CN105643328A - 一种机械加工用固定机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械加工用固定机构，包括固定座、套筒、顶针及弹簧；所述套筒为其上设置有圆形通孔的筒状结构；所述顶针及弹簧位于所述圆形通孔内；在固定装置安装于车床卡盘上后，车床主轴、弹簧、圆形通孔、顶针四者的轴线共线；在顶针不与零件接触时，顶针远离弹簧的一端相对于套筒的自由端外凸，且顶针相对于套筒伸出的一端的端面上设置有顶尖，所述顶尖的端部位于顶针的轴线上；所述套筒为两段组合式结构，且组成套筒的两部分之间为可拆卸连接关系；还包括设置于圆形通孔内的轴套。本固定装置可在不停止车床主轴转动的情况下，完成轴类零件在车床上的装卸，利于提高轴类零件的加工效率，同时本固定装置还具有使用成本低的优点。

Description

一种机械加工用固定机构

技术领域

本发明涉及加工设备领域，特别是涉及一种机械加工用固定机构。

背景技术

现有技术中，车床被广泛运用于车削机械零部件的外圆，如对轴类机械零部件的表面进行粗车削，以使得该零件的直径稍大于零件的设计直径；对轴类机械零部件的表面进行半精车削，以使得该零件的直径接近设计直径；对轴类机械零部件的表面进行精车削，以使得该零件的表面达到设计粗糙度。

以上过程中，均需要对轴类机械零部件采用一端夹持于三抓卡盘上、另一端采用车床上的尾顶尖顶紧，以减小车削过程中因为零部件的离心力造成的震动，利于机械加工质量。现有技术中，在完成机械零部件表面车削加工时，均需要在停止三抓卡盘的转动后方能进行零部件在车床上的装、卸操作，不利于机械零部件的加工效率。

发明内容

针对上述现有技术中，在完成机械零部件表面车削加工时，均需要在停止三抓卡盘的转动后方能进行零部件在车床上的装、卸操作，不利于机械零部件的加工效率的问题，本发明提供了一种机械加工用固定机构。

为解决上述问题，本发明提供的一种机械加工用固定机构通过以下技术要点来解决问题：一种机械加工用固定机构，包括固定座、套筒、顶针及弹簧；

所述固定座为本固定装置与车床卡盘的连接件；

所述套筒为其上设置有圆形通孔的筒状结构，所述套筒的一端与固定座固定连接；

所述顶针及弹簧位于所述圆形通孔内，且弹簧位于固定座与顶针之间，顶针为圆柱状结构，在弹簧的弹应力下，顶针可沿着圆形通孔的轴线方向滑动；

在固定装置安装于车床卡盘上后，车床主轴、弹簧、圆形通孔、顶针四者的轴线共线；

在顶针不与零件接触时，顶针远离弹簧的一端相对于套筒的自由端外凸，且顶针相对于套筒伸出的一端的端面上设置有顶尖，所述顶尖的端部位于顶针的轴线上；

所述套筒为两段组合式结构，且组成套筒的两部分之间为可拆卸连接关系，组成套筒的两部分的连接点位于套筒自由端的端部；所述圆形通孔内还设置有呈管状的轴套，所述顶针位于轴套的内孔中。

具体的，本固定装置固定于车床的卡盘上，自由端朝向车场的尾顶尖一端，这样，被加工的轴类零件固定于本固定装置与尾顶尖之间，以完成对轴类零件的表面车削加工。

本装置在使用时，首先在轴类零件的两端均加工出一个顶尖孔，顶尖不与零件接触时，即轴类零件与顶针的端部的顶尖不产生力相互作用时，顶针在弹簧的弹力下，端部相对于套筒伸出，这样，随着零件在尾顶尖的作用下向车床卡盘的一端运动，弹簧受压被压缩，最后套筒的自由端与轴类零件接触，在尾顶尖的作用下，套筒与轴类零件的端部可产生较大正压力，以上正压力能够提供的摩擦力用于实现轴类零件随车床转动。

