CN110900450A - 一种精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其包括磨头卡箍、尾架卡箍、定位块、V型铁和锁紧螺钉；磨头卡箍和尾架卡箍均为外侧具有筒底的筒状结构，开口正对且同轴布置，磨头卡箍和尾架卡箍的开口端内壁底部均设置有支撑柱，开口端内壁顶部沿径向开设有螺纹孔，螺纹孔位于支撑柱正上方，定位块布置在支撑柱上，分别支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部，V型铁的内V型槽扣压在三心偏心轴两端圆柱面的顶部，V型铁的外顶部为水平面，锁紧螺钉穿过螺纹孔压紧在V型铁水平面上。本发明可磨削一种偏心轴的不同偏心距尺寸，不用更换机床和增加夹具，无需测量仪器辅助，可快速准确柔性加工零件，生产效率高，操作技能简单。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，涉及一种精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具。
背景技术
偏心轴类零件是常用的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴偏心、阶梯轴偏心和异形偏心轴等；或分为实心偏心轴、空心偏心轴等。它们在机器中同样用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。
偏心工件就是零件的外圆和外圆或外圆与内孔的轴线平行而不相重合，偏一个距离的工件。这两条平行轴线之间的距离称为偏心距。传统加工偏心件加工原理基本相同，主要是在装夹方面采取措施，即把需要加工的偏心部分的轴线找正到与机床主轴旋转轴线相重合。一般加工偏心工件的方法有5种，即在三爪卡盘上加工偏心工件，在四爪卡盘上加工偏心工件，在两顶尖间加工偏心工件，在偏心卡盘上加工偏心工件，在专用夹具上加工偏心工件。本发明的夹具就属于专用夹具。
常见偏心轴加工工艺较为典型。国内外加工传动偏心轴的工艺路线一般如下：下料→粗精车工艺夹头→钻顶尖孔→调整卡灌上螺钉→粗车各外圆→调质→修研顶尖孔→精车各外圆、车槽倒角→铣齿轮键→修研顶尖孔→磨削→检验。对于传动偏心轴加工工艺的传统路线如下：下料→数控加工工序→加工中心工序(定顶尖孔)→车外形→校正两端顶尖孔→热处理→修研顶尖孔→热处理→精车各外圆、车槽倒角→铣齿轮键→热处理→修研顶尖孔→磨削→检验。
图1所示：该零件属于台阶轴类偏心轴，由6个圆柱面、2个轴肩、3个退刀槽及1个尾部齿轮柱组成，有一个回转中心和三个偏心，故称为3心偏心轴。其偏心距分别是6.5(+0.01/0)mm、4.5±0.01mm和2.5±0.015mm。工件总长225mm，属于小型偏心轴。该零件结构较为复杂，相互关联尺寸之间精度要求高，该类型多心偏心回转零件加工尚属首次。试制过程中，此类零件偏心距顶尖孔定位工序采用常规加工方法，利用卧式加工中心机床的高精度特性能完成。完成此工序后发现三个顶尖孔之间距离较近，4.5mm偏心距顶尖孔和2.5mm偏心距顶尖孔干涉、定位面出现残缺，见图2。传统的顶尖支承工件磨削工艺对顶尖孔接触状态要求非常严格，磨削工件时顶尖孔形状误差和其他缺陷会“复印”到工件上。因此，3心偏心轴的顶尖孔外形缺失直接影响到该工件后续磨削工序的进行。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，用精密磨削加工夹具保证3心偏心轴各圆偏心距尺寸要求，消除传统加工工艺中顶尖孔缺失不良状况造成磨削无法进行的恶劣后果；对偏心轴的传统加工工艺路线进行有效调整，缩短生产加工流程，节约加工时间；最终目的是保证多心偏心轴的偏心距尺寸精度一致性技术指标，提升加工多心偏心轴类零件的整体工艺水平，突破其关键技术制造，为高压供油泵体及偏心凸轮精密加工工艺提供有效技术储备支撑。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其包括磨头卡箍1、尾架卡箍2、定位块3、V型铁4和锁紧螺钉5；磨头卡箍1和尾架卡箍2均为外侧具有筒底的筒状结构，磨头卡箍1和尾架卡箍2开口正对且同轴布置，磨头卡箍1和尾架卡箍2的开口端内壁底部均设置有支撑柱，开口端内壁顶部沿径向开设有螺纹孔，螺纹孔位于支撑柱正上方，定位块3布置在支撑柱上，分别支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部，V型铁4的内V型槽扣压在三心偏心轴两端圆柱面的顶部，V型铁4的外顶部为水平面，锁紧螺钉5穿过螺纹孔压紧在V型铁4水平面上。
其中，所述支撑柱顶部开设有凹槽，定位块3一端嵌入凹槽中，另一端支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部。
