CN104308732B - 用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置及定位夹紧方法 - Google Patents

Abstract

用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置，包括两个夹紧装置、鸡心卡箍和三点定位中心架，两个夹紧装置分别固定设置在磨床的主轴法兰相对于磨床的顶尖中心对称的两端，长轴的一端的中心孔与机床的顶尖顶紧，长轴与顶尖顶紧的一端外部套有鸡心卡箍，鸡心卡箍的两端分别与主轴法兰两端设置的夹紧装置卡接，长轴的另一端通过三点定位中心架支撑，实现对长轴的定位夹紧。并采用新的定位夹紧方法，使得定位夹紧装置完成上一个长轴内孔的磨削后，无需拆卸夹紧装置，进行下一个长轴内孔的磨削时，无需重新安装夹紧装置，节省了人力，缩短了定位夹紧时间，定位夹紧可靠，装夹方便，内孔加工精度和加工稳定性得到提高，极大的提高了磨削效率。

Description

用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置及定位夹紧方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及一种用于磨床磨削加工的工件定位夹紧装置及定位夹紧方法，具体涉及一种用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置及定位夹紧方法。

背景技术

随着机械零件加工技术的不断提高，磨削加工已经成为机械加工行业中常用的精加工手段，长轴内孔磨削是磨削加工的难点。长轴内孔在磨削加工过程中，一方面要保证长轴内孔和外圆的同轴度，另一方面要避免因为磨削热量的产生使长轴发生弯曲，从而影响加工精度。目前，对于长轴内孔的磨削加工，采用的方法是，用定位中心架支撑长轴的一端，在长轴的另一端套有两个卡箍，一个卡箍通过三个拉簧与磨床的主轴法兰连接，使长轴与磨床的顶尖处于顶紧状态，另一个卡箍设置在长轴与顶尖接触的一端，通过拨杆将主轴法兰的扭矩传递至此卡箍，从而驱动长轴转动。此方法采用的定位夹紧装置，每次磨削长轴前均需依次安装两个卡箍，并连接三个拉簧，磨削长轴结束后，需要依次卸掉拉簧和两个卡箍，劳动强度大，辅助时间长，从而导致工作效率低下，两个卡箍与长轴外圆过盈配合影响长轴外圆的表面质量。

因此，研制一种结构简单、定位可靠、装夹方便的长轴内孔磨削定位夹紧装置是完全必要的。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置及定位夹紧方法，本发明结构简单，定位夹紧可靠，装夹方便，内孔加工精度和加工稳定性得到提高，极大的提高了磨削效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

于长轴内孔磨削的定位夹紧装置，包括：顶尖、主轴法兰、两个夹紧装置、鸡心卡箍、长轴、三点定位中心架；两个夹紧装置分别固定设置在磨床的主轴法兰相对于磨床的顶尖中心对称的两端，长轴的一端的中心孔与机床的顶尖顶紧，长轴与顶尖顶紧的一端外部套有鸡心卡箍，鸡心卡箍的两端分别与主轴法兰两端设置的夹紧装置卡接，长轴的另一端通过三点定位中心架支撑，实现对长轴的定位夹紧。

所述的夹紧装置包括支架、支架座、圆柱销、楔形摆杆和弹簧，支架设置为倒L形结构，在倒L形结构支架的水平端设置有通孔，在支架的垂直端设置有若干个螺纹孔，支架的通孔通过圆柱销与楔形摆杆转动连接，弹簧的两端分别通过固定设置在支架和楔形摆杆上的弹簧挂钩与支架和楔形摆杆挂接，支架和支架座通过短螺栓固定连接，支架座通过长螺栓与磨床的主轴法兰固定连接。

所述的鸡心卡箍包括夹持部分和顶紧部分，夹持部分的一端设置为鸡心形状的中空结构，在鸡心形状的中空结构的夹持部分中心设置有与外围形状一致的鸡心孔，鸡心形状的中空结构的夹持部分的一端设置有凸台，贯穿凸台设置有与鸡心孔贯穿的螺纹孔，鸡心形状的中空结构的夹持部分的另一端固定设置有圆柱状结构的拨杆，顶紧部分设置为长杆状结构，长杆状结构的顶紧部分的一端的端头设置为外六方结构的外六方端头，长杆状结构的顶紧部分的另一端设置为有螺纹的螺纹杆，螺纹杆与夹持部分上设置的螺纹孔旋合顶紧穿过鸡心孔中的长轴。

