CN110253352B - 一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具 - Google Patents

Abstract

一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具，属于陶瓷轴承加工技术领域。所述夹具体的第一夹具体槽内设有推力球轴承，第二夹具体槽内设有砂瓦，所述轴承圈置于第二夹具体槽内，所述夹具体的第二夹具体槽外侧设有螺栓夹紧调节装置，所述螺栓夹紧调节装置与砂瓦相连，对砂瓦进行固定与调节，所述法兰顶柱一端与圆盘结构，与轴承圈接触，另一端端部制有连接柱。该夹具通过设置两个夹具体槽，将轴承圈置于夹具体槽内，其外部设置弧形砂瓦，轴承圈垂直于圆周的两侧边经推力球轴承和法兰顶柱推力固定，对其外圈磨削，将法兰顶柱去掉，直接对其内圈进行磨削，实现经过一次装卡就完成轴承圈的内外圈圆柱面的磨削，解决了二次装卡出现的同轴度误差的问题。

Description

一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具

技术领域

本发明属于陶瓷轴承加工技术领域，具体涉及一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具。

背景技术

随着制造业的快速发展，在各种机器设备完成正常结构功能之后，设计师们为了使机器具有更加良好的运作性能，开始更加深入的研究新型材料，更换传统机械结构材料，以达到高精度，高寿命，高生产率的目的。其中，陶瓷作为在工程应用中的新型材料，其具有高硬度，高耐磨性，高腐蚀性的物理及化学特性，将它的这种特性运用到轴承上来，以提高轴承各方面的性能，在现阶段国内是一种新的课题研究。

在陶瓷轴承的制作过程中，有着一个难以解决的问题，就是对陶瓷轴承内外圈的磨削，轴承本就是一种高精度机械部件，而陶瓷的高耐磨性使得加工过程更加的艰难。在加工轴承的内圈或外圈时，由于是先将桶状毛坯料切割成指定宽度的环状毛坯，因此若要加工内外表面，按照以往的加工手段，必定要进行二次装夹，但是在机床上进行二次装卡就必定会造成两次装卡不同轴心，对同轴度误差就会有较大的影响，因此，就必须要有一种专用夹具，解决其因二次装卡引起的同轴度误差。

由上述可知，误差的主要原因是由二次装卡引起的，那么就可以从二次装卡的问题上入手，即解决二次装卡问题就可以解决误差问题。对于一个环状零件内外表面的磨削，主要分四步，分别为夹紧，磨削外圈，夹紧，磨削内圈，在这里要设计一组夹具就完成以上四步的工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具，该夹具通过设置两个夹具体槽，将轴承圈置于夹具体槽内，其外部设置弧形砂瓦，轴承圈垂直于圆周的两侧边经推力球轴承和法兰顶柱推力固定，对其外圈磨削，将法兰顶柱去掉，直接对其内圈进行磨削，实现经过一次装卡就完成轴承圈的内外圈圆柱面的磨削，解决了二次装卡出现的同轴度误差的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具，所述夹具包括夹具体、法兰顶柱、轴承圈、砂瓦、第一夹具体槽、推力球轴承、第二夹具体槽、螺栓夹紧调节装置，所述夹具体的端部为连接柱，其上方设有第一夹具体槽，所述第一夹具体槽上方设有第二夹具体槽，二者为同心圆形槽，第一夹具体槽圆环小于第二夹具体槽，所述第一夹具体槽内设有推力球轴承，第二夹具体槽内设有砂瓦，所述轴承圈置于第二夹具体槽内，所述砂瓦置于轴承圈外圈，二者相接触，所述轴承圈外侧设有法兰顶柱，所述推力球轴承的直径介于轴承圈的内径与外径之间，所述夹具体的第二夹具体槽外侧设有螺栓夹紧调节装置，所述螺栓夹紧调节装置贯穿第二夹具体槽与砂瓦相连，所述螺栓夹紧调节装置对砂瓦进行固定与调节，所述法兰顶柱一端为圆盘结构，与轴承圈接触，另一端端部制有连接柱，所述法兰顶柱圆盘的直径介于轴承圈的内径与外径之间。