其中，所述定位块3为十字形结构，包括本体和形成在本体四个侧面上的支撑安装部，相对两个侧面上的支撑安装部同轴布置；四个支撑安装部中，其中三个支撑安装部与支撑柱顶部凹槽相匹配，该三个支撑安装部分别装入支撑柱顶部凹槽中时，凹槽上方的定位块3的高度分别与三心偏心轴的三个偏心距相等。
其中，所述V型铁4的内V型槽底部开设有凹槽，凹槽形状为长方形。
其中，所述磨头卡箍1外端面中心开设有和磨床头架顶尖接触的顶尖孔，尾架卡箍2外端面中心开设有和磨床尾架顶尖接触顶尖孔。
其中，所述锁紧螺钉5螺纹选用M8规格，和磨头卡箍1螺纹孔、尾架卡箍2螺纹孔柔性旋合。
其中，所述磨头卡箍1、尾架卡箍2材料为Cr15，硬度28～35HRC，与定位块3接触部位表面粗糙度Ra选用0.4μm。
其中，所述定位块3材料1Cr18Ni9Ti，硬度58～62HRC，表面粗糙度Ra选用0.2μm。
其中，所述V型铁4内角选用60°。
其中，所述V型铁4表面粗糙度Ra选用0.8μm。
(三)有益效果
上述技术方案所提供精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，加工过程中，可以磨削一种偏心轴的不同偏心距尺寸，不用更换其它机床和增加其它夹具，无需测量仪器辅助；操作者可以快速准确柔性加工零件，生产效率高，操作技能简单；该夹具的发明提升了多心偏心轴类零件加工的整体工艺水平，突破了多心偏心轴类零件关键技术制造，成为高压供油泵体及偏心凸轮精密加工工艺的有效技术储备支撑之一。
附图说明
图1-偏心轴简图。
图2-偏心距中心孔干涉图示。
图3-偏心轴加工夹具安装示意图。
图4-磨头卡箍简图。
图5-尾架卡箍简图。
图6-定位块简图。
图7-V型铁简图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图3至图7所示：本发明夹具包括磨头卡箍1、尾架卡箍2、定位块3、V型铁4和锁紧螺钉5；磨头卡箍1和尾架卡箍2均为外侧具有筒底的筒状结构，磨头卡箍1和尾架卡箍2开口正对且同轴布置，磨头卡箍1和尾架卡箍2的开口端内壁底部均设置有支撑柱，开口端内壁顶部沿径向开设有螺纹孔，螺纹孔位于支撑柱正上方，定位块3布置在支撑柱上，分别支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部，V型铁4的内V型槽扣压在三心偏心轴两端圆柱面的顶部，V型铁4的外顶部为水平面，锁紧螺钉5穿过螺纹孔压紧在V型铁4水平面上。
支撑柱顶部开设有凹槽，定位块3一端嵌入凹槽中，另一端支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部。
定位块3为十字形结构，包括本体和形成在本体四个侧面上的支撑安装部，相对两个侧面上的支撑安装部同轴布置；四个支撑安装部中，其中三个支撑安装部与支撑柱顶部凹槽相匹配，该三个支撑安装部分别装入支撑柱顶部凹槽中时，凹槽上方的定位块3的高度分别与三心偏心轴的三个偏心距相等。
V型铁4的内V型槽底部开设有凹槽，凹槽形状为长方形，改变刚性装夹，增加弹性力。
磨头卡箍1和尾架卡箍2属于基础连接元件，定位块3属于定位元件，V型铁4属于夹持元件，锁紧螺钉5属于夹紧元件。
磨头卡箍1外端面中心开设有和磨床头架顶尖接触的顶尖孔，尾架卡箍2外端面中心开设有和磨床尾架顶尖接触顶尖孔，消除偏心轴工艺顶尖孔缺失不良状况造成磨削无法进行的恶劣后果。
定位块3设计三个端面不同等高，尺寸分别是2.5(+0.005/0)mm、4.5(+0.005/0)mm和6.3(+0.005/0)mm，零件偏心距尺寸精度决定定位块不同等高尺寸的公差值选取。
在磨削零件时，定位圆表面光洁度要求达到Ra0.4μm，选用V型铁4可以形成三点定位，限制四个自由度，防止偏心轴旋转径向位移损坏定位圆接触面。
锁紧螺钉5螺纹选用M8规格，和磨头卡箍1螺纹孔、尾架卡箍2螺纹孔柔性旋合，快速压紧V型铁4上端面，有效限制零件外圆轴向位移。
磨头卡箍1、尾架卡箍2加工精度参数：材料Cr15；硬度28～35HRC；加工机床选用车削中心、立式加工中心；与定位块3接触部位表面粗糙度Ra选用0.4μm。
定位块3加工精度参数：材料1Cr18Ni9Ti；硬度58～62HRC；加工机床选用立式加工中心、数控平面磨床、工具磨床；表面粗糙度Ra选用0.2μm，平行度要求0.005μm。
V型铁4加工精度参数：V型铁4内角选用60°；加工机床选用数控平面磨床；表面粗糙度Ra选用0.8μm，平行度要求0.01μm。
本发明夹具能够保证零件加工尺寸的精度要求：试制3心偏心轴属于首次，没有专用设备，其关键工序均有普通设备完成。采用此夹具可适应多个普通磨床的装夹联接方式，实现基准的统一性、重合性。
快速装夹零件，及时调整偏心距加工尺寸，提高生产效率：该偏心轴中2个偏心有角度要求。按通常加工方法需要装夹4次，并用不同垫块减去偏心距误差才能加工，费时费力，加工稳定性较低。本发明通过设计合理结构定位块，操作者不需计算即可保证零件的技术要求，省时省力，提高生产效率。
本发明整体设计合理，加工工艺性强：在实际应用中操作简单，具有初级磨工技能人员就能使用。
本发明夹具工作步骤如下：
