CN107470661A - 轴类工件轴向定位装置、轴类工件加工机床及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴类工件轴向定位装置，包括卡盘、轴套和定位机构，卡盘上开设有第一通孔，卡盘一端面上安装有多个卡爪；轴套一端固定于第一通孔内，轴套用于容纳工件的一端并使该端形成非加工段，且工件另一端伸出第一通孔外并使该端形成加工段，加工段长度小于非加工段长度；定位机构组设于轴套远离卡盘的一端，定位机构包括用于抵顶定位工件的定位部件。本发明还提供了一种机床及加工方法。本发明采用三点定位方式，通过定位部件抵顶定位工件一端，通过卡爪卡紧夹持工件，同时配合机床上的顶针抵顶定位工件另一端，形成三点定位，卡爪的夹持点与加工位置点之间的距离较小，从而大大减小了工件在加工时由机床振动引起的径向跳动幅度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件加工领域，具体涉及一种轴类工件轴向定位装置、轴类工件加工机床及加工方法。
背景技术
传动轴是汽车传递动力的重要部件，它的作用是与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行调整。因此传动轴在加工时也需要特别注意跳动的控制，径向跳动过大会影响传动系统的动平衡，造成传动不平稳。
目前传动轴加工采用的方式是两点夹持，即：将卡爪车至工件毛坯直径，预留台阶，将工件的一端顶住该台阶，同时工件的另一端用顶针顶住。该种两点夹持定位方式具有以下弊端：
(1)由于两端的夹持点距离实际需要车削的位置过远，在车削过程中，工件极易发生摆动，造成工件径向跳动大，影响产品的加工质量。
(2)如果传动轴尺寸不一，加工时，就需要加工不同尺寸的台阶，非常浪费资源，通用性差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种轴类工件轴向定位装置，该装置对轴类工件可以精准定位，减小工件在加工过程中发生径向跳动幅度，该装置通用性高。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种轴类工件轴向定位装置，用于对工件定位加工，其包括：
卡盘，所述卡盘上开设有第一通孔；所述卡盘一端面上安装有多个可靠近所述第一通孔中心并卡紧所述工件或远离所述第一通孔中心并松开所述工件的卡爪；
轴套，所述轴套一端固定于所述第一通孔内，所述轴套用于容纳所述工件的一端并使该端形成非加工段，且所述工件另一端伸出所述第一通孔外并使该端形成加工段，所述加工段长度小于所述非加工段长度；
定位机构，所述定位机构组设于所述轴套远离所述卡盘的一端，所述定位机构包括用于抵顶定位所述工件的定位部件。
进一步地，所述卡盘上安装有卡盘定位套，所述卡盘定位套位于所述卡盘与所述卡爪之间；所述轴套位于所述第一通孔内的一端与所述卡盘定位套连接并在所述卡盘定位套上形成一围设区，于该围设区上开设有第二通孔。
进一步地，所述卡盘定位套包括：
平板部，所述平板部位于所述第一通孔外并与所述卡盘连接，所述第二通孔开设于所述平板部上；
直筒部，所述直筒部位于所述第一通孔内，所述直筒部两端分别与所述轴套和所述平板部连接，所述直筒部和所述第二通孔连通。
进一步地，所述卡爪靠近所述第一通孔的一端呈与所述工件外径相同的圆弧结构。
进一步地，所述定位机构还包括：
第一螺母，所述第一螺母连接于所述轴套的一端；
定位螺杆，所述定位螺杆表面设有与所述第一螺母适配的外螺纹，所述定位螺杆一端与所述第一螺母螺接并延伸至所述轴套内；同时，
所述定位部件组设于所述定位螺杆位于所述轴套内的一端端面上。
进一步地，所述定位部件为凸台，该凸台轴向与所述轴套轴向平行。
进一步地，所述定位机构还包括第二螺母，所述第二螺母螺接于所述定位螺杆上且位于所述第一螺母外侧，所述第一螺母与所述第二螺母旋转方向相反。
进一步地，所述第一螺母呈台阶圆柱筒结构，且包括：
