CN109848735B

CN109848735B - 一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置及其工作方法

Info

Publication number: CN109848735B
Application number: CN201910298187.0A
Authority: CN
Inventors: 纪飞飞
Original assignee: Suzhou Chien Shiung Institute of Technology
Current assignee: Suzhou Chien Shiung Institute of Technology
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: CN109848735A

Abstract

一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置及其工作方法，其中装置包括卡盘、夹具和施力装置，用于固定轴类零件一端的卡盘，所述夹具包括用于夹持轴类零件另一端的两V型杆件，所述V型杆件由弹簧固定连接，V型杆件末端均设置有滚轮；所述施力装置包括凸轮、斜面推进块、驱动电机，所述斜面推进块的两斜面成“八”字型设置，斜面推进块上端设置于所述弹簧与V型杆件连接内，下端与所述凸轮一侧连接，凸轮另一侧设置有驱动电机。本发明所述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，能实现不同直径轴类零件的快速夹紧、动态装夹及加工作用，操作便捷、装夹牢固，集传统轴类零件加工时顶针、跟刀架装置功能于一体，节约成本，优化了加工工艺。

Description

一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置及其工作方法

技术领域

本发明属于机械装夹加工装置技术领域，具体涉及一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，尤其是一种用于不同曲率半径、细长轴类零件进行装夹支撑及加工的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置。本发明还涉及所述长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置的工作方法。

背景技术

长轴类零件作为传递扭矩和运动的主要零部件被广泛的应用于各类机械设备。但是由于长轴类零件自身的细长特点，切削加工时容易受到自身重力、切削力及切削热等因素影响，导致发生形变，严重影响其加工表面质量及尺寸精度。目前长轴类零件加工主要采用顶针装置实现长轴类零件两端支撑，切削加工时为了避免因切削力产生的较大变形则大多采用中心架、跟刀架等装置。相比于其他零件，长轴类零件加工装置复杂，加工质量控制成本较高。此外，圆弧曲面零件装夹、定位的夹具一般采用的是“V”型槽夹紧设计，三点式方式固定圆弧曲面稳定、牢固。但是传统的装夹、定位夹具一般都以零件的静止为前提，对切削加工过程中高速旋转的零件装夹则容易划伤表面。

中国专利授权号为CN 107414698 A公开了一种长轴类零件固定夹持定位装置，该装置利用气缸驱动齿条带动齿轮实现运动传递与夹爪的张开和闭合，对长轴类零件仅能起到固定夹持的作用，无加工功能，成本较高，且装置结构复杂。

中国专利授权号为CN 201988951 U公开了一种长轴类零件夹紧装置，该装置结构简单，但仅对静止下的长轴类进行夹紧，无法实现了零件回转运动下的动态装夹，且无加工功能。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，能实现不同直径轴类零件的快速夹紧、加工作用，在零件旋转工况下，夹紧起到支撑作用基础上还不会划伤零件接触表面，实现动态装夹，操作便捷、装夹牢固，集合了目前传统长轴类零件加工时顶针、跟刀架两类装置功能于一体，避免了多次装夹的繁琐操作，节约了加工时间和成本，优化了加工工艺。

技术方案：一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，包括卡盘、夹具和施力装置，用于固定轴类零件一端的卡盘，所述夹具包括用于夹持轴类零件另一端的两V型杆件，所述V型杆件由弹簧固定连接，V型杆件末端均设置有滚轮；所述施力装置包括凸轮、斜面推进块、驱动电机，所述斜面推进块的两斜面成“八”字型设置，斜面推进块上端设置于所述弹簧与V型杆件连接内，下端与所述凸轮一侧连接，凸轮另一侧设置有驱动电机。

本发明所述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，采用驱动电机控制输出，带动凸轮转动，驱动斜面推进块，实现V型杆件的夹紧动作，弹簧完成快速松开动作，通过控制凸轮轮廓轨迹改变其最大推程实现不同直径轴类零件的装夹；而V型杆件末端均采用滚轮结构设置，在零件高速旋转工况下，夹紧起到支撑作用基础上还不会划伤零件接触表面，实现动态装夹。卡盘、施力装置对轴类零件起到良好的支撑作用，有效缓解长轴类零件加工尺寸及形状误差。

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，所述卡盘为三爪卡盘。整个装置与三爪卡盘形成简支梁结构，三爪方式固定更稳定、牢固，有效缓解长轴类零件加工尺寸及形状误差。

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，所述V型杆件还包括销和固定块，所述固定块与V型杆件通过销固定连接。通过销在V型杆件安装固定块，使两V型杆件绕固定块面向轴类零件方向正向或反向转动，实现夹紧、松开动作。