以上过程即为轴类零件在采用本固定装置的车床上夹持的过程，以上过程中，在套筒与轴类零件端部不接触或因为弹簧的变形，本固定装置与轴类零件没有足够正压力时，主轴的转动不能传递到轴类零件上。当顶针回退到与套筒的自由端齐平，轴类零件的两端分别受到套筒自由端及尾顶尖足够的压应力时，在套筒端部对轴类零件的摩擦力下，轴类零件随主轴转动。拆卸轴类零件时，尾顶尖沿着滑轨远离本固定装置运动，在弹簧的弹力下，顶针自由端迫使轴类零件与套筒的自由端分离，同样，在本固定装置不能为轴类零件提供足够的摩擦力的情况下，轴类零件最终停止转动。这样，可在不停止车床主轴转动的情况下，完成轴类零件在车床上的装卸，利于提高轴类零件的加工效率。

以上组成套筒的两部分之间的可拆卸连接关系优选采用螺栓连接加以实现，这样，由于套筒的自由端在工作过程中，特别是在套筒与轴类零件之间的正压力增大和缩小的过程中，因轴类零件与套筒自由端必然会有发生相对运动的过程，这样，在套筒自由端磨损到一定程度影响轴类零件夹持时，可通过仅更换套筒自由端部分，保证固定装置的工作能力。即采用本方案，还具有利于减小本装置使用成本的有益效果。

以上设置的轴套用于避免顶针的壁面与圆形通孔的壁面直接接触，这样，便于选取合适的套筒、轴套、顶针材料，如采用具有自润滑性、耐磨性差于顶针耐磨性和套筒耐磨性的轴套材料，使得顶针在相对于套筒运动的过程中，顶针运动具有较小的摩擦力或磨损发生在轴套上，这样，在因为顶针的位置精度不能保证本固定装置的要求精度时，可通过更换套筒的形式，满足轴类零件对固定装置精度的需要，这样，可达到减小本固定装置使用成本的目的。如采用顶针和套筒采用耐磨钢，轴套采用铜套的形式。

同时，采用在套筒与顶针之间设置轴套，由于加工误差或其他原因，在圆形通孔与顶针之间间隙过大的情况下，可通过轴套填补以上间隙，以保证固定装置满足精度要求。

轴套与套筒、顶针的配合关系中，两个配合面上至少有一个为间隙配合，为利于顶针的位置精度，优选两个配合面上，其中的一个为过盈配合，另一个为间隙配合的形式。

更进一步的技术方案为：

为使得套筒能为轴类零件提供足够的转矩，即使得在相同正压力下，套筒与轴类零件具有更大的最大静摩擦力，所述套筒的自由端还设置有转矩施加部，所述转矩施加部为设置于套筒端面上的多个凸棱，所述凸棱的自由端端面位于同一平面上，且所述平面与顶针的轴线垂直。以上凸棱的自由端端面位于同一平面上，且所述平面与顶针的轴线垂直的结构形式，可以保证轴类零件与车床主轴的同轴度，利于轴类零件表面的加工质量。

为便于本固定装置的装配，同时作为固定座与套筒之间能够保持良好同轴度、两者之间可传递较大转矩的实现方案，还包括至少两颗连接螺栓，所述固定座与套筒通过连接螺栓螺栓连接。

作为一种可诱导弹簧变形的技术方案，以使得弹簧尽可能只产生轴向上的压缩变形，以利于轴类零件与车床主轴的同轴度，所述顶针与弹簧相互作用的一端为阶梯轴状，所述弹簧靠近顶针的一端与顶针上的轴肩部分接触。

为使得弹簧随时处于压缩变形状态，利于本固定装置的紧凑性，所述圆形通孔为阶梯孔，所述顶针为阶梯轴状，所述圆形通孔上的变径段用于与所述顶针上的轴肩相互作用，限制顶针相对于固定座的最远距离。以上结构中，弹簧的一端与固定座接触，弹簧的另一端与顶针的一端接触，顶针上的轴肩与圆形通孔上的变径段接触，以上状态下，弹簧产生最小压缩变形，在顶针与轴类零件相互作用时，弹簧被进一步压缩，即顶针上的轴肩与圆形通孔上的变径段分离。

为避免车屑进入圆形通孔，还包括设置于圆形通孔与顶针配合面上的阻屑部，所述阻屑部为环形毛毡，所述阻屑部设置于套筒的自由端。以上环形毛毡可通过套设在顶针端部的环形槽上，或内嵌于设置于圆形通孔的环形槽上的形式安装于圆形通孔与顶针配合面上。

