CN110587341B - 一种短轴高精度快速装夹装置及装夹方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种短轴高精度快速装夹装置，包括过渡基座和安装在过渡基座上的装置主体，所述过渡基座与机床的回转工作台相连接，所述装置主体具有圆柱形腔体，在所述圆柱形腔体的内部设置有可用于装夹短轴的底部定位法兰、上部定位法兰、齿轮压盘、弹簧夹套和开口圈，所述齿轮压盘与小齿轮组件相啮合。本发明的优点是可以快速、高精度地夹紧短轴，具有装夹高效、自动定心、节省人工工作量的优点。

Description

一种短轴高精度快速装夹装置及装夹方法

技术领域

本发明涉及一种短轴高精度快速装夹装置及装夹方法，具体涉及一种短轴在机械加工回转工作台上的高精度快速装夹技术，属于机械加工技术领域。

背景技术

现有短轴在回转工作台上的装夹，是在轴周圈的四个方向安装牛腿，牛腿上安装手动卡爪，装夹时转动回转工作台打表校正工件，并手动调整四个牛腿上的卡爪，反复调整后实现短轴中心与工作台回转中心一致。现有的装夹方法具有如下缺点：

一是需要转动机床回转工作台进行打表校正工件，此时操作工需要站在转动的工作台上观察装夹精度，有较高的危险性；

二是通过牛腿上的四个卡爪夹紧短轴，夹紧面小，夹紧接触位置夹紧力大，工件表面有明显的夹紧痕迹；

三是不能实现自定心且需要反复调整卡爪、反复打表校正，装夹时间长、效率低下；

四是通过手动调整四个卡爪，人工工作量大。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种短轴高精度快速装夹装置及装夹方法，可以在不进行机床反复校正工件、反复调整工件和工装的情况下，实现短轴的高精度、快速装夹，具有操作简单、安全可靠等优点。

为了达到以上目的，本发明提供一种短轴高精度快速装夹装置，包括过渡基座和安装在过渡基座上的装置主体，所述过渡基座与机床的回转工作台相连接，所述装置主体具有圆柱形腔体，在所述圆柱形腔体的内部设置有可用于装夹短轴的底部定位法兰、上部定位法兰、齿轮压盘、弹簧夹套和开口圈，所述齿轮压盘与小齿轮组件相啮合。

本发明采用一件过渡基座与机床回转工作台相连，使装置主体内部的底部定位法兰可以安装在过渡基座上，当短轴装入装置主体内部时，底部定位法兰能够实现短轴底部的快速、高精度定心，并能够根据不同规格的短轴更换底部定位法兰，同时小齿轮组件、上部定位法兰、齿轮压盘、弹簧夹套和开口圈共同作用能够实现短轴上部的快速、高精度定心。短轴上部夹紧定位时，可以使用气动工具驱动小齿轮组件，转动齿轮压盘压紧弹簧夹套，以弹簧夹套的直径变形箍紧开口圈，从而夹紧内部短轴，实现高精度自动定心装夹，避免工人在转动的工作台上校正，提高了操作安全性。

进一步的，所述装置主体包括由下至上依次连接的夹具本体、上部支架和顶部封盖，所述夹具本体安装在过渡基座上。

这样，使用夹具本体与过渡基座相连，采用夹具本体支撑装置上部支架、顶部封盖等零件，并且能够根据不同长度的短轴进行更换夹具本体。

进一步的，所述上部支架包括圆筒状的支架本体和设置在支架本体上的第一环状底板，在所述支架本体的外圆周面上均匀制有一组向外凸出的弧形筒套，在所述弧形筒套中设置有一小齿轮组件；所述顶部封盖包括圆环状的封盖本体，在所述封盖本体的外圆周面上均匀制有一组向外延伸的弧形凸出部，所述弧形凸出部上具有圆形通孔，所述圆形通孔可与小齿轮组件的上部相配合，在所述封盖本体的内圆面上制有环槽，所述环槽中设置有O型密封圈。

