CN108145492B - 细长杆件对称平衡装夹工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种细长杆件对称平衡装夹工装，旨在提供一种操作使用方便、调整更方便的浮动夹紧装置。本发明通过下述技术方案予以实现：轴套装夹器(1)的L形台阶面制有矩形槽，两个相向对称的浮动夹臂(3)活动连接在所述矩形槽的盲口端，两个定位销(2)从轴套装夹器两侧槽的围体上，分别穿过两个浮动夹臂的凸耳孔，将浮动夹臂固定在轴套装夹器的两侧壁槽内，浮动夹臂前端制有通过转销(4)连接的弯头夹持爪(5)，形成对夹细长杆工件(7)的对夹臂，夹紧杆(6)通过上述矩形槽对端螺纹孔，将围绕定位销转动的浮动夹臂，同步向细长杆工件杆部中心部位收拢，使弯头夹持爪产生对称的平衡力夹紧力，形成一个装夹细长杆工件的刚性封闭刚体。

Description

细长杆件对称平衡装夹工装

技术领域

本发明涉及一种主要用于装夹细长杆部位的浮动夹紧装置，尤其是在工件加工无法有效夹持，长度L与直径d之比≥25的细长杆零件。

背景技术

细长轴车削在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工难度较大。在生产制造中，常出现对细长杆部位的加工，加工时，由于涉及到基准要素等因素，往往这部分细长杆不能被直接夹持加工，即使能够直接夹持，也没有效的装夹部位用以提升被加工部位的刚性。细长杆的车削加工极易产生弯曲、鼓形、棱带和锥度。减小刀具与工件间的相对振动就成为细长杆车削加工中的主要难题。装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.长度L与直径d之比≥25细长杆的零件与一般的轴类零件相比，细长杆零件存在工件细长、刚度差及受热影响变形较大的特点。装夹细长轴刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动，这给车削加工带来很大的困难，不容易获得良好的几何精度。普通车床加工细长杆件的生产效率不高，但废品率却较高。主要原因是由于细长杆件的长径比大，刚度小，在加工时受切削力、装夹力和切削热等因素影响，极易导致弯曲变形，致使细长杆件在加工后出现波纹、锥度、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等加工缺陷；同时细长杆件的弯曲变形还会引起工艺系统的振动，进而降低工件的加工精度和表面粗糙度，在某些严重情况下还会造成打刀，导致最终无法加工。目前，细长杆件主要是采用普通车床加工，因而装夹方式对细长杆件的加工具有重要意义。目前常用的装夹方式有如下3种。1)卡盘和顶尖夹持。该种装夹方式适用于单件小批量的细长杆件加工。2)卡盘、顶尖和跟刀架夹持。该种装夹方式可加工较长的细长杆，但对于较细的细长杆件，调节困难。3)卡盘和拉力尾座夹持。常规的装夹方法是用普通车床上的三爪卡盘和顶尖将细长杆零件刚性夹紧。在车削过程中，细长杆零件由于切削力、切削热及自重的影响而产生的变形无法调整，切削过程中这种变形的不断积累，必然导致细长杆零件产生严重的弯曲变形。常规车削方法是将细长杆零件装夹于车床主轴箱的三爪自定心卡盘和尾座的顶尖之间，然后在中心架、跟刀架的配合下，采用正向切削法用标准刀具进行车削。由于细长杆零件刚性装夹于三爪自定心卡盘上，无法消除切削产生的轴向分力，这就使细长杆零件受压而产生弯曲变形。由于细长杆零件本身结构的特点以及加工工艺的原因，车削完成的细长杆零件有较大的弯曲变形。为了使零件达到图样要求的精度，需要增加校直工序，零件精度要求越高，校直的次数越多。尽管经过了校直工序，有些细长杆零件还是因为不能满足图样要求而报废。