进一步地，所述螺栓夹紧调节装置包括支撑螺钉、调节螺套、弹簧、顶端螺钉、支柱，所述夹具体的第二夹具体槽外部设有支柱，支撑螺钉贯穿支柱，其下端穿入砂瓦内，砂瓦上制有安装槽，安装槽内设有顶端螺钉，所述砂瓦经支撑螺钉与顶端螺钉螺纹连接固定，所述支撑螺钉外部套有弹簧，所述调节螺套与支柱顶端经螺纹连接，所述弹簧置于调节螺套与砂瓦之间。

进一步地，所述砂瓦为三瓣弧形，平均分布于第二夹具体槽内圆周上。

本发明的优点与效果：

1、经过一次装卡就完成轴承圈的内外圈圆柱面的磨削，解决了二次装卡出现的同轴度误差。

2、一次装卡节约工时，快捷方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明夹具剖视图；

图3为本发明夹具中的螺栓夹紧调节装置示意图；

图4为本发明砂瓦布置示意图。

图中部件：1为夹具体、2为法兰顶柱、3为轴承圈、4为砂瓦、1-1为第一夹具体槽、1-2为推力球轴承、1-3为第二夹具体槽、1-4为螺栓夹紧调节装置、1-4-1支撑螺钉、1-4-2调节螺套、1-4-3弹簧、1-4-4顶端螺钉、1-4-5支柱、4-1砂瓦一、4-2砂瓦二、4-3砂瓦三。

具体实施方式

为了解决全陶瓷轴承内外圈在磨削时的同轴度问题，对夹具的设计进行了研究，实验表明，在加工过程中，陶瓷轴承内外圈的外径和内径同轴度偏差过大是因为在卡盘上进行过二次装卡而引起的，在这里即针对解决二次装卡导致同轴度误差过大进行设计。

根据上述，所要设计夹具可以完成至少四个步骤，即第一次装夹，第一次磨削，第二次装夹和第二次磨削，第二次磨削可以由另外的砂轮进行磨削，即可保证其同轴度。根据上述，在这里首先确定该专用夹具应具有的功能：

1）根据首先进行的第一次磨削，这里设计为先磨工件外圈，因此要具有第一次夹紧功能。

2）在第一次夹紧之后要对外圈进行磨削，要具有对外圈进行定尺寸磨削的功能。

3）砂轮在磨削过程中会有磨损，因此设计结构应使砂轮具有自补偿功能。

4）在完成第一次磨削后，不取下工件立即夹紧，因为接下来要对内圈进行磨削，因此此时要对外圈进行夹紧。

另外为了能够和机床相连接，在外壳上还应有与机床相连接的部分。

根据上述功能分析可知本夹具设计要有基本的磨削和双夹紧功能，首先是第一次进行夹紧，由于要对外圆柱面进行磨削，因此夹紧面只能选择两端面或者内圆柱面，为了简化设计，在这里选择两端面作为夹紧面做轴向夹紧并且为了在轴向上与夹具进行圆周运动分离，在轴承圈与夹具接触的端面一面使用推力球轴承，这样一来，夹具体本身可以通过推力球轴承对轴承圈一端提供轴向力，并且在另一端面使用一个法兰顶柱施加方向相反的轴向力，这样轴承圈在轴向上就被夹紧，其次是圆周方向，法兰顶柱与轴承圈的接触面设计粗糙度较大，在足够的轴向力作用下，产生较大的圆周摩擦力，从而限制了轴承圈的转动，因此夹具体转动时不会带动轴承圈进行旋转，如图2所示。

接下来是对磨削部分的设计，在磨削过程中考虑到砂轮的磨损问题，因此磨削结构应具有一定的自补偿的功能，为了能够使用机械结构实现这样的功能，在这里利用一定直径的圆的120°所对应的弦距L固定，在这里，将磨削所用的砂瓦设计为三瓣，当三瓣砂瓦顶点接触时，所形成的圆直径固定，如图4所示。

当一个砂瓦内表面均匀磨损后，自补偿机构会推动磨损的砂瓦继续向中间移动，并且单个砂瓦的形状保持工作面上弦距为L，这样一来就保证砂瓦在一定的磨损情况下也能保证最后的磨削尺寸为固定值。其自补偿机构如下图3所示。