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，所述斜面推进块下部设置有导轨凹槽，所述凸轮顶部位于导轨凹槽内。斜面推进块下部的导轨凹槽对凸轮的运动能起到定向约束作用。

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，所述斜面推进块上还包括螺旋进给刀具，所述螺旋进给刀具的刀具可拆卸。采用可拆卸螺旋进给刀具装置实现长轴类零件支撑及加工工能，简化了加工安装工序，优化了加工工艺，保证了加工表面质量及尺寸精度，节约了加工成本。

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，所述螺旋进给刀具包括滚轮、车断刀、磨轮。通过在同一车床上跟换刀具及螺旋进给量实现轴类零件不同直径零件可调心式功能以及车断和磨削两道工序

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置的工作方法，包括如下步骤：

（1）轴类零件装夹在卡盘上旋转，启动驱动电机带动凸轮向上转动，推动斜面推进块向上运动，同时斜面推进块两侧斜面推动两V型杆件向轴类零件方向转动，实现夹紧动作；

通过控制凸轮轮廓轨迹改变其最大推程实现不同直径轴类零件的装夹，操作便捷、装夹牢固。

（2）连接V型杆件两端的弹簧受力拉长，两V型杆件末端的滚轮在夹紧时与轴类零件同步转动，从而实现动态装夹；

V型杆件末端均采用滚轮结构设置，在零件旋转工况下，夹紧起到支撑作用基础上还不会划伤零件接触表面，实现动态装夹。

（3）当夹紧动作完成后，控制驱动电机带动凸轮向下转动，凸轮松开斜面推进块，斜面推进块因自重同步下落，弹簧收缩回弹，拉动两V型杆件向轴类零件反方向转动，实现松开动作。

通过驱动电机、凸轮、斜面推进块与弹簧的配合，实现了快速夹紧、松开功能，操作便捷、装夹牢固、响应速度快。

进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置的工作方法，所述步骤（1）还包括如下步骤：

在所述斜面推进块上安装螺旋进给刀具，所述螺旋进给刀具安装滚轮，与V型杆两端滚轮构成轴类零件的三点支撑固定，通过调节螺旋进给刀具上螺杆的高度，实现对不同直径轴类零件的装夹。

螺旋进给刀具的滚轮与V型杆两端滚轮的三点支撑固定更稳定、牢固，有效缓解长轴类零件加工尺寸及形状误差。进一步的，上述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置的工作方法，所述步骤（1）还包括如下步骤：

在所述斜面推进块上安装螺旋进给刀具，所述螺旋进给刀具安装车断刀，通过螺旋进给刀具上螺杆的推进，实现车断刀具进给。

在同一车床上仅通过跟换刀具及螺旋进给量实现轴类零件的车断工序，简化了加工安装工序，保证了加工表面质量及尺寸精度，节约了加工成本。

在所述斜面推进块上安装螺旋进给刀具，所述螺旋进给刀具安装磨轮，通过螺旋进给刀具上螺杆的推进，实现磨削刀具进给。

在同一车床上仅通过跟换刀具及螺旋进给量实现轴类零件的磨削工序，优化了加工工艺，保证了加工表面质量及尺寸精度，节约了加工成本。

本发明的有益效果为：本发明所述长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，采用纯机械结构设计方法实现不同直径轴类零件的快速夹紧、加工作用，在零件旋转工况下，夹紧起到支撑作用基础上还不会划伤零件接触表面，实现动态装夹，操作便捷、装夹牢固、响应速度快。集合了目前传统长轴类零件加工时顶针、跟刀架两类装置功能于一体，避免了多次装夹的繁琐操作，节约了加工时间和成本，优化了加工工艺。

附图说明

图1为本发明所提供的一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置的结构示意图。

其中，1为卡盘，2为夹具，3为施力装置，4为轴类零件，21为 V型杆件，22为弹簧，211为滚轮，212为销，213为固定块，32为凸轮，33为斜面推进块，34为驱动电机，331为螺旋进给刀具，332为导轨凹槽，3311为螺杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1所示的上述结构的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，包括卡盘1、夹具2和施力装置3，所述卡盘1固定轴类零件4的一端，所述夹具2包括用于夹持轴类零件4，另一端的两V型杆件21，所述V型杆件21由弹簧22固定连接，V型杆件21末端均设置有滚轮211；所述施力装置3包括凸轮32、斜面推进块33、驱动电机34，所述斜面推进块33的两斜面成“八”字型设置，斜面推进块33上端设置于所述弹簧22与V型杆件21连接内，下端与所述凸轮32一侧连接，凸轮32另一侧设置有驱动电机34。