根据细长杆车削的特点，人们设计出了一些专用跟刀架，较典型的有磁力跟刀架、加磁车刀、动轴承跟刀架等。磁力跟刀架相当于在车刀两侧各设置一副磁性吸附装置，用该装置所产生的径向吸附力来抵消刀具给工件的径向力。其不足之处是免温度过高会导致失磁，需要考虑使永磁材料的散热问题，对直径过小的轴和无磁性材料行不通。加磁车刀由套在刀杆上的励磁线圈产生磁场，刀杆本身在车削时实际上为一带磁体，削时磁场通过刀具，除工件偏心自重产生的不利影响外，刀具沿工件径向施加的切削力F也是构成振动的主要因素。其不足是磁达场也会吸引切屑，使一部分切屑粘在刀具前端(粘屑)。而且需要在车床上安装电子仪器、仪表，十分不便，也影响工人操作，还需要另配供电电源。工件在振动的同时也在作回转运动，水平方向和垂直方向的振动都会增大加工误差。常规的动轴承跟刀架架结构为2个支承爪结构，上面1个，后面1个。细长杆零件由于没有对称的平衡力夹紧，在车削过程中，由于本身的重力及不可避免的弯曲，会因离心力瞬时离开或接触支承爪而产生振动，从而不能保证细长杆零件加工的尺寸精度和形状精度。细长杆类零件杆件的长径比大，切削加工中的振动,严重影响工件的加工质量,缩短刀具和机床的使用寿命,降低生产效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种使用、调整更方便的浮动夹紧装置。

为实现上述目的，本发明提供的一种浮动夹紧装置，具有一个纵向端制有圆柱夹柄的轴套装夹器，其特征在于：轴套装夹器的L形台阶面制有矩形槽，一端向制有矩形头的夹紧杆横向通过所述矩形槽，将两个相向对称的浮动夹臂活动连接在所述矩形槽的盲口端，两个浮动夹臂紧贴于所述矩形槽两侧槽壁，从上述矩形槽的自由端伸出，两个定位销从轴套装夹器两侧槽的围体上，分别穿过两个浮动夹臂的凸耳孔，将浮动夹臂固定在轴套装夹器的两侧壁槽内，浮动夹臂前端制有通过转销连接的弯头夹持爪，形成对夹细长杆工件的对夹臂，夹紧杆通过上述矩形槽对端螺纹孔，将围绕定位销转动的浮动夹臂，同步向细长杆工件杆部中心部位收拢，使弯头夹持爪产生对称的平衡的夹紧力，形成一个装夹细长杆工件的刚性封闭刚体，整个装置通过轴套装夹器的圆柱夹柄安装固定于车削或铣削加工设备的卡盘或其它应用夹持器上。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明采用双臂浮动夹对称夹持夹细长杆工件，以夹持臂中部凸耳作支点，利用作用力与反作用力的杠杆原理，形成刚性封闭环状态进行浮动夹紧。夹持臂一端夹持工件细长杆件的末端进行夹紧，能起到良好的浮动夹紧效果，有效提升被加工部位的刚性，增加了杆件刚度，保证切削过程的平稳，防止细长杆件加工部位在切削过程中因离心力的作用而引起的甩动，避免工件在加工过程中直线度的变化；二是起到夹持零件的作用，另一端用于调整浮动夹紧力的双臂，调整夹紧杆松紧程度达到被加工零件的浮动夹紧，使刀具与工件夹持部位一直保持最小距离，避免了由于径向切削力所引起的工件弯曲变形，是保证细长杆件加工精度的根本要素，这一特点与其他数控车床及普通车床之间最大的区别。这些措施的实施，可以有效控制细长杆零件在车削过程中的变形，从而减小或避免细长杆零件的弯曲变形。在加工细长杆件方面具有普通车床无可比拟的优点，不但零件精度可以得到稳定保证，还极大地提高了生产效率，降低了加工成本，为目前细长杆件的加工难题提供了一种有效的解决方案。