所述的拨杆和顶紧部分的长杆状结构部分直径相同。

所述的楔形摆杆包括柄端和卡槽端，楔形摆杆的柄端设置有铰接孔，楔形摆杆通过圆柱销穿过铰接孔与支架转动连接，所述楔形摆杆的卡槽端下部设置有凹槽，凹槽与鸡心卡箍的两端卡接。

所述的鸡心卡箍的拨杆和顶紧部分的长杆状结构部分半径为R₁，凹槽为圆弧形，凹槽的半径设置为R₂，R₂=R₁+0.5~3mm。

在楔形摆杆的凹槽下部的卡槽端上设置有与凹槽连接的开口，凹槽圆弧的两端与开口的两边相切，开口的角度设置为60°~70°。

所述用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的定位夹紧方法，其步骤如下：

1）安装夹紧装置，通过短螺栓将支架和支架座固定连接，根据鸡心卡箍的拨杆与顶紧部分光杆的距离调整两个夹紧装置之间的距离，两个夹紧装置相对于磨床的主轴法兰对称设置，通过长螺栓将支架座与磨床的主轴法兰固定连接，将圆柱销穿过支架的通孔与楔形摆杆的铰接孔，将弹簧的两端分别挂接在设置在支架和楔形摆杆上的弹簧挂钩上；

2）安装鸡心卡箍，根据长轴的中心孔的大小，选取合适的机床顶尖，以顶尖能牢固顶紧长轴的中心孔为准，将长轴非磨孔的一端穿过鸡心卡箍的鸡心孔，调整鸡心卡箍靠近顶尖的端面与长轴非磨孔一端的端面的距离为5~10mm，将顶紧部分的螺纹杆旋入夹持部分的螺纹孔，采用内六方扳手旋拧顶紧部分的外六方端头将鸡心卡箍拧紧，使顶紧部分顶紧鸡心孔内部的长轴；

3）定位夹紧长轴并完成磨削，将安装有鸡心卡箍长轴的一端靠紧顶尖，长轴的另一端有光滑表面外圆处用三点定位中心架支撑但不夹紧，三点定位中心架为现有技术，将鸡心卡箍的拨杆和顶紧部分的光杆部分分别卡在楔形摆杆的凹槽中，弹簧挂钩拉紧，使长轴定位夹紧；手握长轴用力旋转，鸡心卡箍的两端迫使两个楔形摆杆相对于圆柱销转动一定角度，直到鸡心卡箍两端卡在凹槽中；然后夹紧三点定位中心架，启动驱动砂轮电机与驱动工件电机，砂轮开始磨削长轴；磨削完成，退出砂轮，停下驱动工件电机；

4）拆卸长轴，磨削完成后，松开三点定位中心架，手握长轴反向旋转鸡心卡箍，使鸡心卡箍两端脱离楔形摆杆，连同鸡心卡箍与长轴一同取下，采用内六方扳手旋拧顶紧部分的外六方端头将鸡心卡箍松开，将长轴从鸡心卡箍中取下；至此，长轴的整个定位夹紧、磨削、拆卸过程结束；

5）两个夹紧装置固定在磨床的主轴法兰上，完成第一个长轴内孔的磨削时，无需拆卸夹紧装置，进行下一个长轴内孔的磨削时，无需重新安装夹紧装置，只需按照上述步骤1）~4）进行长轴内孔的磨削。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置及定位夹紧方法，定位夹紧装置结构简单，完成上一个长轴内孔的磨削后，无需拆卸夹紧装置，进行下一个长轴内孔的磨削时，无需重新安装夹紧装置，极大的节省了人力，缩短了定位夹紧时间，定位夹紧可靠，装夹方便，内孔加工精度和加工稳定性得到提高，极大的提高了磨削效率。

附图说明

图1是本发明用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的结构示意图；

图2是本发明用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的夹紧装置结构示意图；

图3是本发明用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的鸡心卡箍结构示意图；

图4是本发明用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的鸡心卡箍夹持部分结构示意图；

图5是本发明用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置鸡心卡箍顶紧部分结构示意图；

图6是本发明用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的楔形摆杆结构示意图。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1~6所述的用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置，包括：顶尖10、主轴法兰11、两个夹紧装置12、鸡心卡箍13、长轴14、三点定位中心架15；其特征在于：两个夹紧装置12分别固定设置在磨床的主轴法兰11相对于磨床的顶尖10中心对称的两端，长轴14的一端的中心孔与机床的顶尖10顶紧，长轴14与顶尖10顶紧的一端外部套有鸡心卡箍13，鸡心卡箍13的两端分别与主轴法兰11两端设置的夹紧装置12卡接，长轴14的另一端通过三点定位中心架15支撑，实现对长轴14的定位夹紧。