为避免本固定装置因为滑动摩擦损伤本固定装置上的配合面，影响本装置各部件的配合精度，所述固定座与弹簧之间或/和弹簧与顶针之间还设置有轴承，所述轴承用于通过其上滚子的滚动来减小固定座与弹簧之间或弹簧与顶针之间能够传递转矩大小。

本发明具有以下有益效果：

采用本固定装置的车床上夹持轴类零件的过程，在套筒与轴类零件端部不接触或因为弹簧的变形，本固定装置与轴类零件没有足够正压力时，主轴的转动不能传递到轴类零件上。当顶针回退到与套筒的自由端齐平，轴类零件的两端分别受到套筒自由端及尾顶尖足够的压应力时，在套筒端部对轴类零件的摩擦力下，轴类零件随主轴转动。拆卸轴类零件时，尾顶尖沿着滑轨远离本固定装置运动，在弹簧的弹力下，顶针自由端迫使轴类零件与套筒的自由端分离，同样，在本固定装置不能为轴类零件提供足够的摩擦力的情况下，轴类零件最终停止转动。这样，可在不停止车床主轴转动的情况下，完成轴类零件在车床上的装卸，利于提高轴类零件的加工效率。

以上组成套筒的两部分之间的可拆卸连接关系优选采用螺栓连接加以实现，这样，由于套筒的自由端在工作过程中，特别是在套筒与轴类零件之间的正压力增大和缩小的过程中，因轴类零件与套筒自由端必然会有发生相对运动的过程，这样，在套筒自由端磨损到一定程度影响轴类零件夹持时，可通过仅更换套筒自由端部分，保证固定装置的工作能力。即采用本方案，还具有利于减小本装置使用成本的有益效果。

以上设置的轴套用于避免顶针的壁面与圆形通孔的壁面直接接触，这样，便于选取合适的套筒、轴套、顶针材料，如采用具有自润滑性、耐磨性差于顶针耐磨性和套筒耐磨性的轴套材料，使得顶针在相对于套筒运动的过程中，顶针运动具有较小的摩擦力或磨损发生在轴套上，这样，在因为顶针的位置精度不能保证本固定装置的要求精度时，可通过更换套筒的形式，满足轴类零件对固定装置精度的需要，这样，可达到减小本固定装置使用成本的目的。如采用顶针和套筒采用耐磨钢，轴套采用铜套的形式。

同时，采用在套筒与顶针之间设置轴套，由于加工误差或其他原因，在圆形通孔与顶针之间间隙过大的情况下，可通过轴套填补以上间隙，以保证固定装置满足精度要求。

附图说明

图1为本发明所述的一种机械加工用固定机构一个具体实施例的结构示意图。

图中标记分别为：1、固定座，2、连接螺栓，3、弹簧，4、套筒，5、顶针，6、转矩施加部，7、阻屑部，8、轴套。

具体实施方式

本发明提供了一种机械加工用固定机构，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1所示，一种机械加工用固定机构，包括固定座1、套筒4、顶针5及弹簧3；

所述固定座1为本固定装置与车床卡盘的连接件；

所述套筒4为其上设置有圆形通孔的筒状结构，所述套筒4的一端与固定座1固定连接；

所述顶针5及弹簧3位于所述圆形通孔内，且弹簧3位于固定座1与顶针5之间，顶针5为圆柱状结构，在弹簧3的弹应力下，顶针5可沿着圆形通孔的轴线方向滑动；

在固定装置安装于车床卡盘上后，车床主轴、弹簧3、圆形通孔、顶针5四者的轴线共线；

在顶针5不与零件接触时，顶针5远离弹簧3的一端相对于套筒4的自由端外凸，且顶针5相对于套筒4伸出的一端的端面上设置有顶尖，所述顶尖的端部位于顶针5的轴线上；所述套筒4为两段组合式结构，且组成套筒4的两部分之间为可拆卸连接关系，组成套筒4的两部分的连接点位于套筒4自由端的端部；所述圆形通孔内还设置有呈管状的轴套8，所述顶针5位于轴套8的内孔中。

具体的，本固定装置固定于车床的卡盘上，自由端朝向车场的尾顶尖一端，这样，被加工的轴类零件固定于本固定装置与尾顶尖之间，以完成对轴类零件的表面车削加工。

本装置在使用时，首先在轴类零件的两端均加工出一个顶尖孔，顶尖不与零件接触时，即轴类零件与顶针5的端部的顶尖不产生力相互作用时，顶针5在弹簧3的弹力下，端部相对于套筒4伸出，这样，随着零件在尾顶尖的作用下向车床卡盘的一端运动，弹簧3受压被压缩，最后套筒4的自由端与轴类零件接触，在尾顶尖的作用下，套筒4与轴类零件的端部可产生较大正压力，以上正压力能够提供的摩擦力用于实现轴类零件随车床转动。

