CN110102782B - 一种自定心双向旋转十字轴加工主轴 - Google Patents

一种自定心双向旋转十字轴加工主轴 Download PDF

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Abstract

本发明公开了精密加工设备技术领域的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,包括装置外壳、旋转油缸机构、升降机构、夹持换向机构、定位机构和减速电机,装置外壳的内腔贴合固设有轴承固定套和一对角接触轴承,升降机构设置于旋转油缸机构的内腔,升降机构包括升降框体和两个升降安装块,夹持换向机构设置有上下对称的两组,两组夹持换向机构之间通过相互靠拢将十字轴工件夹持固定,定位机构设置有前后对称的两组,分别嵌设于升降框体的前后两侧,用于定位十字轴工件中对位的两轴端,减速电机嵌设安装于装置外壳下方、用于驱动旋转油缸机构旋转,本发明提供了一种用于加工十字轴工件的自定心双向旋转十字轴加工主轴。

Description

一种自定心双向旋转十字轴加工主轴
技术领域
本发明涉及精密加工设备技术领域,具体为一种自定心双向旋转十字轴加工主轴。
背景技术
随着现代科技发展,机械加工制造技术水平的提升,加工精度决定产品质量,也成为衡量一个工业水平的标准之一,加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。理想的几何参数,对尺寸而言,就是平均尺寸;对表面几何形状而言,就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等;对表面之间的相互位置而言,就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。
现有一金属工件十字轴工件10如附图17所示,十字轴工件10中包括四组结构一致、呈十字状分布的轴杆101,四组轴杆101的外侧端部均设计有端孔102结构,端孔102结构在设计需求中具有颇高的尺寸精度,如采用传统如车床类回转体加工设备对十字轴工件10进行加工,存在以下缺陷:
1、单次仅能够对其中一个端孔102进行加工,加工一个十字轴工件10需要四次装夹,操作繁琐、效率低下;
2、由于1、所述缺陷,导致十字轴工件10中对位两个端孔102的同轴精度无法得到保证。
3、依赖机床设备加工,批量生产加工时,需专门配备至少一台机床设备加工,机床设备一般购买价格较高,不符合现代企业高效益发展观念。
基于此,本发明设计了一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,以解决上述技术问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,包括装置外壳、旋转油缸机构、升降机构、夹持换向机构、定位机构和减速电机,所述装置外壳为环状中空结构,所述装置外壳的内腔贴合固设有轴承固定套,所述旋转油缸机构设置于所述轴承固定套的内腔,且旋转油缸机构和轴承固定套之间通过设置一对角接触轴承保持可轴向相对转动,所述升降机构设置于所述旋转油缸机构的内腔,所述旋转油缸机构可驱动所述升降机构沿轴向旋转,所述升降机构包括升降框体和两个升降安装块,两个所述升降安装块嵌设于所述升降框体的内腔上下两侧,并保持可升降活动,所述夹持换向机构设置有上下对称的两组,并分别固设于两组所述升降安装块的内腔,两组所述夹持换向机构之间通过相互靠拢将十字轴工件夹持固定,所述定位机构设置有前后对称的两组,分别嵌设于所述升降框体的前后两侧,用于定位所述十字轴工件中对位的两轴端,所述减速电机嵌设安装于所述装置外壳下方、用于驱动所述旋转油缸机构旋转。
优选的,所述旋转油缸机构由油缸外套环、油缸内套环和油缸活塞环构成,所述油缸外套环和油缸内套环密闭套合连接,所述油缸活塞环的外壁活塞凸缘位于油缸外套环和油缸内套环之间,并可由外部油压输入驱动轴向平移,所述油缸活塞环的内壁一端设置有升降外斜面。
优选的,所述减速电机的输出端套接有驱动齿轮,所述油缸内套环的外壁端部设置有传动齿机构,所述驱动齿轮与所述油缸内套环的外壁相啮。