上述结构中，使用上部支架作为短轴上部夹紧结构（即上部定位法兰、齿轮压盘、小齿轮组件、顶部封盖、卡圈和弹簧夹套等零件）的安装定位。上部支架中安装的小齿轮组件，可使用气动工具（例如驱动气缸）驱动其小齿轮转动，快速完成装夹操作，工作效率高，节省了人工工作量。

进一步的，所述小齿轮组件包括压盖、上轴承、下轴承、小齿轮和唇形骨架密封圈，所述小齿轮设置在上轴承与下轴承之间，所述唇形骨架密封圈设置在小齿轮与压盖之间，所述压盖套在上轴承上，所述压盖通过固定螺栓与顶部封盖的弧形凸出部固定连接。

进一步的，所述过渡基座包括基座顶板和基座底板，在所述基座顶板与基座底板之间设置有多个竖向布置的基座加强板，在所述基座顶板的上表面开有多个沿径向均匀分布的T型槽，与所述T型槽配合设有第二螺栓；所述夹具本体包括夹具顶板和夹具底板，在所述夹具顶板与夹具底板之间设置有多个竖向布置的夹具加强板，在所述夹具底板的上表面开有多个沿径向均匀分布的U型孔，所述第二螺栓穿过T型槽后固定于U型孔中。

进一步的，所述底部定位法兰设置于短轴的底部并通过第一螺栓与过渡基座固定连接，所述上部定位法兰设置于短轴的上部并通过第三螺栓与夹具本体固定连接，所述齿轮压盘套在上部定位法兰外，所述上部定位法兰内设有弹簧夹套，所述弹簧夹套内设有开口圈。

进一步的，所述齿轮压盘包括截面为倒L形的压盘本体，在所述压盘本体的外圆周面上具有一向外凸出的齿轮圈，所述齿轮圈与小齿轮组件的外齿轮相啮合，在所述压盘本体具有自锁内螺纹。

这样，齿轮压盘与上部定位法兰通过自锁螺纹连接，作压紧操作时小齿轮组件转动以驱动内部齿轮压盘，齿轮压盘可顺着螺纹向下移动，反之小齿轮组件在气动工具驱动下反方向转动，进而带动齿轮压盘顺着螺纹向上移动。同时，齿轮压盘与弹簧夹套通过卡圈连接，使齿轮压盘在顺着螺纹上下移动时可同步带动弹簧夹套上下移动。

进一步的，所述底部定位法兰包括第一筒体和设置在第一筒体底端的第二环状底板，在所述第二环状底板的内圈具有斜面；所述上部定位法兰包括第二筒体，在所述第二筒体的外圆周面上制有与自锁内螺纹相配合的自锁外螺纹，在所述第二筒体的内壁上具有与弹簧夹套上的第二锥面相配合的第一锥面。

上述结构中，上部定位法兰与弹簧夹套设计有匹配锥面，当齿轮压盘带动弹簧夹套向下移动时，齿轮压盘将弹簧夹套沿其锥面压向上部定位法兰内部，迫使弹簧夹套顺着锥面在直径上产生变形，缩小了弹簧夹套的上部直径。由于装置设计有开口圈，当齿轮压盘压紧弹簧夹套时，弹簧夹套从开口圈周圈均匀箍紧，以缩小开口圈直径，进而均匀地夹紧内部短轴。这样，齿轮压盘压紧弹簧夹套箍紧短轴，可实现环抱式快速装夹，工件表面没有装夹痕迹。

进一步的，所述齿轮压盘与卡圈通过第五螺栓固定连接，所述卡圈卡入弹簧夹套的卡槽内，所述弹簧夹套的顶部与齿轮压盘为接触式连接。

本发明还提供了一种短轴高精度快速装夹方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将整个装夹装置安装在加工设备的回转工作台上；