第一步操作者根据偏心距尺寸将相应尺寸的定位块安装在磨头卡箍内和尾架卡箍内，图3所示；
第二步操作者将零件两定位基准圆安装在磨头卡箍、尾架卡箍内，之后旋合锁紧螺钉，锁紧螺钉底部压紧V型铁顶部平面，V型铁受力压紧零件两定位基准圆；
第三步操作者在机床上将偏心轴夹持好，锁紧机床附件尾架卡板；操作者必须检查磨头卡箍和尾架卡箍中心孔与顶尖接触状况是否符合安全操作要求；
第四步操作者按下机床启动按钮，磨削加工开始。
由上述技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：
(1)定位元件中含有三个偏心距尺寸，操作者根据不同偏心距在磨头卡箍、尾架卡箍内更换不同接触尺寸即可，不需重复计算。
(2)基础连接元件外圆采用圆柱形体，内部夹紧定位部位采用不规则重量结构设计，由于偏心轴磨削时会中心偏离造成重量失衡，此种设计可平衡偏心重量，有效实现偏心轴磨削的合理配重。
(3)夹持元件采用V型铁压紧夹持，将偏心轴磨削加工时顶尖孔夹持转变成V型压紧定位基准圆夹持，零件磨削从轴向刚性受力转变成旋转径向柔性受力，有效防止偏心轴剪切力的不良发生，优化轴类零件磨削表面质量。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，包括磨头卡箍(1)、尾架卡箍(2)、定位块(3)、V型铁(4)和锁紧螺钉(5)；磨头卡箍(1)和尾架卡箍(2)均为外侧具有筒底的筒状结构，磨头卡箍(1)和尾架卡箍(2)开口正对且同轴布置，磨头卡箍(1)和尾架卡箍(2)的开口端内壁底部均设置有支撑柱，开口端内壁顶部沿径向开设有螺纹孔，螺纹孔位于支撑柱正上方，定位块(3)布置在支撑柱上，分别支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部，V型铁(4)的内V型槽扣压在三心偏心轴两端圆柱面的顶部，V型铁(4)的外顶部为水平面，锁紧螺钉(5)穿过螺纹孔压紧在V型铁(4)水平面上。
2.如权利要求1所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述支撑柱顶部开设有凹槽，定位块(3)一端嵌入凹槽中，另一端支撑在三心偏心轴两端圆柱面的底部。
3.如权利要求2所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述定位块(3)为十字形结构，包括本体和形成在本体四个侧面上的支撑安装部，相对两个侧面上的支撑安装部同轴布置；四个支撑安装部中，其中三个支撑安装部与支撑柱顶部凹槽相匹配，该三个支撑安装部分别装入支撑柱顶部凹槽中时，凹槽上方的定位块(3)的高度分别与三心偏心轴的三个偏心距相等。
4.如权利要求3所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述V型铁(4)的内V型槽底部开设有凹槽，凹槽形状为长方形。
5.如权利要求4所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述磨头卡箍(1)外端面中心开设有和磨床头架顶尖接触的顶尖孔，尾架卡箍(2)外端面中心开设有和磨床尾架顶尖接触顶尖孔。
6.如权利要求1所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述锁紧螺钉(5)螺纹选用M8规格，和磨头卡箍(1)螺纹孔、尾架卡箍(2)螺纹孔柔性旋合。
7.如权利要求1所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述磨头卡箍(1)、尾架卡箍(2)材料为Cr15，硬度28～35HRC，与定位块(3)接触部位表面粗糙度Ra选用0.4μm。
8.如权利要求1所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述定位块(3)材料1Cr18Ni9Ti，硬度58～62HRC，表面粗糙度Ra选用0.2μm。
9.如权利要求1所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述V型铁(4)内角选用60°。
10.如权利要求1所述的精确快速柔性多心偏心轴磨削夹具，其特征在于，所述V型铁(4)表面粗糙度Ra选用0.8μm。
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Cited By (2)
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| CN112504978A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-16 | 中国航发中传机械有限公司 | 一种用于耐酸蚀钢制件的磨削烧伤检测方法 |
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