹球面，凹球面的直径为R；调整垫块30嵌置在凹槽11中，该调整垫块30的前端面为一与凹球面以贴合的方式配合的凸球面，凸球面的直径为r，其中r小于R，调整垫块30的后端面形成一个受压平面；固定座10的后端面上连接有一连接盘20，该连接盘20的中心轴线与凹球面的回转轴线重合，连接盘20上沿其轴向活动的穿接有两个定位顶杆21，该两个定位顶杆21相对设置，即是绕连接盘20的中心轴线圆周阵列，定位顶杆21的一端顶压于受压平面、另一端由连接盘20的后端面（即远离固定座10的一端面）穿出，并且定位顶杆21穿出连接盘20的端面顶压于工件80的前端面。连接盘20内部开设有一轴孔，密珠轴承40安装在轴孔内部，且密珠轴承40与连接盘20同轴。定心棒50与连接盘20同轴，该定心棒50包括位于其前端的插入部51以及一锥状部52，其中，插入部51用于插入到密珠轴承40的内孔中，并且插入部51的表面与密珠轴承40内部的钢珠紧配合，锥状部52连接于插入部51的后端部，该锥状部52用于穿接在工件80的内孔中，锥状部52的直径由前至后逐渐的增大，锥状部52的后端面形成一个承压面53，承压面53上具有一定心用的中心孔。机床尾座顶尖60用于在转动机床尾座套筒后插入到承压面53上的中心孔内，对承压面53施加一个朝向前端（即朝向插入部51）的压力，使插入部51能够插入到密珠轴承40的内孔中，并且使锥状部52能够与工件80的内孔紧密配合。两个锁紧组件70绕连接盘20的中心轴线圆周阵列，锁紧组件70一端固定连接在连接盘20上，另一端形成一个顶压部711，当调整锁紧组件70至锁紧状态时，顶压部711将工件80的后端面顶紧，使工件80被锁紧在定心装置上。

锁紧组件70具体的是包括压板71、与连接盘20中心轴线平行的双头螺柱72以及锁紧螺母73，双头螺柱72的前端与连接盘20螺接、前端由压板71穿出，锁紧螺母73螺接在双头螺柱72穿出压板71的部分。旋紧锁紧螺母73，即可将压板71向前顶压，顶压部711位于压板71内边缘靠近工件80后端面的一侧，并且该顶压部711是设置在压板71表面的一个凸起部，凸起部顶压工件80的面为弧形面，从而可以尽量的减小压板71与工件80的接触面积，不会影响工件80的安装角度。此外，为了使得压板71内边缘和外边缘平衡，使压板71始终保持与连接盘20的径向截面平行，增加工件80定心的精确度，上述的锁紧组件70还包括有一与双头螺柱72平行的支撑螺柱74，支撑螺柱74的一端螺接在连接盘20上、另一端顶压于压板71的外边缘，在拧紧锁紧螺母73后，支撑螺柱74向后顶压压板71的外边缘，工件80则向后顶压压板71的下边缘，从而能够有效的防止压板71偏摆，为了进一步增加精度，可以将支撑螺柱74顶压压板71的一端设置成弧形表面。

本发明的在实际使用时，将定心棒50锥状部52外部的锥面插装在工件80的内孔中，在机床尾座顶尖60顶紧定心棒50使得工件80被卡紧在锥状部52和定位顶杆21之间后，锥状部52外部的锥面与工件80的内孔线接触，由于密珠轴承40能够确保定心棒50与连接盘20具有较高的同轴度，因此，就能够确保工件80与连接盘20具有较高的同心度。此外，在调整锁紧组件70至锁紧状态时，由于工件80的前端面顶紧定位顶杆21，则两个定位顶杆21穿出连接盘20的长度不同，以工件80前端面由下至上逐渐向后倾斜为例，则此时，上部的定位顶杆21穿出连接盘20的长度要大于下部定位顶杆21穿出连接盘的长度，在此种状态下，两定位顶杆21会促使调整垫块30在凹槽11内部转动，调整垫块30的后端的受压平面则会由下至上逐渐向前倾斜，从而自动的补偿工件80的轴线与工件80前端面的夹角余量，最终完成工件80内孔的定心。

本发明的内孔定心装置，只需要一次装夹就能够完成工件的内孔定心，其端面定位支撑并且自动补偿，确保工件的端面与其内孔垂直，因此，无需校端面，提高了内孔定心的效率；由于是在工件的两端夹持工件，从不会出现加工孔圆度超差的问题，并且提高工件的装夹效率，在用于不同尺寸工件的内孔定心时，只需要更换相应直径的定心棒50即可，一个装置就能够针对不同尺寸工件的内孔定心。

此外，为了防止定位顶杆21从连接盘20中脱离，可以在定位顶杆21上设置一个沿其长度方向延伸的限位槽211，连接盘20上固定有插装在限位槽211内的限位螺钉22。

本发明中，定位顶杆21和锁紧组件70的数量可以是依据整个定心装置的尺寸或工件的尺寸进行设置，例如，工件尺寸较大时，可以设置数量较多的定位顶杆21和锁紧组件70，但是，必须保证这些定位顶杆21和锁紧组件70是绕着连接盘20的中心轴线圆周阵列的，以确保受力均匀。上述的凹球面和凸球面的直径也可以是相等，即R等于r。