夹紧装置12包括支架4、支架座2、圆柱销3、楔形摆杆5和弹簧7，支架4设置为倒L形结构，在倒L形结构支架4的水平端设置有通孔，在支架4的垂直端设置有若干个螺纹孔，支架4的通孔通过圆柱销3与楔形摆杆5转动连接，弹簧7的两端分别通过固定设置在支架4和楔形摆杆5上的弹簧挂钩8与支架4和楔形摆杆5挂接，支架4和支架座2通过短螺栓1固定连接，支架座2通过长螺栓9与磨床的主轴法兰11固定连接。

所述鸡心卡箍13包括夹持部分17和顶紧部分18，所述夹持部分17的一端设置为鸡心形状的中空结构，在鸡心形状的中空结构的夹持部分17中心设置有与外围形状一致的鸡心孔19，鸡心形状的中空结构的夹持部分17的一端设置有凸台21，贯穿凸台21设置有与鸡心孔19贯穿的螺纹孔20，所述鸡心形状的中空结构的夹持部分17的另一端固定设置有圆柱状结构的拨杆6，所述顶紧部分18设置为长杆状结构，长杆状结构的顶紧部分18的一端的端头设置为外六方结构的外六方端头22，所述长杆状结构的顶紧部分18的另一端设置为有螺纹的螺纹杆23，所述螺纹杆23与夹持部分17上设置的螺纹孔20旋合顶紧穿过鸡心孔19的长轴14；所述拨杆6和顶紧部分18的长杆状结构部分直径相同；所述楔形摆杆5包括柄端25和卡槽端26，所述楔形摆杆5的柄端25设置有铰接孔24，所述楔形摆杆5通过圆柱销3穿过铰接孔与支架4转动连接，所述楔形摆杆5的卡槽端下部设置有凹槽27，所述凹槽27与鸡心卡箍13的两端卡接。

所述的用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置，鸡心卡箍13的拨杆6和顶紧部分18的长杆状结构部分半径为R₁，所述凹槽27设置为圆弧形，凹槽27的半径设置为R₂，所述R₂=R₁+（0.5mm~3mm）；如果凹槽27半径R₂大于卡接鸡心卡箍13的拨杆6和顶紧部分18的长杆状结构部分半径R₁3mm以上，在正常加工零件时，受振动影响，鸡心卡箍13容易脱落于楔形摆杆5，出现安全隐患，如果凹槽27半径R₂小于R₁，鸡心卡箍13与楔形摆杆5只有一个点接触，在正常生产过程中，受磨削力影响，随着磨削力的大小变化，这个接触点会改变位置，导致被加工工件旋转速度不均匀变化，影响磨削表面质量。在楔形摆杆5的凹槽27下部的卡槽端26上设置有与凹槽27连接的开口，所述凹槽27圆弧的两端与开口的两边相切，这样才能确保零件拆卸时方便快捷。开口的角度b设置为60°~70°，从安全角度讲，角度b越小，鸡心卡箍13与楔形摆杆5卡接越紧密，安全性越好；从装卸方便性来讲，角度越大“必须小于90度”，零件拆卸越方便，另外角度b的大小也要与凹槽27中心、楔形摆杆5回转中心的距离大小有关，距离大，角度b就可以设置大一点，距离小，角度b就要小一些，鉴于夹紧装置受回转空间大小限制，角度b设置为60°~70°，既安全又装卸方便。

实施本发明所述的用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置的定位夹紧方法，其步骤如下：

1）安装夹紧装置12，通过短螺栓1将支架4和支架座2固定连接，根据鸡心卡箍13的拨杆6与顶紧部分18光杆的距离调整两个夹紧装置12之间的距离，两个夹紧装置12相对于磨床的主轴法兰11对称设置，通过长螺栓9将支架座2与磨床的主轴法兰11固定连接，以楔形摆杆5角度a的斜边刚刚压住鸡心卡箍13两端为最佳，压住过多，夹紧可靠性降低，压住较少或者没压住，长轴14就无法正常装夹，将圆柱销3穿过支架4的通孔与楔形摆杆5的铰接孔24，将弹簧7的两端分别挂接在设置在支架4和楔形摆杆5上的弹簧挂钩8。