优选的,所述升降框体主体部分为圆饼状结构,所述升降框体的外壁一侧设置有轴向限位凸缘,所述升降框体的侧端面左右贯通开设有用于放取所述十字轴工件的工件装卸口,所述升降框体的中部上下对称开设有用于装配所述升降安装块的升降安装槽,所述升降框体的前后两侧对称开设有用于装配所述定位机构的定位安装孔,所述升降安装槽与所述工件装卸口连通一侧设置有四组呈矩形分布的限位凸块。
优选的,所述升降安装块主体为顶部曲面的方块体结构,所述升降安装块的顶部设置有与所述升降外斜面相配合的升降内斜面,所述升降安装块的底部中心处开设有用于装配所述夹持换向机构的夹持换向安装孔,所述夹持换向安装孔的两侧开设有活塞齿条安装孔,所述升降安装块的底部开设有四个与所述限位凸块相配合的限位凹槽。
优选的,所述活塞齿条安装孔的内腔密闭设置有活塞齿条,所述活塞齿条安装孔和活塞齿条构成活塞缸结构,所述活塞齿条包括圆柱活塞体,所述圆柱活塞体贴近所述夹持换向机构一侧壁开设有传动齿。
优选的,所述夹持换向机构包括换向台阶轴,所述换向台阶轴外壁上下两侧均通过轴承与所述夹持换向安装孔转动安装,所述换向台阶轴的外壁且与所述活塞齿条安装孔平齐处套接有与所述传动齿相啮合的换向齿轮,所述换向台阶轴外壁套设有轴向限位套,所述换向台阶轴内侧端固定安装有换向安装盘,所述换向安装盘与所述轴向限位套之间设置有平面轴承,所述换向安装盘的内侧固定安装有换向夹持盘。
优选的,所述换向安装盘主体中部开设有与所述换向台阶轴连接的沉头螺钉孔,所述换向夹持盘内侧面设置有用于夹持所述十字轴工件的夹持凸缘,所述换向安装盘和换向夹持盘相互贴合一面均分别开设有四组圆周均布的同步键槽,所述换向安装盘和换向夹持盘上均开设有安装螺钉孔。
优选的,所述定位机构包括导向套筒,所述导向套筒的内腔设置有定位活塞,所述导向套筒的后侧端设置有封闭端盖,所述定位活塞的前侧固设有定位顶针,所述定位顶针伸出所述导向套筒的前端,并与其密闭滑动连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
一、本发明设计了一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,本装置中的旋转油缸机构在外部油压驱动作用下可自动驱使上下两组夹持换向机构相互靠拢将十字轴工件夹持固定,进而可实现快速装卸,并且夹持换向机构在活塞齿条的驱动下可在水平面内旋转90度,起到两对对位端孔之间换向加工的作用,即通过本装置对十字轴工件的四个端孔结构进行加工时只需装卸依次即可,操作简便,可大大提高生产效率。
二、本发明设计了一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,本装置对十字轴工件进行装夹固定时,以十字轴工件的四组轴杆外壁作为装夹面,四组轴杆其中对位的两个端孔结构可同时外露于装置两侧,即可配合外部加工设备对十字轴工件中对位两个端孔进行同步加工,在确保外部加工设备同轴度的条件下,即可确保十字轴工件中对位两个端孔的同轴精度。
三、本发明设计了一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,本装置中结构紧凑、布局合理,且绝大部分采用非标准加工零件,相较于机床设备,本装置不仅结构更加小巧、易于搬运安置,并且制造成本较低,符合现代企业高效益发展观念。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图;
图2为本发明整体结构侧面示意图;
图3为图1中的A-A向结构剖视图;
图4为图1中的B-B向结构剖视图图;
图5为图2中的C-C向结构剖视图;
图6为本发明旋转油缸机构结构示意图;
图7为本发明升降框体整体结构示意图;
图8为本发明升降框体剖切结构示意图;
图9为本发明升降安装块整体结构示意图;
图10为本发明升降安装块剖切结构示意图;
图11为本发明活塞齿条结构示意图;
图12为本发明夹持换向机构结构示意图;
图13为本发明换向安装盘结构示意图;
图14为本发明换向夹持盘结构示意图;
图15为本发明定位机构结构示意图;
图16为本发明使用安装状态示意图;
图17为十字轴工件结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-装置外壳,2-旋转油缸机构,3-升降机构,4-夹持换向机构,5-减速电机,501-驱动齿轮,6-轴承固定套,7-角接触轴承,8-升降框体,9-升降安装块,10-十字轴工件,11-定位机构;