以上过程即为轴类零件在采用本固定装置的车床上夹持的过程，以上过程中，在套筒4与轴类零件端部不接触或因为弹簧3的变形，本固定装置与轴类零件没有足够正压力时，主轴的转动不能传递到轴类零件上。当顶针5回退到与套筒4的自由端齐平，轴类零件的两端分别受到套筒4自由端及尾顶尖足够的压应力时，在套筒4端部对轴类零件的摩擦力下，轴类零件随主轴转动。拆卸轴类零件时，尾顶尖沿着滑轨远离本固定装置运动，在弹簧3的弹力下，顶针5自由端迫使轴类零件与套筒4的自由端分离，同样，在本固定装置不能为轴类零件提供足够的摩擦力的情况下，轴类零件最终停止转动。这样，可在不停止车床主轴转动的情况下，完成轴类零件在车床上的装卸，利于提高轴类零件的加工效率。

以上组成套筒4的两部分之间的可拆卸连接关系优选采用螺栓连接加以实现，这样，由于套筒4的自由端在工作过程中，特别是在套筒4与轴类零件之间的正压力增大和缩小的过程中，因轴类零件与套筒4自由端必然会有发生相对运动的过程，这样，在套筒4自由端磨损到一定程度影响轴类零件夹持时，可通过仅更换套筒4自由端部分，保证固定装置的工作能力。即采用本方案，还具有利于减小本装置使用成本的有益效果。

以上设置的轴套8用于避免顶针5的壁面与圆形通孔的壁面直接接触，这样，便于选取合适的套筒4、轴套8、顶针5材料，如采用具有自润滑性、耐磨性差于顶针5耐磨性和套筒4耐磨性的轴套8材料，使得顶针5在相对于套筒4运动的过程中，顶针5运动具有较小的摩擦力或磨损发生在轴套8上，这样，在因为顶针5的位置精度不能保证本固定装置的要求精度时，可通过更换套筒4的形式，满足轴类零件对固定装置精度的需要，这样，可达到减小本固定装置使用成本的目的。如采用顶针5和套筒4采用耐磨钢，轴套8采用铜套的形式。

同时，采用在套筒4与顶针5之间设置轴套8，由于加工误差或其他原因，在圆形通孔与顶针5之间间隙过大的情况下，可通过轴套8填补以上间隙，以保证固定装置满足精度要求。

本实施例中，由于套筒4与固定座1的连接端需要承受较大的弯矩，在套筒4用于与固定座1连接的一端上设置环形凸缘或环形凹槽，固定座1上设置于所述环形凸缘或环形凹槽对应的凹槽或凸缘，固定座1与套筒4连接时，通过以上环形凸缘与凹槽或环形凹槽与凸缘的配合，可很好的保持固定座1与套筒4的相对位置关系。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，更进一步的技术方案为：

为使得套筒4能为轴类零件提供足够的转矩，即使得在相同正压力下，套筒4与轴类零件具有更大的最大静摩擦力，所述套筒4的自由端还设置有转矩施加部6，所述转矩施加部6为设置于套筒4端面上的多个凸棱，所述凸棱的自由端端面位于同一平面上，且所述平面与顶针5的轴线垂直。以上凸棱的自由端端面位于同一平面上，且所述平面与顶针5的轴线垂直的结构形式，可以保证轴类零件与车床主轴的同轴度，利于轴类零件表面的加工质量。

为便于本固定装置的装配，同时作为固定座1与套筒4之间能够保持良好同轴度、两者之间可传递较大转矩的实现方案，还包括至少两颗连接螺栓2，所述固定座1与套筒4通过连接螺栓2螺栓连接。

作为一种可诱导弹簧3变形的技术方案，以使得弹簧3尽可能只产生轴向上的压缩变形，以利于轴类零件与车床主轴的同轴度，所述顶针5与弹簧3相互作用的一端为阶梯轴状，所述弹簧3靠近顶针5的一端与顶针5上的轴肩部分接触。