2）安装鸡心卡箍13，根据长轴14的中心孔的大小，选取合适的机床顶尖10，以顶尖10能牢固顶紧长轴14的中心孔为准，将长轴14非磨孔的一端穿过鸡心卡箍13的鸡心孔19，调整鸡心卡箍13靠近顶尖10的端面与长轴14非磨孔一端的端面的距离为5~10mm，以方便后续对夹具的调整，将顶紧部分18的螺纹杆23旋入夹持部分17的螺纹孔20，采用内六方扳手旋拧顶紧部分18的外六方端头22将鸡心卡箍13拧紧，使顶紧部分18顶紧鸡心孔19内部的长轴14。

3）定位夹紧长轴14并完成磨削，将安装有鸡心卡箍13长轴14的一端靠紧顶尖10，长轴14的另一端有光滑表面外圆处用三点定位中心架15支撑但不夹紧，所述三点定位中心架15为现有技术，将鸡心卡箍13的拨杆6和顶紧部分18的光杆部分分别卡在楔形摆杆5的凹槽27中，弹簧挂钩8拉紧，使长轴14定位夹紧；手握长轴14用力旋转，鸡心卡箍13的两端迫使两个楔形摆杆5相对于圆柱销3转动一定角度，直到鸡心卡箍13两端卡在凹槽27中；然后夹紧三点定位中心架15，弹簧挂钩8在拉紧的过程中，自动调整鸡心卡箍的两端在楔形摆杆5的凹槽27中的位置，提高了定位夹紧的精确性，内孔加工精度和加工稳定性得到提高，极大的提高了磨削效率，启动驱动砂轮电机与驱动工件电机，砂轮16开始磨削长轴14；磨削完成，退出砂轮16，停下驱动工件电机。

4）拆卸长轴14，磨削完成后，松开三点定位中心架15，手握长轴14反向旋转鸡心卡箍13，使鸡心卡箍13两端脱离楔形摆杆5，连同鸡心卡箍13与长轴14一同取下，采用内六方扳手旋拧顶紧部分18的外六方端头22将鸡心卡箍13松开，将长轴14从鸡心卡箍13中取下；至此，长轴14的整个定位夹紧、磨削、拆卸过程结束。

5）两个夹紧装置12固定在磨床的主轴法兰11上，完成第一个长轴14内孔的磨削时，无需拆卸夹紧装置12，进行下一个长轴14内孔的磨削时，无需重新安装夹紧装置12，只需按照上述步骤1）~4）进行长轴14内孔的磨削。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的。但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (2)

1.用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置，包括：顶尖（10）、主轴法兰（11）、两个夹紧装置（12）、鸡心卡箍（13）、长轴（14）、三点定位中心架（15）；其特征在于：两个夹紧装置（12）分别固定设置在磨床的主轴法兰（11）相对于磨床的顶尖（10）中心对称的两端，长轴（14）的一端的中心孔与机床的顶尖（10）顶紧，长轴（14）与顶尖（10）顶紧的一端外部套有鸡心卡箍（13），鸡心卡箍（13）的两端分别与主轴法兰（11）两端设置的夹紧装置（12）卡接，长轴（14）的另一端通过三点定位中心架（15）支撑，实现对长轴（14）的定位夹紧；夹紧装置（12）包括：支架（4）、支架座（2）、圆柱销（3）、楔形摆杆（5）和弹簧（7）；支架（4）设置为倒L形结构，在支架（4）的水平端设置有通孔，在支架（4）的垂直端设置有螺纹孔，支架（4）的通孔通过圆柱销（3）与楔形摆杆（5）转动连接，弹簧（7）的两端分别通过固定在支架（4）和楔形摆杆（5）上的弹簧挂钩（8）与支架（4）和楔形摆杆（5）挂接，支架（4）和支架座（2）通过短螺栓（1）固定连接，支架座（2）通过长螺栓（9）与磨床的主轴法兰（11）固定连接；鸡心卡箍（13）包括：夹持部分（17）和顶紧部分（18）；夹持部分（17）的一端设置为鸡心形状的中空结构，在鸡心形状的中空结构的夹持部分（17）中心设置有与外围形状一致的鸡心孔（19），鸡心形状的中空结构的夹持部分（17）的一端设置有凸台（21），贯穿凸台（21）设置有与鸡心孔（19）贯穿的螺纹孔（20），鸡心形状的中空结构的夹持部分（17）的另一端固定设置有圆柱状结构的拨杆（6），顶紧部分（18）设置为长杆状结构，长杆状结构的顶紧部分（18）的一端的端头设置为外六方结构的外六方端头（22），长杆状结构的顶紧部分（18）的另一端设置为有螺纹的螺纹杆（23），螺纹杆（23）与夹持部分（17）上设置的螺纹孔（20）旋合顶紧穿过鸡心孔（19）中的长轴（14）；拨杆（6）和顶紧部分（18）的长杆状结构部分直径相同；楔形摆杆（5）包括：柄端（25）和卡槽端（26），楔形摆杆（5）的柄端（25）设置有铰接孔（24），楔形摆杆（5）通过圆柱销（3）穿过铰接孔与支架（4）转动连接，所述楔形摆杆（5）的卡槽端下部设置有凹槽（27），凹槽（27）与鸡心卡箍（13）的两端卡接；鸡心卡箍（13）的拨杆（6）和顶紧部分（18）的长杆状结构部分半径为R₁ ，凹槽（27）为圆弧形，凹槽（27）的半径为R₂ ，R₂ =R₁ +0.5~3mm；在楔形摆杆（5）的凹槽（27）下部的卡槽端（26）上设置有与凹槽（27）连接的开口，凹槽（27）圆弧的两端与开口的两边相切，开口的角度（b）为60°~70°。