如图3所示，支撑螺钉主要起传递转矩和自补偿的功能，支撑螺钉与顶端螺钉之间有螺纹相连接，当砂瓦磨削表面磨损后，砂瓦由于弹簧作用向下运动带动顶端螺钉和支撑螺钉向下运动，且运动的最大值为h，因此，砂轮的最大自补偿量为h。调节螺套的作用在这里是至关重要的，在将轴承圈安装在夹具之前，由于在这里使用的弹簧夹紧力较大，为了方便将轴承圈放入夹具内，先将调节螺套拧松，使得弹簧对砂瓦的向内的作用力减小，待轴承圈装进夹具后再拧紧。砂瓦的主要受力来源在径向上，主要是弹簧的弹力，将砂瓦与轴承圈压紧，圆周上是来自于夹具体的圆周力，以进行圆周运动。

以上设计的是磨削部分的设计，在完成外圈的磨削之后，由于弹簧的压力原因，轴承圈此时被砂瓦夹紧，为了保证其接下来加工的同轴度，不将轴承圈取出，直接进行接下来的加工，因此此时的弹簧，砂瓦即组成了第二次的夹紧机构。由于此时是使用弹簧对轴承圈进行的夹紧力不会过大，因此在接下来的加工过程中要尤其注意磨削力不能大于这三块砂瓦对轴承外圈所作用的总摩擦力，在这里对最后的磨削工具即不做以设计。以下为夹具的整体设计图。

如图1所示在工作过程中主要由三部分构成，夹具体和法兰顶柱均在后部有圆柱部分用以与机床进行连接。在使用时，先将三个调节螺套拧松，将轴承圈放进夹具体中，再将调节螺套拧紧，然后用法兰顶柱将轴承圈轴向顶紧，开动机床进行磨削，磨削完成后，将法兰顶柱卸下，然后直接进行内圈表面的磨削。

Claims (3)

1.一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具，其特征在于：所述夹具包括夹具体（1）、法兰顶柱（2）、轴承圈（3）、砂瓦（4）、第一夹具体槽（1-1）、推力球轴承（1-2）、第二夹具体槽（1-3）、螺栓夹紧调节装置（1-4），所述夹具体（1）的端部为连接柱，其上方设有第一夹具体槽（1-1），所述第一夹具体槽（1-1）上方设有第二夹具体槽（1-3），二者为同心圆形槽，第一夹具体槽（1-1）圆环小于第二夹具体槽（1-3），所述第一夹具体槽（1-1）内设有推力球轴承（1-2），第二夹具体槽（1-3）内设有砂瓦（4），所述轴承圈（3）置于第二夹具体槽（1-3）内，所述砂瓦（4）置于轴承圈（3）外圈，二者相接触，所述轴承圈（3）外侧设有法兰顶柱（2），所述推力球轴承（1-2）的直径介于轴承圈（3）的内径与外径之间，所述夹具体（1）的第二夹具体槽（1-3）外侧设有螺栓夹紧调节装置（1-4），所述螺栓夹紧调节装置（1-4）贯穿第二夹具体槽（1-3）与砂瓦（4）相连，所述螺栓夹紧调节装置（1-4）对砂瓦（4）进行固定与调节，所述法兰顶柱（2）一端为圆盘结构，与轴承圈（3）接触，另一端端部制有连接柱，所述法兰顶柱（2）圆盘的直径介于轴承圈（3）的内径与外径之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具，其特征在于：所述螺栓夹紧调节装置（1-4）包括支撑螺钉（1-4-1）、调节螺套（1-4-2）、弹簧（1-4-3）、顶端螺钉（1-4-4）、支柱（1-4-5），所述夹具体（1）的第二夹具体槽（1-3）外部设有支柱（1-4-5），支撑螺钉（1-4-1）贯穿支柱（1-4-5），其下端穿入砂瓦（4）内，砂瓦（4）上制有安装槽，安装槽内设有顶端螺钉（1-4-4），所述砂瓦（4）经支撑螺钉（1-4-1）与顶端螺钉（1-4-4）螺纹连接固定，所述支撑螺钉（1-4-1）外部套有弹簧（1-4-3），所述调节螺套（1-4-2）与支柱（1-4-5）顶端经螺纹连接，所述弹簧（1-4-3）置于调节螺套（1-4-2）与砂瓦之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于轴承内外圈夹紧磨削的一体化夹具，其特征在于：所述砂瓦（4）为三瓣弧形，平均分布于第二夹具体槽（1-3）内圆周上。

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