为使得弹簧3随时处于压缩变形状态，利于本固定装置的紧凑性，所述圆形通孔为阶梯孔，所述顶针5为阶梯轴状，所述圆形通孔上的变径段用于与所述顶针5上的轴肩相互作用，限制顶针5相对于固定座1的最远距离。以上结构中，弹簧3的一端与固定座1接触，弹簧3的另一端与顶针5的一端接触，顶针5上的轴肩与圆形通孔上的变径段接触，以上状态下，弹簧3产生最小压缩变形，在顶针5与轴类零件相互作用时，弹簧3被进一步压缩，即顶针5上的轴肩与圆形通孔上的变径段分离。

实施例3：

本实施例在以上任意一个实施例的基础上作进一步限定，如图1所示，为避免车屑进入圆形通孔，还包括设置于圆形通孔与顶针5配合面上的阻屑部7，所述阻屑部7为环形毛毡，所述阻屑部7设置于套筒4的自由端。以上环形毛毡可通过套设在顶针5端部的环形槽上，或内嵌于设置于圆形通孔的环形槽上的形式安装于圆形通孔与顶针5配合面上。

为避免本固定装置因为滑动摩擦损伤本固定装置上的配合面，影响本装置各部件的配合精度，所述固定座1与弹簧3之间或/和弹簧3与顶针5之间还设置有轴承，所述轴承用于通过其上滚子的滚动来减小固定座1与弹簧3之间或弹簧3与顶针5之间能够传递转矩大小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种机械加工用固定机构，其特征在于，包括固定座（1）、套筒（4）、顶针（5）及弹簧（3）；

所述固定座（1）为本固定装置与车床卡盘的连接件；

所述套筒（4）为其上设置有圆形通孔的筒状结构，所述套筒（4）的一端与固定座（1）固定连接；

所述顶针（5）及弹簧（3）位于所述圆形通孔内，且弹簧（3）位于固定座（1）与顶针（5）之间，顶针（5）为圆柱状结构，在弹簧（3）的弹应力下，顶针（5）可沿着圆形通孔的轴线方向滑动；

在固定装置安装于车床卡盘上后，车床主轴、弹簧（3）、圆形通孔、顶针（5）四者的轴线共线；

在顶针（5）不与零件接触时，顶针（5）远离弹簧（3）的一端相对于套筒（4）的自由端外凸，且顶针（5）相对于套筒（4）伸出的一端的端面上设置有顶尖，所述顶尖的端部位于顶针（5）的轴线上；

所述套筒（4）为两段组合式结构，且组成套筒（4）的两部分之间为可拆卸连接关系，组成套筒（4）的两部分的连接点位于套筒（4）自由端的端部；所述圆形通孔内还设置有呈管状的轴套（8），所述顶针（5）位于轴套（8）的内孔中。

2.根据权利要求1所述的一种机械加工用固定机构，其特征在于，所述套筒（4）的自由端还设置有转矩施加部（6），所述转矩施加部（6）为设置于套筒（4）端面上的多个凸棱，所述凸棱的自由端端面位于同一平面上，且所述平面与顶针（5）的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的一种机械加工用固定机构，其特征在于，还包括至少两颗连接螺栓（2），所述固定座（1）与套筒（4）通过连接螺栓（2）螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种机械加工用固定机构，其特征在于，所述顶针（5）与弹簧（3）相互作用的一端为阶梯轴状，所述弹簧（3）靠近顶针（5）的一端与顶针（5）上的轴肩部分接触。

5.根据权利要求1所述的一种机械加工用固定机构，其特征在于，所述圆形通孔为阶梯孔，所述顶针（5）为阶梯轴状，所述圆形通孔上的变径段用于与所述顶针（5）上的轴肩相互作用，限制顶针（5）相对于固定座（1）的最远距离。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种机械加工用固定机构，其特征在于，还包括设置于圆形通孔与顶针（5）配合面上的阻屑部（7），所述阻屑部（7）为环形毛毡，所述阻屑部（7）设置于套筒（4）的自由端。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种机械加工用固定机构，其特征在于，所述固定座（1）与弹簧（3）之间或/和弹簧（3）与顶针（5）之间还设置有轴承，所述轴承用于通过其上滚子的滚动来减小固定座（1）与弹簧（3）之间或弹簧（3）与顶针（5）之间能够传递转矩大小。