第一节段，所述第一节段位于所述轴套外；
第二节段，所述第二节段与所述第一节段相连接，所述第二节段位于所述轴套内且其内径与所述第一节段内径相等，所述第二节段外径小于所述第一节段外径且等于所述轴套内径。
本发明还提供一种轴类工件加工的机床，其包括机床本体，其还包括：
一如上所述的轴类工件轴向定位装置，其组设于所述机床本体上；
顶针，所述顶针设置于所述机床本体上且位于所述卡盘远离所述定位机构的一侧，所述顶针与所述卡盘相对设置，所述顶针用于抵顶定位所述工件伸出所述第一通孔外的一端端面；
刀头，所述刀头设置于所述机床本体上且位于所述顶针和所述卡爪之间，所述刀头用于对所述加工段进行加工。
本发明还提供一种使用如上所述的机床加工轴类工件的方法，其包括如下步骤：
S1：从所述卡盘上拆下所述轴套，将所述工件放入所述轴套内，并用所述定位部件抵顶定位所述工件的一端端面；
S2：将所述轴套安装于所述卡盘上，移动所述卡爪至其卡紧所述工件；
S3：将所述顶针抵顶定位所述工件伸出所述第一通孔外的一端端面，将所述刀头置于所述加工段上；
S4：启动程序，进行加工。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用三点定位方式，即通过定位部件抵顶定位工件一端，通过卡爪卡紧夹持工件，同时配合机床上的顶针抵顶定位工件另一端，形成三点定位，一方面，卡爪与轴套的配合使得工件的加工段长度小于非加工段长度，另一方面，卡爪卡紧夹持工件的夹持点与加工位置点之间的距离较小，从而大大减小了工件在加工时由机床振动引起的径向跳动幅度。
(2)本发明采用定位部件抵顶定位工件一端，只需要在工件两端面开凿与定位部件适配的凹槽即可，避开了工件直径对定位部件尺寸的约束，再通过滑动卡爪对工件进行卡紧夹持，这种方式定位稳定，重复性好，通用性高，操作简单，可以减少加工所需要的时间，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种轴类工件轴向定位装置结构示意图；
图2为图1的右视图。
图中，1-卡盘，10-第一通孔，11-卡爪，12-卡盘定位套，120-平板部，121-直筒部，122-螺栓孔，13-第二通孔，2-轴套，3-定位机构，30-定位部件，31-第一螺母，310-第一节段，311-第二节段，32-定位螺杆，33-第二螺母，4-工件。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种轴类工件轴向定位装置，用于对工件4定位加工，其包括卡盘1、轴套2和定位机构3，所述卡盘1呈圆盘形结构，所述卡盘1上开设有第一通孔10；所述卡盘1一端面上安装有多个可靠近所述第一通孔10中心并卡紧所述工件4或远离所述第一通孔10中心并松开所述工件4的卡爪11，所述卡爪11采用滑动的方式属于本领域常用技术手段，在此不赘述，所述卡爪11最好均匀分布在所述第一通孔10周围，以确保所述工件4的受力尽可能平衡，比如当所述卡爪11有两个时，两所述卡爪11沿所述第一通孔10中心呈中心对称，当所述卡爪11有三个时，相邻两所述卡爪11的夹角为120°，当所述卡爪11有四个时，相邻两所述卡爪11的夹角为90°；所述轴套2一端固定于所述第一通孔10内，所述轴套2与所述卡盘1可拆卸连接，即所述轴套2可以从所述第一通孔10内取出，这样便于组装与拆卸，在实际使用时，所述卡盘1较重，如果装配所述工件4时，重复地连同所述卡盘1一起取出非常不方便，因此最好采用可拆卸的方式，将较轻的所述轴套2取出进行装配所述工件4更加方便，这种可拆卸的方式也是本领域常用的方式，在此不赘述；所述轴套2用于容纳所述工件4的一端并使该端形成非加工段，且所述工件4另一端伸出所述第一通孔10外并使该端形成加工段，所述加工段长度小于所述非加工段长度，这样可以减小所述工件4的加工受力区域，减小受力时径向跳动的幅度；所述定位机构3组设于所述轴套2远离所述卡盘1的一端，所述定位机构3包括用于抵顶定位所述工件4的定位部件30。所述定位部件30的形状可根据所述工件4端面上的凹槽形状设置。