S2、将短轴放入装置主体的圆柱形腔体内，并以底部定位法兰实现短轴底部的高精度定心；

S3、采用气动工具驱动任一小齿轮组件，以带动齿轮压盘向下转动，齿轮压盘向下压紧弹簧夹套；

S4、弹簧夹套受压后沿其锥面变形以箍紧开口圈，开口圈箍紧短轴，以实现短轴上部的高精度定心和稳固夹紧；

S5、拆卸操作时，采用气动工具驱动任一小齿轮组件，以带动齿轮压盘向上转动，齿轮压盘通过卡圈向上提起弹簧夹套；弹簧夹套失去压力后沿其锥面还原变形松开开口圈，开口圈松开短轴，以实现短轴的松解拆卸。

本发明的优点是可以快速、高精度地夹紧短轴，具有装夹高效、自动定心、节省人工工作量的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的总体设计示意图。

图2为本发明的总体装配示意图。

图3为本发明中过渡基座的结构示意图。

图4为本发明中夹具本体的结构示意图。

图5为本发明中上部支架的结构示意图。

图6为本发明的顶部封盖的结构示意图。

图7为本发明中底部定位法兰的结构示意图。

图8为本发明中上部定位法兰的结构示意图。

图9为本发明中齿轮压盘的剖视结构示意图。

图10为本发明中小齿轮组件的结构示意图。

图11为本发明中弹簧夹套的结构示意图。

图12为本发明中开口圈的结构示意图。

图13为本发明中应用的加工刀具的结构示意图。

图14为本发明中应用对象短轴的结构示意图。

图15为本发明中卡圈的结构示意图。

图中：1. 过渡基座，101.基座顶板，102.基座底板，103.基座加强板，104.凸边，105.底部定位法兰安装腔，106.U型槽，107.T型槽，2.夹具本体，201.夹具顶板，202.夹具底板，203.夹具加强板，204.U型孔，3.上部支架，301.支架本体，302.第一环状底板，303.弧形套筒，4.顶部封盖，401.封盖本体，402.弧形凸出部，403.密封环槽，5.底部定位法兰，501.第一筒体，502.第二环状底板，6.上部定位法兰，601.第二筒体，602.环状凸边，603.自锁外螺纹，7.齿轮压盘，701.压盘本体，702.齿轮圈，703.自锁内螺纹，8.小齿轮组件，801.上轴承，802.压盖，803.小齿轮，804.下轴承，805.唇形骨架密封圈，9.弹簧夹套，10.开口圈，11.加工刀具，12.短轴，13.第一螺栓，14.第二螺栓，15.第三螺栓，16.第四螺栓，17.第五螺栓，18.第六螺栓，19.第一螺钉，20.O型密封圈，21.卡圈。

具体实施方式

实施例一

一种短轴高精度快速装夹装置，其结构如图1和图2所示，包括与机床的回转工作台相连接的过渡基座1和安装在过渡基座1上的装置主体，装置主体具有圆柱形腔体，圆柱形腔体内装有带加工刀具11的短轴12，并且在圆柱形腔体内还装有底部定位法兰5、上部定位法兰6、齿轮压盘7、弹簧夹套9、开口圈10以及一套标准的紧固件（一套标准紧固件包括第一螺栓13、第二螺栓14、第三螺栓15、第四螺栓16、第五螺栓17、第六螺栓18和第一螺钉19）和密封件（密封件包括O型密封圈20和唇形骨架密封圈805），齿轮压盘7通过齿形与小齿轮组件8相啮合。装置主体包括由下至上依次相连接的夹具本体2、上部支架3和顶部封盖4，夹具本体2通过第二螺栓14与过渡基座1固定连接，上部支架3通过紧固螺栓与夹具本体2相连，上部支架3与顶部封盖4通过第四螺栓16固定连接，上部支架3与夹具本体2之间通过第一螺钉19固定连接。O型密封圈20设置于顶部封盖4的密封环槽403内。底部定位法兰5设置于短轴12的底部并通过第一螺栓13与过渡基座1固定连接，上部定位法兰6设置于短轴12的上部并通过第三螺栓15与夹具本体2固定连接，齿轮压盘7套在上部定位法兰6外并且齿轮压盘7通过自锁螺纹与上部定位法兰6相连，上部定位法兰6内设有弹簧夹套9，弹簧夹套9内设有开口圈10，齿轮压盘7与弹簧夹套9通过第五螺栓17及卡圈21连接，开口圈10与弹簧夹套9和短轴12均为接触性连接。

