CN1040946A - 超高精度定位器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工件或刀具的定位装置。该定位装置的定心体是由圆周分布的弹性齿爪组成，齿爪的端部的凸台台面为定心基准。齿爪的根部可设有半圆弧槽以增加齿爪的弹性。本发明具有多种变化，可适应工件或刀具不同定位需要，也可直接用于分度盘分度定位。凡以平面和垂直于该平面的孔或轴为定位基准的定位场合，均可使用。本发明有效地克服了常规定位器使用中不可避免的配合间隙，获得超高精度的定位效果，提高产品质量，降低机加工废品率。

Description

本发明涉及一种工件或刀具的定位装置，特别是一种定心定位装置。

定位销是一种常用定位装置，这种定位装置的定位误差来自几个方面，一是定位销与装卡具之间的定位误差，二是定位销与工件、刀具之间的定位误差，还有定位销自身的形位公差。由于加工或使用方面的原因。孔、轴间配合间隙存在相当的允差，致使定位销定位销定位误差较大，不能消除。例如当定位销用于双孔定位时，基准孔中心连线的角向定位误差tgα＝（△₁max+△₂max）/2L，式中△₁max和△₂max分别为圆柱销、削边销与基准孔最大间隙，L为两基准孔的中心距，显然△₁max和△₂max必须保证一定的允差。上述误差计算还不包括定位器自身的制造误差在内。

三爪卡盘是一种广泛应用的定心卡盘，由于卡盘另件的制造误差和配合间隙，特别是夹紧与定位合成一体的结构，使三爪卡盘的定心误差很大，众所周知在三爪卡盘上进行工件倒头加工，找正一分困难。其它各种定心机构，例如浮动锥形自动定心机构，均存在无法避免的定位误差。工件和刀具的定位误差是影响机械工业产品质量的重要因素，也是造成大量机加工废次品的直接原因。

本发明的目的就是针对现有定位装置的上述不足而提供一种以圆孔和一平面作定位基准的超高精度定位器。这位定位器能最大限度消除因孔，轴配合间隙所造成的定位误差。

上述目的是这样实现的。在定位器上采用一种弹性齿爪定心体取代常规刚性的内圆或外圆定心体，旨在避免圆轴、孔的间隙而造成的定位误差。弹性齿爪定心体的基本结构是若干个圆周分布的齿爪自定位器盘体沿轴向伸出，齿爪的根部与盘体相连接，齿爪的端部沿径向有一凸台，所有凸台一律向外或一律向内，组成一个弹性齿爪定心体的所有齿端凸台台面处于同一外圆柱面或同一个内圆柱面上。

为增加齿爪的弹性，在每一根齿爪的根部附近可加工出一个半圆弧槽，该半圆弧槽的中心线至齿根的距离为齿爪高的1/6-1/3，处于同一齿爪齿端凸台的另一侧。

根据定位器使用需要，一种全圆周弹性齿爪定心体，其齿爪的形状完全相同，依圆周均匀分布，数量不少于3个。一般为6-24个，齿爪数多，定位精度高，但加工工艺复杂。

这类定位器用于外圆定位时，即齿端凸台沿径向外凸时，定心体的中央可插入一个导向防护器，导向防护器与盘体相连接，其形状可有以下两种形式：

1、圆台型导向防护器，其端部为圆台，圆台底圆直径介于齿爪凸台外圆直径和齿端外径直径之间，身部为圆柱体，柱面与齿爪间留有间隙。

2、星型导向防护器，其外形为花键轴状柱体，键处于两齿爪之间，键的外圆名义直径与定心体凸台面直径相同，取负公差，键槽与齿爪间留有间隙。这种导向防护器特别适用于小型定心体的插入导向和齿爪的保护。

另一种定心体为局部圆周定位的弹性齿爪定心体，其作用类似常规的削边销。这种定心体的齿爪在圆周上对称分布，集中在两个对称扇形柱体内。这类是定心体也可配设一个导向防护器，与用于全圆周定位器的导向防护器一样可以具有两种不同形状，一种是圆台型，一种是星型。不同之处是用于局部圆周定心体的圆台型导向防护器，在没有齿爪的扇形柱体内，削去部分圆台外缘;用于局部圆周定心体的星型导向防护器，在没有齿爪的扇形柱体内，不具有键状凸起。

本发明具有多种变化，以适应不同定位需要。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1-3显示弹性齿爪定心体的三种基本结构，依次为全圆周外圆定心体，全圆周内圆定心体和部分圆周定心体。

图4是图3的顶视图。

图5为具有导向防护体的同轴双定心体定位器。

图6为具有导向防护体的单定心体定位器顶视图。

图7-8为带有星型导向防护器定位器的顶视图，分别用于全圆周定心体和局部圆周定心体。

图9为双基准孔定位器。

图10为定位器在车床上应用实施例。

参见图1-3。盘体4、8、12上设有若干齿爪1、5、9。图1所示定心体是靠凸台2的台面外圆定位，齿爪1依圆周均布，半圆弧槽3开在齿爪1内侧。图2中定心体是靠凸台6的台面内圆定位，半圆弧槽7开在齿爪5外侧。图3定心体的齿爪9在圆周上对称分布，集中在两个对称扇柱体内，凸台10设在齿爪9外侧，半圆弧槽11开在齿爪9内侧。图4为图3的顶视图，显示齿爪9的对称分布状况。