本发明的原理为：所述工件4一端(即非加工段)放入所述轴套2中并通过所述定位机构3的定位部件30进行抵顶定位，防止所述工件4的非加工段在加工过程中沿所述工件4的径向发送运动；同时，所述工件4另一端(即加工段)延伸出所述第一通孔10外，用所述卡爪11卡紧夹持，此时所述工件4在轴向上有两个点被卡紧固定，再配合机床上的顶针抵顶定位所述工件4伸出所述第一通孔10外的一端端面，形成三点定位，一方面，所述卡爪11与所述轴套2的配合使得所述工件4的加工段长度小于非加工段长度，另一方面，所述卡爪11卡紧夹持所述工件4的夹持点与加工位置点之间的距离较小，从而大大减小了工件在加工时由机床振动引起的径向跳动幅度。
本发明采用所述定位部件30抵顶定位所述工件4一端，只需要在所述工件4两端面开凿与所述定位部件30适配的凹槽即可，避开了所述工件4直径对所述定位部件30尺寸的约束，再通过滑动所述卡爪11对工件进行卡紧夹持，这种方式定位稳定，重复性好，通用性高，操作简单，可以减少加工所需要的时间，提高了生产效率。
参见图1和图2所示，进一步地，所述卡盘1上安装有卡盘定位套12，所述卡盘定位套12位于所述卡盘1与所述卡爪11之间；所述轴套2位于所述第一通孔10内的一端与所述卡盘定位套12连接并在所述卡盘定位套12上形成一围设区，于该围设区上开设有第二通孔13，优选地，所述第二通孔13与所述第一通孔10同轴设置，所述第二通孔13的内径大于所述工件4的直径。设置所述卡盘定位套12，方便所述轴套2的固定和拆卸。
参见图2所示，所述卡盘定位套12和所述卡盘1采用可拆卸连接方式，比如所述卡盘定位套12和所述卡盘1上均设有若干螺栓孔(122)，所述卡盘定位套12与所述卡盘1螺栓连接；此外，还可以在所述螺栓孔(122)内放置对拉螺杆或对拉锚杆，从而将所述卡盘定位套12和所述卡盘1通过对拉的方式固定连接在一起；通过这种可拆卸连接的方式，使装置模块化，使用方便，维修也方便。
参见图2所示，所述卡盘定位套12可设置为正三角形结构，三个所述卡爪11的移动轨迹分别垂直于其中一条边且不相交，这样设置，主要考虑到所述卡盘1尺寸不大，在所述卡爪11移动过程中，需要在所述卡盘1上开设滑槽供所述卡爪11移动，这样开设的滑槽会被所述卡盘定位套12挡住而减小所述卡爪11的行程，甚至使得所述卡爪11不能够卡紧夹持所述工件4，因此，将所述卡盘定位套12设置为三角形结构，形成了三个切边，留出一部分可在卡盘1上开设滑槽的位置。
参见图1所示，进一步地，所述卡盘定位套12包括平板部120和直筒部121，所述平板部120位于所述第一通孔10外并与所述卡盘1连接，所述第二通孔13开设于所述平板部120上；所述直筒部121位于所述第一通孔10内，所述直筒部121两端分别与所述轴套2和所述平板部120连接，所述直筒部121和所述第二通孔13连通。设置所述直筒部121，方便所述轴套2的连接以及取放，减小在取放过程中所述轴套2对所述卡盘1的损伤，设置所述平板部120，方便整个所述卡盘定位套12与所述轴套2的安装和拆卸。在设置所述平板部120时，预先在所述卡盘1上开设一安装槽，该安装槽的形状与所述平板部120相同，该安装槽的槽深与所述平板部120的厚度相同，使得所述平板部120安装后外侧壁面与所述卡盘1的壁面齐平。
参见图2所示，进一步地，所述卡爪11靠近所述第一通孔10的一端呈与所述工件4外径相同的圆弧结构，可以增大所述卡爪11与所述工件4的接触面积，所述工件4可以更好地被卡紧，另外也减轻甚至避免所述卡爪11对所述工件4造成损伤。
参见图1所示，进一步地，所述定位机构3还包括第一螺母31和定位螺杆32，所述定位螺杆32和所述第一螺母31可采用标准件，比如M20的标准件，此时所述第一螺母31孔内攻有M20的螺纹，所述第一螺母31连接于所述轴套2的一端；所述定位螺杆32表面设有与所述第一螺母31适配的外螺纹，所述定位螺杆32一端与所述第一螺母31螺接并延伸至所述轴套2内；同时，所述定位部件30组设于所述定位螺杆32位于所述轴套2内的一端端面上。所述第一螺母31可以用来调整所述定位螺杆32伸入所述轴套2内的长度并固定所述定位螺杆32，形成三点定位中的一点。