如图3所示，过渡基座1包括基座顶板101和基座底板102，基座顶板101与基座底板102之间设置有多个竖向布置的基座加强板103，在基座底板102的外圈设有凸边104，凸边104上制有多个沿径向均布的U型槽106，与U型槽106配合设有第六螺栓18，过渡基座1通过第六螺栓18与回转工作台固定连接。在基座顶板101的上表面开有多个沿径向均匀分布的T型槽107，与T型槽107配合设有第二螺栓14。在过渡基座1的中部具有一底部定位法兰安装腔105，底部定位法兰安装腔105内装有底部定位法兰5，并且底部定位法兰安装腔105内具有环形安装块，环形安装块上具有一圈第一螺孔，第一螺栓13的下端插入到第一螺孔内。如图4所示，夹具本体2包括夹具顶板201和夹具底板202，夹具顶板201与夹具底板202之间设置有多个竖向布置的夹具加强板203，在夹具底板202的上表面开有多个沿径向均匀分布的U型孔204，U型孔204与T型槽107一一对应布置，第二螺栓14穿过T形槽107后固定于U型孔204中，夹具本体2的底板202通过第二螺栓14与过渡基座1的基座顶板101固定连接。夹具本体2的中部具有一圆柱形的腔体，转轴12的中部设置于腔体内。夹具顶板201的内侧边部位具有一圈第二螺孔，外侧边部位具有第三螺孔，第三螺栓15的下端插入到第二螺孔内，第一螺钉19的下端插入到第三螺孔内。如图5所示，上部支架3包括圆筒状的支架本体301和设置在支架本体301底端的第一环状底板302，支架本体301、第一环状底板302均套在短轴12的上部，在支架本体301的外圆周面上均匀制有三个向外凸出的弧形筒套303，弧形筒套303中设置有一小齿轮组件8，在第一环状底板302上设有一圈第四螺孔，第一螺钉19的上部插入到第四螺孔中。如图6所示，顶部封盖4包括圆环状的封盖本体401，封盖本体401套在短轴12的顶端，在封盖本体401的外圆周面上均匀制有三个向外延伸的弧形凸出部402，弧形凸出部402上具有圆形通孔，顶部封盖4通过第四螺栓16与支架本体301固定连接，在封盖本体401的内圆面上制有密封环槽403，密封环槽403中安装有O型密封圈20。如图7所示，底部定位法兰5包括第一筒体501和设置在第一筒体501底端的第二环状底板502，第二环状底板502的内圈具有斜面，第二环状底板502上制有一圈第四螺孔，第一螺栓13的上端设置在第四螺孔内。如图8所示，上部定位法兰6包括第二筒体601，在第二筒体601的底部具有水平向外延伸的环状凸边602，在第二筒体601的外圆周面上制有自锁外螺纹603，在环状凸边602上制有一圈第六螺孔，第三螺栓15的上端插入到第六螺孔内。如图9所示，齿轮压盘7包括截面为倒L形的压盘本体701，压盘本体701整体呈圆环状，在压盘本体701的外圆周面上具有一向外凸出的齿轮圈702，压盘本体701具有自锁内螺纹703，该自锁内螺纹703与上部定位法兰6的自锁外螺纹603相配合。如图10所示，小齿轮组件8包括压盖802、上轴承801、下轴承804、小齿轮803和唇形骨架密封圈805，小齿轮803设置在上轴承801与下轴承804之间，小齿轮803与压盖802之间装有唇形骨架密封圈805，压盖802套在上轴承801上，小齿轮803与齿轮圈702相啮合，压盖 802上设有四个用于连接小齿轮组件8与顶部封盖4的固定螺栓。如图11所示，弹簧夹套9的横截面为圆环形，在弹簧夹套9的下部制有16个止裂孔，并且弹簧夹套9的外壁上具有第二锥面，上部定位法兰6的第二筒体601的内壁上具有与第二锥面相配合的第一锥面，在弹簧夹套9外壁的上部制有卡槽901，卡圈21（其结构见图15）卡入弹簧夹套9的卡槽901内，卡圈21与齿轮压盘7通过第五螺栓17固定连接，弹簧夹套9的顶部与齿轮压盘7接触式连接。如图12所示，开口圈10包括圈体，在圈体上沿轴向开设一道缝隙。如图13和14所示，加工刀具11的下端设有插齿刀盘，短轴12的上表面制有一内孔，加工刀具11用于加工短轴12内孔中的内齿。如图15所示，卡圈21为两个半圆圈组成，可从外侧卡入弹簧夹套9的卡槽901内，卡圈21上设置有六个螺孔，齿轮压盘7与卡圈21通过第五螺栓17固定连接。