2.根据权利要求1所述的用于长轴内孔磨削的定位夹紧装置，其特征在于：定位夹紧方法步骤如下：

1）安装夹紧装置（12），通过短螺栓（1）将支架（4）和支架座（2）固定连接，根据鸡心卡箍（13）的拨杆（6）与顶紧部分（18）光杆的距离调整两个夹紧装置（12）之间的距离，两个夹紧装置（12）相对于磨床的主轴法兰（11）对称设置，通过长螺栓（9）将支架座（2）与磨床的主轴法兰（11）固定连接，将圆柱销（3）穿过支架（4）的通孔与楔形摆杆（5）的铰接孔（24），将弹簧（7）的两端分别挂接在设置在支架（4）和楔形摆杆（5）上的弹簧挂钩（8）上；

2）安装鸡心卡箍（13），根据长轴（14）的中心孔的大小，选取合适的机床顶尖（10），以顶尖（10）能牢固顶紧长轴（14）的中心孔为准，将长轴（14）非磨孔的一端穿过鸡心卡箍（13）的鸡心孔（19），调整鸡心卡箍（13）靠近顶尖（10）的端面与长轴（14）非磨孔一端的端面的距离为5~10mm，将顶紧部分（18）的螺纹杆（23）旋入夹持部分（17）的螺纹孔（20），采用内六方扳手旋拧顶紧部分（18）的外六方端头（22）将鸡心卡箍（13）拧紧，使顶紧部分（18）顶紧鸡心孔（19）内部的长轴（14）；

3）定位夹紧长轴（14）并完成磨削，将安装有鸡心卡箍（13）长轴（14）的一端靠紧顶尖（10），长轴（14）的另一端有光滑表面外圆处用三点定位中心架（15）支撑但不夹紧，三点定位中心架（15）为现有技术，将鸡心卡箍（13）的拨杆（6）和顶紧部分（18）的光杆部分分别卡在楔形摆杆（5）的凹槽（27）中，弹簧挂钩（8）拉紧，使长轴（14）定位夹紧；手握长轴（14）用力旋转，鸡心卡箍（13）的两端迫使两个楔形摆杆（5）相对于圆柱销（3）转动一定角度，直到鸡心卡箍（13）两端卡在凹槽（27）中；然后夹紧三点定位中心架（15），启动驱动砂轮电机与驱动工件电机，砂轮（16）开始磨削长轴（14）；磨削完成，退出砂轮（16），停下驱动工件电机；

4）拆卸长轴（14），磨削完成后，松开三点定位中心架（15），手握长轴（14）反向旋转鸡心卡箍（13），使鸡心卡箍（13）两端脱离楔形摆杆（5），连同鸡心卡箍（13）与长轴（14）一同取下，采用内六方扳手旋拧顶紧部分（18）的外六方端头（22）将鸡心卡箍（13）松开，将长轴（14）从鸡心卡箍（13）中取下；至此，长轴（14）的整个定位夹紧、磨削、拆卸过程结束；

5）两个夹紧装置（12）固定在磨床的主轴法兰（11）上，完成第一个长轴（14）内孔的磨削时，无需拆卸夹紧装置（12），进行下一个长轴（14）内孔的磨削时，无需重新安装夹紧装置（12），只需按照上述步骤1）~4）进行长轴（14）内孔的磨削。