101-轴杆,102-端孔;
201-油缸外套环,202-油缸内套环,203-油缸活塞环,204-活塞凸缘,205-升降外斜面;
401-换向台阶轴,402-换向齿轮,403-轴向限位套,404-换向安装盘,405-平面轴承,406-换向夹持盘,407-沉头螺钉孔,408-夹持凸缘,409-同步键槽,410-安装螺钉孔;
801-轴向限位凸缘,802-工件装卸口,803-的升降安装槽,804-定位安装孔,805-限位凸块;
901-升降内斜面,902-夹持换向安装孔,903-活塞齿条安装孔,904-限位凹槽,905-活塞齿条,906-圆柱活塞体,907-传动齿;
11-定位机构,111-导向套筒,112-定位活塞,113-封闭端盖,114-定位顶针。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-17,本发明提供一种技术方案:一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,包括装置外壳1、旋转油缸机构2、升降机构3、夹持换向机构4、定位机构11和减速电机5,装置外壳1为环状中空结构,装置外壳1的内腔贴合固设有轴承固定套6,旋转油缸机构2设置于轴承固定套6的内腔,且旋转油缸机构2和轴承固定套6之间通过设置一对角接触轴承7保持可轴向相对转动,升降机构3设置于旋转油缸机构2的内腔,旋转油缸机构2可驱动升降机构3沿轴向旋转,升降机构3包括升降框体8和两个升降安装块9,两个升降安装块9嵌设于升降框体8的内腔上下两侧,并保持可升降活动,夹持换向机构4设置有上下对称的两组,并分别固设于两组升降安装块9的内腔,两组夹持换向机构4之间通过相互靠拢将十字轴工件10夹持固定,定位机构11设置有前后对称的两组,分别嵌设于升降框体8的前后两侧,用于定位十字轴工件10中对位的两轴端,减速电机5嵌设安装于装置外壳1下方、用于驱动旋转油缸机构2旋转。
进一步地,旋转油缸机构2由油缸外套环201、油缸内套环202和油缸活塞环203构成,油缸外套环201和油缸内套环202密闭套合连接,油缸外套环201和油缸内套环202之间设置有密封圈,油缸外套环201和油缸内套环202外侧设置有端盖结构,油缸活塞环203的外壁活塞凸缘204位于油缸外套环201和油缸内套环202之间,并可由外部油压输入驱动轴向平移,油缸活塞环203的内壁一端设置有升降外斜面205,升降外斜面205与水平面夹角为25度。
进一步地,减速电机5的输出端套接有驱动齿轮501,油缸内套环202的外壁端部设置有传动齿机构,驱动齿轮501与油缸内套环202的外壁相啮,通过减速电机5可带动整个旋转油缸机构2轴向旋转,接带动十字轴工件10轴向旋转。
进一步地,升降框体8主体部分为圆饼状结构,升降框体8的外壁一侧设置有轴向限位凸缘801,使升降框体8能够卡设于油缸活塞环203内腔中,升降框体8的侧端面左右贯通开设有用于放取十字轴工件10的工件装卸口802,升降框体8的中部上下对称开设有用于装配升降安装块9的升降安装槽803,升降框体8的前后两侧对称开设有用于装配定位机构11的定位安装孔804,升降安装槽803与工件装卸口802连通一侧设置有四组呈矩形分布的限位凸块805,起到限位作用。
进一步地,升降安装块9主体为顶部曲面的方块体结构,升降安装块9的顶部设置有与升降外斜面205相配合的升降内斜面901,通过升降外斜面205与升降内斜面901水平抵接滑动接触,驱使升降安装块9向装置内部移动,形成两组夹持换向机构4上下靠拢运动夹紧工件,升降安装块9的底部中心处开设有用于装配夹持换向机构4的夹持换向安装孔902,夹持换向安装孔902的两侧开设有活塞齿条安装孔903,夹持换向安装孔902的两端设置有封闭端盖,活塞齿条905安装后即封闭换向安装孔902,形成活塞缸结构,升降安装块9的底部开设有四个与限位凸块805相配合的限位凹槽904,起到限位作用。
进一步地,活塞齿条安装孔903的内腔密闭设置有活塞齿条905,活塞齿条安装孔903和活塞齿条905构成活塞缸结构,活塞齿条905包括圆柱活塞体906,圆柱活塞体906贴近夹持换向机构4一侧壁开设有传动齿907。