参见图1所示，进一步地，所述定位部件30为凸台，该凸台轴向与所述轴套2轴向平行。所述工件4的两端端面开设有凹槽，所述凸台与所述所述工件4上的凹槽相适配，所述凸台嵌置于凹槽中并顶紧所述工件4，防止所述工件4沿径向运动，所述凸台的形状可以为圆锥结构或圆柱结构或者圆锥台结构等，具体根据所述工件4的端面凹槽形状设置。当然了，所述定位部件30也可以是圆筒，该圆筒内径与所述工件4外径相等，所述工件4一端嵌置于该圆筒中。
参见图1所示，进一步地，所述定位机构3还包括第二螺母33，所述第二螺母33螺接于所述定位螺杆32上且位于所述第一螺母31外侧，所述第一螺母31与所述第二螺母33旋转方向相反。所述第二螺母33可采用标准件，比如M20的标准件，此时所述第二螺母33孔内攻有M20的螺纹，所述第二螺母33用来加强固定所述定位螺杆30伸入所述轴套2内的长度，所述第一螺母31与所述第二螺母33旋转方向相反，可以防止在加工中所述定位螺杆32因为振动而发生松动的现象。
参见图1所示，进一步地，所述第一螺母31呈台阶圆柱筒结构，且包括第一节段310和第二节段311，所述第一节段310与所述第二节段311相连接，所述第一节段310位于所述轴套2外；所述第二节段311位于所述轴套2内且其内径与所述第一节段310内径相等，所述第二节段311外径小于所述第一节段310外径且等于所述轴套2内径。
所述第一节段310和所述第二节段311至少有一个与所述轴套2固定连接。所述第二节段311可以稍微长一些，以增大所述第二节段311与所述定位螺杆32的接触面积，防止所述定位螺杆32发生晃动，导致所述工件4发生径向运动。
本发明还提供了一种轴类工件加工的机床，图中未示出，其包括机床本体，其还包括：一如上所述的轴类工件轴向定位装置、顶针和刀头，所述轴向定位装置组设于所述机床本体上；所述顶针设置于所述机床本体上且位于所述卡盘1远离所述定位机构3一侧，所述顶针与所述卡盘1相对设置，所述顶针用于抵顶定位所述工件4伸出所述第一通孔10外的一端端面；所述刀头设置于所述机床本体上且位于所述顶针和所述卡爪11之间，所述刀头用于对所述加工段进行加工。
本发明还提供了一种使用如上所述的机床加工轴类工件的方法，其包括如下步骤：
S1：从所述卡盘1上拆下所述轴套2，将所述工件4放入所述轴套2内，并用所述定位部件30抵顶定位所述工件4的一端端面；
S2：将所述轴套2安装于所述卡盘1上，移动所述卡爪11至其卡紧所述工件4；
S3：将所述顶针抵顶定位所述工件4伸出所述第一通孔10外的一端端面，将所述刀头置于所述加工段上；
S4：启动程序，进行加工。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种轴类工件轴向定位装置，用于对工件(4)定位加工，其特征在于，其包括：
卡盘(1)，所述卡盘(1)上开设有第一通孔(10)；所述卡盘(1)一端面上安装有多个可靠近所述第一通孔(10)中心并卡紧所述工件(4)或远离所述第一通孔(10)中心并松开所述工件(4)的卡爪(11)；
轴套(2)，所述轴套(2)一端固定于所述第一通孔(10)内，所述轴套(2)用于容纳所述工件(4)的一端并使该端形成非加工段，且所述工件(4)另一端伸出所述第一通孔(10)外并使该端形成加工段，所述加工段长度小于所述非加工段长度；
定位机构(3)，所述定位机构(3)组设于所述轴套(2)远离所述卡盘(1)的一端，所述定位机构(3)包括用于抵顶定位所述工件(4)的定位部件(30)。