本发明在浮动夹臂前端通过转销连接的弯头夹持爪，形成对夹细长杆工件的对夹臂，夹紧杆通过上述矩形槽对端螺纹孔，将围绕定位销转动的浮动夹臂，同步向细长杆工件杆部向心收拢，夹紧细长杆零件时，弯头夹持爪产生夹紧力，形成一个定心装夹细长杆工件的刚性封闭刚体，通过相关构件的移动、同步锁紧，达到对被加工产品的有效夹紧。这种装夹方法可使车削稳定，避免振动，减小细长轴车削时的鼓形误差，可有效改善传统装夹方式中存在的弊端，保证工件稳定，避免了工件的弯曲变形。与传统的加工方法相比较，可以极大地提高细长杆件的加工效率。夹紧时，本装置可形成一个针对悬臂式细长杆类零件刚性提升固定的刚性封闭环，细长杆件对称平衡装夹装置。

本发明可广泛应用于细长杆、薄壁件等加工时的加工条件改善。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明浮动夹紧装置未进行夹紧时主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明对空速管夹紧加工时的实施例状态示意图。

图4是图3的俯视图。

参图中：1轴套装夹器，2定位销，3浮动夹臂，4转销，5弯头夹持爪，6夹紧杆，7细长杆工件(空速管)、螺母8。

具体实施方式

参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种浮动夹紧装置，由具有一个纵向端制有圆柱夹柄的轴套装夹器1、定位销2、浮动夹臂3、转销4、弯头夹持爪5、夹紧杆6组成。浮动夹臂3通过定位销2固定在基座1的两侧壁槽内，浮动夹臂3可围绕定位销2作适度转动，弯头夹持爪5被转销4联接在浮动夹臂3端头。夹紧杆6与矩形槽含一螺纹内孔的联接浮动夹臂3。轴套装夹器1的L形台阶面制有矩形槽，一端向制有矩形头的夹紧杆6横向通过所述矩形槽，将两个相向对称的浮动夹臂3活动连接在所述矩形槽的盲口端，两个浮动夹臂3紧贴于所述矩形槽两侧槽壁，从上述矩形槽的自由端伸出，两个定位销2从轴套装夹器1两侧槽的围体上，分别穿过两个浮动夹臂3的凸耳孔，将浮动夹臂3固定在轴套装夹器1的两侧壁槽内，浮动夹臂3前端制有通过转销4连接的弯头夹持爪5，形成对夹细长杆工件7的对夹臂，夹紧杆6通过上述矩形槽对端螺纹孔，将围绕定位销2转动的浮动夹臂3，同步向细长杆工件7杆部中心部位收拢，使弯头夹持爪5产生对称的平衡的夹紧力，形成一个装夹细长杆工件7的刚性封闭刚体，整个装置通过轴套装夹器1的圆柱夹柄安装固定于车削或铣削加工设备的卡盘或其它应用夹持器上。

圆柱夹柄中心线与被加工细长杆轴心线同轴或平行，使用时，首先夹持固定圆柱夹柄圆柱，用百分表拉直轴套装夹器1的侧面、上面或下面与固定轴心线平行，保证被夹持工件有一个良好的基准。

工件安装。工件上有二个用于定位的定位螺杆，将工件按图3位置，将工件基准底面与轴套装夹器(1)基准底面贴合，并利用工件上的二个定位螺杆将工件与轴套装夹器1的基准底面拉紧固定在一起，形成一个整体，此时，工件上端细长杆位于二个弯头夹持爪5之间。

由于浮动夹持，工件上端属细长杆，无有效夹紧时加工，将形成加工障碍，加工后难以达到设计要求，因此，在工件安装好的基础上，用扳手转动夹紧杆6将使上下弯头夹持爪5同步向工件细长杆部中心部位收拢夹紧，夹紧杆6促使浮动夹臂3左端向外张开右端向内收缩，从而使被加工件被浮动夹紧，提高了被加工件的加工刚性，操作使用方便。弯头夹持爪5可根据被夹紧构件更新不同的弯头夹持爪5，以适应夹紧状态。