进一步地,换向安装盘404主体中部开设有与换向台阶轴401连接的沉头螺钉孔407,换向夹持盘406内侧面设置有用于夹持十字轴工件10的夹持凸缘408,夹持凸缘408上间隔设置有V形限位槽,换向安装盘404和换向夹持盘406相互贴合一面均分别开设有四组圆周均布的同步键槽409,上下两侧同步键槽409中可安装键结构,保证换向安装盘404和换向夹持盘406同步旋转,换向安装盘404和换向夹持盘406上均开设有安装螺钉孔410。
进一步地,定位机构11包括导向套筒111,导向套筒111的内腔设置有定位活塞112,导向套筒111的后侧端设置有封闭端盖113,定位活塞112的前侧固设有定位顶针114,定位顶针114伸出导向套筒111的前端,并与其密闭滑动连接,通过外部油压可驱使定位机构11中的定位顶针114伸出将十字轴工件10的非加工端孔102结构顶紧固定。
本实施例的一个具体应用为:
实施例1:
本发明为一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,如图16所示,将装置b安装于平台a上,并在装置b两侧对称安装加工主轴c,加工主轴c可自身旋转并可沿轴向进退移动,装夹时,将十字轴工件10从工件装卸口802平放于两组换向夹持盘406之间,并且使四个轴杆101分别落在夹持凸缘408上的V形限位块中,接着驱动旋转油缸机构2使旋转油缸机构2中油缸活塞环203左移与升降安装块9抵接,并推动升降安装块9向中部移动,即移动夹持换向机构4向中部移动,两组夹持换向机构4相向移动将十字轴工件10夹紧固定,接着驱动两组定位机构11中的定位顶针114伸出将十字轴工件10的非加工预设定位端孔102结构顶紧固定,此时将两组加工主轴c开启自转,并推进同时与十字轴工件10的两个外漏端孔102结构接触进行加工,当前一对对位端孔102结构加工完成后,松开两组定位机构11,通过外部油压驱动活塞齿条905沿活塞齿条安装孔903轴向移动,进而带动夹持换向机构4旋转90度,再次顶紧两组定位机构11,旋转90度精度可通过分别在升降安装块9和换向安装盘404相贴合一侧面设置相互互动配合的凸块和90度弧度的凹槽结构实现,重复两组加工主轴c加工操作对剩余一对对位端孔102结构进行加工,加工完成后依次松开两组定位机构11和两组夹持换向机构4即可将加工后的十字轴工件10取下。
实施例2:
区别于实施例1,本实施例中两组加工主轴c不具有自转动力,仅能够相向进退移动,此条件下,加工十字轴工件10时即需开启减速电机5,通过驱动齿轮501与旋转油缸机构2外壁端部啮合带动旋转油缸机构2旋转,即带动装夹后的十字轴工件10旋转,同样可实现端孔102加工,此时实力适用于与无动力的外部加工刀具配合使用。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:包括装置外壳(1)、旋转油缸机构(2)、升降机构(3)、夹持换向机构(4)、定位机构(11)和减速电机(5),所述装置外壳(1)为环状中空结构,所述装置外壳(1)的内腔贴合固设有轴承固定套(6),所述旋转油缸机构(2)设置于所述轴承固定套(6)的内腔,且旋转油缸机构(2)和轴承固定套(6)之间通过设置一对角接触轴承(7)保持可轴向相对转动,所述升降机构(3)设置于所述旋转油缸机构(2)的内腔,所述旋转油缸机构(2)可驱动所述升降机构(3)沿轴向旋转,所述升降机构(3)包括升降框体(8)和两个升降安装块(9),两个所述升降安装块(9)嵌设于所述升降框体(8)的内腔上下两侧,并保持可升降活动,所述夹持换向机构(4)设置有上下对称的两组,并分别固设于两组所述升降安装块(9)的内腔,两组所述夹持换向机构(4)之间通过相互靠拢将十字轴工件(10)夹持固定,所述定位机构(11)设置有前后对称的两组,分别嵌设于所述升降框体(8)的前后两侧,用于定位所述十字轴工件(10)中对位的两轴端,所述减速电机(5)嵌设安装于所述装置外壳(1)下方、用于驱动所述旋转油缸机构(2)旋转。