2.如权利要求1所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于：所述卡盘(1)上安装有卡盘定位套(12)，所述卡盘定位套(12)位于所述卡盘(1)与所述卡爪(11)之间；所述轴套(2)位于所述第一通孔(10)内的一端与所述卡盘定位套(12)连接并在所述卡盘定位套(12)上形成一围设区，于该围设区上开设有第二通孔(13)。
3.如权利要求2所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于，所述卡盘定位套(12)包括：
平板部(120)，所述平板部(120)位于所述第一通孔(10)外并与所述卡盘(1)连接，所述第二通孔(13)开设于所述平板部(120)上；
直筒部(121)，所述直筒部(121)位于所述第一通孔(10)内，所述直筒部(121)两端分别与所述轴套(2)和所述平板部(120)连接，所述直筒部(121)和所述第二通孔(13)连通。
4.如权利要求1所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于：所述卡爪(11)靠近所述第一通孔(10)的一端呈与所述工件(4)外径相同的圆弧结构。
5.如权利要求1所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于，所述定位机构(3)还包括：
第一螺母(31)，所述第一螺母(31)连接于所述轴套(2)的一端；
定位螺杆(32)，所述定位螺杆(32)表面设有与所述第一螺母(31)适配的外螺纹，所述定位螺杆(32)一端与所述第一螺母(31)螺接并延伸至所述轴套(2)内；同时，
所述定位部件(30)组设于所述定位螺杆(32)位于所述轴套(2)内的一端端面上。
6.如权利要求1或5所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于：所述定位部件(30)为凸台，该凸台轴向与所述轴套(2)轴向平行。
7.如权利要求5所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于：所述定位机构(3)还包括第二螺母(33)，所述第二螺母(33)螺接于所述定位螺杆(32)上且位于所述第一螺母(31)外侧，所述第一螺母(31)与所述第二螺母(33)旋转方向相反。
8.如权利要求5或7所述的一种轴类工件轴向定位装置，其特征在于，所述第一螺母(31)呈台阶圆柱筒结构，且包括：
第一节段(310)，所述第一节段(310)位于所述轴套(2)外；
第二节段(311)，所述第二节段(311)与所述第一节段(310)相连接，所述第二节段(311)位于所述轴套(2)内且其内径与所述第一节段(310)内径相等，所述第二节段(311)外径小于所述第一节段(310)外径且等于所述轴套(2)内径。
9.一种轴类工件加工的机床，其包括机床本体，其特征在于，其还包括：
一如权利要求1所述的轴类工件轴向定位装置，其组设于所述机床本体上；
顶针，所述顶针设置于所述机床本体上且位于所述卡盘(1)远离所述定位机构(3)的一侧，所述顶针与所述卡盘(1)相对设置，所述顶针用于抵顶定位所述工件(4)伸出所述第一通孔(10)外的一端端面；
刀头，所述刀头设置于所述机床本体上且位于所述顶针和所述卡爪(11)之间，所述刀头用于对所述加工段进行加工。
10.一种使用如权利要求9所述的机床加工轴类工件的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：从所述卡盘(1)上拆下所述轴套(2)，将所述工件(4)放入所述轴套(2)内，并用所述定位部件(30)抵顶定位所述工件(4)的一端端面；
S2：将所述轴套(2)安装于所述卡盘(1)上，移动所述卡爪(11)至其卡紧所述工件(4)；
S3：将所述顶针抵顶定位所述工件(4)伸出所述第一通孔(10)外的一端端面，将所述刀头置于所述加工段上；
S4：启动程序，进行加工。
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