其中，所述卡盘1为三爪卡盘。所述V型杆件21还包括销212和固定块213，所述固定块213与V型杆件21通过销213固定连接。所述斜面推进块33下部设置有导轨凹槽332，所述凸轮32顶部位于导轨凹槽332内。所述斜面推进块33上还包括螺旋进给刀具331，所述螺旋进给刀具331的刀具可拆卸，所述刀具包括滚轮、车断刀、磨轮，所述螺旋进给刀具331上有螺杆3311。

具体实施例

实施例1

基于以上的结构基础，轴类零件4装夹在三爪卡盘1上高速旋转，启动驱动电机34，驱动凸轮32转动，推动斜面推进块33向上运动，同时斜面推进块33两侧斜面推动两V型杆件21绕固定块213向轴类零件4正方向转动实现夹紧动作，而连接V型杆21两端的弹簧22受力拉长；两V型杆件21末端均装有滚轮211，夹紧时滚轮211与轴类零件4同步转动，从而实现动态装夹；同时螺旋进给刀具331安装滚轮211，与V型杆21两端滚轮构成圆柱零件的三点支撑固定，通过螺杆3311推进实现不同直径零件可调心式功能。当夹紧支撑动作完成后，松开凸轮211，斜面推进块33因自重同步下落。此时链接弹簧22收缩回弹，拉动V型杆件21绕固定块213向轴类零件4反方向转动，实现松开动作。

实施例2

基于以上的结构基础，轴类零件4装夹在三爪卡盘1上高速旋转，启动驱动电机34，驱动凸轮32转动，推动斜面推进块33向上运动，同时斜面推进块33两侧斜面推动两V型杆件21绕固定块213向轴类零件4正方向转动实现夹紧动作，而连接V型杆21两端的弹簧22受力拉长；两V型杆件21末端均装有滚轮211，夹紧时滚轮211与轴类零件4同步转动，从而实现动态装夹；同时螺旋进给刀具331安装车断刀，通过螺杆3311推进实现刀具的切削进给。当夹紧车断动作完成后，松开凸轮211，斜面推进块33因自重同步下落。此时链接弹簧22收缩回弹，拉动V型杆件21绕固定块213向轴类零件4反方向转动，实现松开动作。

实施例3

基于以上的结构基础，轴类零件4装夹在三爪卡盘1上高速旋转，启动驱动电机34，驱动凸轮32转动，推动斜面推进块33向上运动，同时斜面推进块33两侧斜面推动两V型杆件21绕固定块213向轴类零件4正方向转动实现夹紧动作，而连接V型杆21两端的弹簧22受力拉长；两V型杆件21末端均装有滚轮211，夹紧时滚轮211与轴类零件4同步转动，从而实现动态装夹；同时螺旋进给刀具331安装磨轮，通过螺杆3311推进实现磨削刀具进给。当夹紧磨削动作完成后，松开凸轮211，斜面推进块33因自重同步下落。此时链接弹簧22收缩回弹，拉动V型杆件21绕固定块213向轴类零件4反方向转动，实现松开动作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，其特征在于：包括卡盘（1）、夹具（2）和施力装置（3），用于固定轴类零件（4）一端的卡盘（1），所述夹具（2）包括用于夹持轴类零件（4）另一端的两V型杆件（21），所述V型杆件（21）由弹簧（22）固定连接，V型杆件（21）末端均设置有滚轮（211）；所述施力装置（3）包括凸轮（32）、斜面推进块（33）、驱动电机（34），所述斜面推进块（33）的两斜面成“八”字型设置，斜面推进块（33）上端设置于所述弹簧（22）与V型杆件（21）连接内，下端与所述凸轮（32）一侧连接，凸轮（32）另一侧设置有驱动电机（34），当启动驱动电机（34）带动凸轮（32）向上转动，推动斜面推进块（33）向上运动，同时斜面推进块（33）两侧斜面推动两V型杆件（21）向轴类零件（4）方向转动，两V型杆件（21）末端的滚轮（211）在夹紧时与轴类零件（4）同步转动；

所述斜面推进块（33）上还包括螺旋进给刀具（331），所述螺旋进给刀具（331）的刀具可拆卸；

通过螺旋进给刀具（331）上螺杆（3311）的推进，实现刀具进给；

所述刀具包括车断刀、磨轮。

2.根据权利要求1所述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，其特征在于：所述卡盘（1）为三爪卡盘。

3.根据权利要求1所述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，其特征在于：所述V型杆件（21）还包括销（212）和固定块（213），所述固定块（213）与V型杆件（21）通过销（212）固定连接。

4.根据权利要求1所述的长轴类零件可调心式快速夹紧加工装置，其特征在于：所述斜面推进块（33）下部设置有导轨凹槽（332），所述凸轮（32）顶部位于导轨凹槽（332）内。