2.根据权利要求1所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述旋转油缸机构(2)由油缸外套环(201)、油缸内套环(202)和油缸活塞环(203)构成,所述油缸外套环(201)和油缸内套环(202)密闭套合连接,所述油缸活塞环(203)的外壁活塞凸缘(204)位于油缸外套环(201)和油缸内套环(202)之间,并可由外部油压输入驱动轴向平移,所述油缸活塞环(203)的内壁一端设置有升降外斜面(205)。
3.根据权利要求2所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述减速电机(5)的输出端套接有驱动齿轮(501),所述油缸内套环(202)的外壁端部设置有传动齿机构,所述驱动齿轮(501)与所述油缸内套环(202)的外壁相啮合。
4.根据权利要求3所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述升降框体(8)主体部分为圆饼状结构,所述升降框体(8)的外壁一侧设置有轴向限位凸缘(801),所述升降框体(8)的侧端面左右贯通开设有用于放取所述十字轴工件(10)的工件装卸口(802),所述升降框体(8)的中部上下对称开设有用于装配所述升降安装块(9)的升降安装槽(803),所述升降框体(8)的前后两侧对称开设有用于装配所述定位机构(11)的定位安装孔(804),所述升降安装槽(803)与所述工件装卸口(802)连通一侧设置有四组呈矩形分布的限位凸块(805)。
5.根据权利要求4所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述升降安装块(9)主体为顶部曲面的方块体结构,所述升降安装块(9)的顶部设置有与所述升降外斜面(205)相配合的升降内斜面(901),所述升降安装块(9)的底部中心处开设有用于装配所述夹持换向机构(4)的夹持换向安装孔(902),所述夹持换向安装孔(902)的两侧开设有活塞齿条安装孔(903),所述升降安装块(9)的底部开设有四个与所述限位凸块(805)相配合的限位凹槽(904)。
6.根据权利要求5所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述活塞齿条安装孔(903)的内腔密闭设置有活塞齿条(905),所述活塞齿条安装孔(903)和活塞齿条(905)构成活塞缸结构,所述活塞齿条(905)包括圆柱活塞体(906),所述圆柱活塞体(906)贴近所述夹持换向机构(4)一侧壁开设有传动齿(907)。
7.根据权利要求6所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述夹持换向机构(4)包括换向台阶轴(401),所述换向台阶轴(401)外壁上下两侧均通过轴承与所述夹持换向安装孔(902)转动安装,所述换向台阶轴(401)的外壁且与所述活塞齿条安装孔(903)平齐处套接有与所述传动齿(907)相啮合的换向齿轮(402),所述换向台阶轴(401)外壁套设有轴向限位套(403),所述换向台阶轴(401)内侧端固定安装有换向安装盘(404),所述换向安装盘(404)与所述轴向限位套(403)之间设置有平面轴承(405),所述换向安装盘(404)的内侧固定安装有换向夹持盘(406)。
8.根据权利要求7所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述换向安装盘(404)主体中部开设有与所述换向台阶轴(401)连接的沉头螺钉孔(407),所述换向夹持盘(406)内侧面设置有用于夹持所述十字轴工件(10)的夹持凸缘(408),所述换向安装盘(404)和换向夹持盘(406)相互贴合一面均分别开设有四组圆周均布的同步键槽(409),所述换向安装盘(404)和换向夹持盘(406)上均开设有安装螺钉孔(410)。
9.根据权利要求7所述的一种自定心双向旋转十字轴加工主轴,其特征在于:所述定位机构(11)包括导向套筒(111),所述导向套筒(111)的内腔设置有定位活塞(112),所述导向套筒(111)的后侧端设置有封闭端盖(113),所述定位活塞(112)的前侧固设有定位顶针(114),所述定位顶针(114)伸出所述导向套筒(111)的前端,并与其密闭滑动连接。
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