浮动夹紧臂3绕定位销2转动，弯头夹持爪5成对夹臂分别围绕转销4转动的对称构件，被浮动夹持的构件被自然浮动夹持。此时，构件1～6及工件7形成一个封闭的刚性整体，为后续的加工提供了有利条件。加工表面无振颤现象，刚性提升；被加工细长杆右端喇叭口与底面基准的垂直度得到了有效保证。被焊接件在被夹紧时，允许被夹紧件面为弧面、平面或异型面。弯头夹持爪5可根据被夹紧构件更新不同的夹紧块5，以适应夹紧状态。

参阅图3、图4。以装夹加工空速管7为例，加工时，先将各构件已装配到位的臂式浮动装置的轴套装夹器1左端的基准夹持外圆安装于车床的三爪卡盘上，用百分表拉直其侧面与底面与车床主轴中心线平行，然后用卡盘扳手锁紧轴套装夹器1，将空速管7安装于轴套装夹器1底面，此时空速管7上的二个螺杆定位于轴套装夹器1底面的二个孔内，并用螺母8拉紧螺杆；转动夹紧杆6使弯头夹持爪5浮动夹紧空速管7的右上端外圆，这样使刀具与夹持位置距离最近，通过刀具相对主轴的轴向及径向移动，加工出空速管7的右端刃口及其内孔尺寸要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种细长杆件对称平衡装夹工装，具有一个纵向端制有圆柱夹柄的轴套装夹器（1），其特征在于：轴套装夹器（1）的L形台阶面制有矩形槽，一端向制有矩形头的夹紧杆（6）横向通过所述矩形槽，将两个相向对称的浮动夹臂（3）活动连接在所述矩形槽的盲口端，两个浮动夹臂（3）紧贴于所述矩形槽两侧槽壁，从上述矩形槽的自由端伸出，两个定位销（2）从轴套装夹器（1）两侧槽的围体上，分别穿过两个浮动夹臂（3）的凸耳孔，将浮动夹臂（3）固定在轴套装夹器（1）的两侧壁槽内，浮动夹臂（3）前端制有通过转销（4）连接的弯头夹持爪（5），形成对夹细长杆工件（7）的对夹臂，夹紧杆（6）通过上述矩形槽对端螺纹孔，将围绕定位销（2）转动的浮动夹臂（3），同步向细长杆工件（7）杆部中心部位收拢，使弯头夹持爪（5）产生对称的平衡力夹紧力，形成一个装夹细长杆工件（7）的刚性封闭刚体，整个装置通过轴套装夹器（1）的圆柱夹柄安装固定于车削或铣削加工设备的卡盘或其它应用夹持器上；

工件基准底面与轴套装夹器（1）基准底面贴合，并利用工件上的二个定位螺杆将工件与轴套装夹器（1）拉紧固定在一起，形成一个整体，工件上端细长杆位于二个弯头夹持爪（5）之间；

圆柱夹柄中心线与被加工细长杆轴心线同轴或平行；

夹持臂一端夹持工件细长杆件（7）的末端进行夹紧，能起到良好的浮动夹紧效果，有效提升被加工部位的刚性，增加了杆件刚度，保证切削过程的平稳，防止细长杆件（7）加工部位在切削过程中因离心力的作用而引起的甩动，避免工件在加工过程中直线度的变化；二是起到夹持零件的作用，另一端用于调整浮动夹紧力的双臂，调整夹紧杆松紧程度达到被加工零件的浮动夹紧，使刀具与工件夹持部位一直保持最小距离，避免了由于径向切削力所引起的工件弯曲变形，是保证细长杆件加工精度的根本要素，可以有效控制细长杆零件在车削过程中的变形，从而减小或避免细长杆零件的弯曲变形。

2.根据权利要求1中所述的细长杆件对称平衡装夹工装，其特征在于：弯头夹持爪（5）根据被夹紧构件更新不同的弯头夹持爪（5），以适应夹紧状态。