本发明的采用上述的无侧隙定心自动补偿定位装置实现工件内孔定心的方法包括如下步骤：

A、将定心棒50插入到工件的内孔中，使定心棒50上的锥状部52的外周缘与工件的内孔接触，并将定心棒50锥状部52前端的插入部51插装在固定于连接盘20上的密珠轴承40的内孔中，使定心棒50的插入部51与密珠轴承40的内孔紧配合，确保定心棒50与连接盘20的同轴度，并且使工件80位于连接盘20的后端面；

B、转动机床的尾座套筒，使机床尾座顶尖60对定心棒50远离插入部51的一端施加轴向顶压力以锁紧定心棒50，并使工件的前端面顶压活动穿接在连接套20中的定位顶杆21，定位顶杆21的前端顶压调整垫块30的受压平面，使调整垫块30与受压平面相对的凸球面与固定座10上凹槽11的凹球面紧密贴合；

C、调整锁紧组件70，使工件被锁紧于锁紧组件70和定位顶杆21之间，调整垫块30的凸球面在固定座10凹槽11的凹球面内转动，其转动的角度自动补偿工件前端面的倾斜度，完成工件内孔的定心。

此外，如果需要直接在机床上加工工件的内孔，退出尾座顶尖，直接将定心棒50从密珠轴承40的内孔中拔出即可。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.无侧隙定心自动补偿定位装置，其特征在于，包括，

固定座，该固定座上设置有一开口位于固定座侧面凹槽，该凹槽的内壁形成一凹球面；

嵌置在凹槽内部的调整垫块，该调整垫块具有与凹球面以贴合的方式配合的凸球面、以及与凸球面正对的受压平面，凸球面的直径小于或等于凹球面的直径；

固定连接在固定座上位于凹球面开口一侧的连接盘，该连接盘的中心轴线与凹球面的回转轴线重合，该连接盘上沿其轴向活动的穿接有至少两个定位顶杆，该至少两个定位顶杆绕连接盘的中心轴线圆周阵列，且定位顶杆的一端顶压于受压平面、另一端由连接盘远离固定座的端面穿出顶顶压于工件的前端面；

安装在连接盘上且与连接盘同轴的密珠轴承；

与连接盘同轴的定心棒，其包括一插装在密珠轴承内且与密珠轴承内孔紧配合的插入部以及一穿接于工件内孔中的锥状部，该锥状部的直径由与插入部衔接的一端向着远离插入部的一端逐渐增大，锥状部远离插入部的端面有一定心用的中心孔；

绕连接盘的中心轴线圆周阵列的至少两个锁紧组件，锁紧组件一端固定连接于连接盘，另一端具有一个顶压于工件后端面的顶压部；

用于插入中心孔并向定心棒施加一个朝向插入部的轴向压力的机床尾座顶尖。

2.如权利要求1所述的无侧隙定心自动补偿定位装置，其特征在于，定心棒插入部与密珠轴承过盈配合，锥状部的表面与工件内孔接触配合，机床尾座顶尖顶压定心棒用以实现工件的无侧隙定心。

3.如权利要求1所述的无侧隙定心自动补偿定位装置，其特征在于，工件被夹紧时，调整垫块在凹球面内转动以自动补偿定位面，且工件的两端面分别被定位顶杆和锁紧组件顶压夹持，实现工件端面自动定位和夹紧。

4.如权利要求1所述的无侧隙定心自动补偿定位装置，其特征在于，工件的中心线与定心棒的轴线重合，定心棒可在工件夹紧后被取出。

5.采用权利要求1所述无侧隙定心自动补偿定位装置实现工件内孔定心的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将定心棒插入到工件的内孔中，使定心棒上的锥状部的外周缘与工件的内孔接触，并将定心棒锥状部前端的插入部插装在固定于连接盘上的密珠轴承的内孔中，且使插入部与密珠轴承的内孔紧配合，使工件位于连接盘的后端面；

B、利用施力单元对定心棒远离插入部的一端施加轴向顶压力以锁紧定心棒，并使工件的前端面顶压活动穿接在连接套中的定位顶杆，定位顶杆的前端顶压调整垫块的受压平面，使调整垫块与受压平面相对的凸球面与固定座上的凹球面紧密贴合；

C、调整锁紧组件，使工件被锁紧于锁紧组件和定位顶杆之间，调整垫块的凸球面在固定座的凹球面转动，其转动的角度自动补偿工件前端面的倾斜度，完成工件端面的自动定位和夹紧。

6.如权利要求5所述的工件内孔定心的方法，其特征在于，在步骤C之后，还需要进入如下步骤：

步骤D、退出尾座顶尖，将定心棒由密珠轴承的内孔拔出。