本实施例设计了三个小齿轮组件8，均布在上部支架3周圈，驱动任意一组小齿轮均可实现本装置的快速装夹，在实际装夹操作过程中，不需要转动回转工作台，操作便捷、高效。另外，底部定位法兰、夹具本体可进行系列化更换。

一种短轴高精度快速装夹方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过第六螺栓18将整个装夹装置安装在加工设备的回转工作台上；

S2、将短轴12放入装置主体的圆柱形腔体内，并以底部定位法兰5实现短轴12底部的高精度定心；

S3、采用气动工具驱动任一小齿轮组件8，以带动齿轮压盘7向下转动，齿轮压盘7向下压紧弹簧9夹套；

S4、弹簧夹套9受压后沿锥面变形以箍紧开口圈10，开口圈10箍紧短轴12，以实现短轴12上部的高精度定心和稳固夹紧；

S5、拆卸操作时，采用气动工具驱动任一小齿轮组件8，以带动齿轮压盘7向上转动，齿轮压盘7通过卡圈21向上提起弹簧夹套9；弹簧夹套9失去压力后沿其锥面还原变形并松开开口圈10，开口圈10松开短轴12，以实现短轴12的松解拆卸。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1. 一种短轴高精度快速装夹装置，其特征在于：包括过渡基座（1）和安装在过渡基座（1）上的装置主体，所述装置主体具有圆柱形腔体，在所述圆柱形腔体的内部设置有可用于装夹短轴（12）的底部定位法兰（5）、上部定位法兰（6）、齿轮压盘（7）、弹簧夹套（9）和开口圈（10），所述齿轮压盘（7）与小齿轮组件（8）相啮合；所述装置主体包括由下至上依次连接的夹具本体（2）、上部支架（3）和顶部封盖（4），所述夹具本体（2）安装在过渡基座（1）上；所述上部支架（3）包括圆筒状的支架本体（301）和设置在支架本体（301）上的第一环状底板（302），在所述支架本体（301）的外圆周面上均匀制有一组向外凸出的弧形筒套（303），在所述弧形筒套（303）中设置有一小齿轮组件（8）；所述顶部封盖（4）包括圆环状的封盖本体（401），在所述封盖本体（401）的外圆周面上均匀制有一组向外延伸的弧形凸出部（402），所述弧形凸出部（402）上具有圆形通孔，所述圆形通孔可与小齿轮组件（8）的上部相配合，在所述封盖本体（401）的内圆面上制有环槽（403），所述环槽（403）中设置有O型密封圈（20）；所述小齿轮组件（8）包括压盖（802）、上轴承（801）、下轴承（804）、小齿轮（803）和唇形骨架密封圈（805），所述小齿轮（803）设置在上轴承（801）与下轴承（804）之间，所述唇形骨架密封圈（805）设置在小齿轮（803）与压盖（802）之间，所述压盖（802）套在上轴承（801）上，所述压盖 （802）通过固定螺栓与顶部封盖（4）的弧形凸出部（402）固定连接；所述过渡基座（1）包括基座顶板（101）和基座底板（102），在所述基座顶板（101）与基座底板（102）之间设置有多个竖向布置的基座加强板（103），在所述基座顶板（101）的上表面开有多个沿径向均匀分布的T型槽（107），与所述T型槽（107）配合设有第二螺栓（14）；所述夹具本体（2）包括夹具顶板（201）和夹具底板（202），在所述夹具顶板（201）与夹具底板（202）之间设置有多个竖向布置的夹具加强板（203），在所述夹具底板（202）的上表面开有多个沿径向均匀分布的U型孔（204），所述第二螺栓（14）穿过T型槽（107）后固定于U型孔（204）中。