图5中盘体13上下各设有一个定心体16，17，两个定心体16，17同轴。这是一种应用最广泛的定位器。根据应用需要，用于定位器自身定位的下定心体17可以是本发明提供的外圆或内圆全圆周定心体，也可以是常规圆柱定心体或锥形定心体;上定心体16可以是图1-3中的任一种。本图显示的上定心体16是外圆全圆周定心体，中央设有圆台型导向防护体18，依靠导向防护体18顶端圆台的作用使定位器的齿爪在使用时不易受损，又可在定心体16插入基准孔时起导向作用。当下定心体17也是弹性齿爪定心体时，定位器具有特别高的定位精度，因为这种定位器同时避免了装卡具对定位器及工件对定位器的配合间隙。

在定位器不需经常更换，并且允许调整的场合，可使用图6所示的单定心体定位器。盘体19上孔20用于定位器自身固定，螺孔15用于平面支承块的固定。定心体21可用图1-3中任何一种弹性齿爪定心体，这里显示的是局部圆周定心体，中央还设有圆台型导向防护器22，该导向防护器的圆台的非定位部位削去部份外缘。

对于直径较小的定心体，可选星型导向防护器，如图7，8所示。图7为用于全圆周定位的星型导向防护器顶视图，键凸23的外圆略小于齿爪26凸台的外径，槽底24与齿爪26之间留有间隙，中间通孔用螺栓25与盘体连接。图8为用于局部圆周定心体的星型导向防护器的顶视图。键凸27处于对称分布的齿爪28之间，而在设有齿爪的部位，则无键凸。

双基准孔定位利用本发明可取得超高精度定位效果，如图9所示。因为两个定位器29，30依靠各自的定心体31，32保证定位器29，30对装卡具33的定位精度，而工件34的基准孔依靠弹性齿爪定心体35，36保证对定位器的定位精度，这里定心体36为局部圆周定心体。定心体31，32可以是一般圆柱体，也可以用本发明提供的全圆周弹性齿爪定心体，使用后者可以保证更高的定位精度。这种双基准孔定位器能大幅度提高基准孔中心线角向定位精度。

图10是本发明在车床卡盘上应用实施例，过渡盘37与机床主轴连接，夹具体38与过渡盘37连接，定位器的定心体39插入夹具体38中心孔中，另一定心体40用于工件41定心，盘体42上设有通孔和螺孔，用于盘体42与夹具体38的连接以及定位垫块43的固定。工件41的夹紧力垂直于盘体37。使用这种装置即使对工件41进行倒头操作，仍能保证较高的同心度。

本发明在以平面和与平面垂直的孔或轴为基准的工件和刀具的定位场合均能使用。这种定位器的制造和热处理采用常规技术，可制成标准系列产品，也可以制成专用定位器。在汽车和拖拉机摩擦离合器基座花键孔拉削加工使用本发明技术，加工成的花键孔轴线与基准端面的垂直度误差为0.005-0.01mm，而常规工艺的误差为0.05mm。试验表明本发明效果突出，完全可应用于生产。

Claims (7)

1、一种工件或刀具的定位器，由盘体和定心器组成，定心体的轴线与盘体基准平面垂直，其特征在于所述的定位器至少设有一个弹性齿爪定心体，该定心体由若干个圆周分布的轴向齿爪组成，齿爪的根部与盘体相连，齿身自盘体沿轴向伸出，齿端部位沿径向向外或向内有一凸台，组成一个设定心体的所有齿爪的齿端凸台台面处于同一个外圆柱面或同一个内圆柱面上。

2、根据权利要求1所述的定位器，其特征是所述齿爪的根部设有圆弧槽，该槽的中心线至齿轮的距离为齿爪高的1/6-1/3，处于同一齿爪齿端凸台的另一侧。

3、根据权利要求1或2所述的定位器，其特征是所述的定位器至少设有一个全圆周弹性齿爪定心体，组成该定心体的齿爪形状完全相同，依圆周均匀分布，数量不少于3个。

4、根据权利要求1或2所述的定位器，其特征是所述的定位器设有一个局部圆周弹性齿爪定心体，组成该定心体的齿爪在圆周上对称分布，集中在两个对称的扇形柱体内。

5、根据权利要求1或2所述的定位器，其特征是所述的盘体上具有紧固定位器的通孔和固定平面支承块的螺纹孔。

6、根据权利要求3所述的定位器，其特征是所述的全圆周弹性齿爪定心体还设有一个导向防护器，所述的定心体的齿端凸台是沿径向外凸的，所述的导向防护器安置在定心体中央，底部与盘体相连接，其形状是顶部为一个圆台，圆台的底圆直径介于齿端外圆直径和凸台面外圆直径之间，身部为一圆柱体，圆柱面与齿爪间留有间隙，或者其形状是一个花键轴状柱体，键处于两齿爪之间，键的外圆名义尺寸与定心体凸台面相同，取负公差，键槽与齿爪间留有间隙。

7、根据权利要求4所述的定位器，其特征是所述的局部圆周弹性齿爪定心体还设有一个导向防护器，该导向防护器安置在定心体中央，底部与盘体相连接，其形状是顶部为削边圆台，身部是圆柱体，圆柱面与齿爪间留有间隙，圆台底圆直径介于凸台圆外圆直径和齿端外径之间，在没有齿爪分布的对称扇形柱体内，削去部分圆台外周，或者其形状是一个花键轴状柱体，键设在齿爪之间，键的外圆名义尺寸与定心体凸台面相同，取负公差，键槽与齿爪间留有间隙，在无齿爪分布的圆周部分不具有键凸起。

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