2.根据权利要求1所述一种短轴高精度快速装夹装置，其特征在于：所述底部定位法兰（5）设置于短轴（12）的底部并通过第一螺栓（13）与过渡基座（1）固定连接，所述上部定位法兰（6）设置于短轴（12）的上部并通过第三螺栓（15）与夹具本体（2）固定连接，所述齿轮压盘（7）套在上部定位法兰（6）外，所述上部定位法兰（6）内设有弹簧夹套（9），所述弹簧夹套（9）内设有开口圈（10）。

3.根据权利要求2所述一种短轴高精度快速装夹装置，其特征在于：所述齿轮压盘（7）包括截面为倒L形的压盘本体（701），在所述压盘本体（701）的外圆周面上具有一向外凸出的齿轮圈（702），所述齿轮圈（702）与小齿轮组件（8）的外齿轮相啮合，在所述压盘本体（701）具有自锁内螺纹（703）。

4.根据权利要求3所述一种短轴高精度快速装夹装置，其特征在于：所述底部定位法兰（5）包括第一筒体（501）和设置在第一筒体（501）底端的第二环状底板（502），在所述第二环状底板（502）的内圈具有斜面；所述上部定位法兰（6）包括第二筒体（601），在所述第二筒体（601）的外圆周面上制有与自锁内螺纹（703）相配合的自锁外螺纹（603），在所述第二筒体（601）的内壁上具有与弹簧夹套（9）外壁上的第二锥面相配合的第一锥面。

5.根据权利要求2所述一种短轴高精度快速装夹装置，其特征在于：所述齿轮压盘（7）与卡圈（21）通过第五螺栓（17）固定连接，所述卡圈（21）卡入弹簧夹套（9）的卡槽（901）内，并且所述弹簧夹套（9）顶部与齿轮压盘（7）为接触式连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述装置的短轴高精度快速装夹方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将整个装夹装置安装在加工设备的回转工作台上；

S2、将短轴（12）放入装置主体的圆柱形腔体内，并以底部定位法兰（5）实现短轴（12）底部的高精度定心；

S3、采用气动工具驱动任一小齿轮组件（8），以带动齿轮压盘（7）向下转动，齿轮压盘（7）向下压紧弹簧夹套（9）；

S4、弹簧夹套（9）受压后沿其锥面变形以箍紧开口圈（10），开口圈（10）箍紧短轴（12），以实现短轴（12）上部的高精度定心和稳固夹紧；

S5、拆卸操作时，采用气动工具驱动任一小齿轮组件（8），以带动齿轮压盘（7）向上转动，齿轮压盘（7）通过卡圈（21）向上提起弹簧夹套（9）；弹簧夹套（9）失去压力后沿其锥面还原变形并松开开口圈（10），开口圈（10）松开短轴（12），以实现短轴（12）的松解拆卸。