CN111283233A - 一种浮动卡盘及用该卡盘加工孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮动卡盘及用该卡盘加工孔的方法，该浮动卡盘包括固定板、卡盘对中套、对中棒、浮动板和卡盘部件；固定板水平固定安装于机床工作台的顶面，其顶面中部匹配竖直镶有卡盘对中套；对中棒竖直安装于卡盘对中套内；浮动板包括水平浮动板和角度浮动板；水平浮动板套设在卡盘对中套的外部；角度浮动板位于水平浮动板上部且套设于对中棒上；角度浮动板与对中棒之间还夹设有内防水罩；卡盘部件位于角度浮动板上部并套设在对中棒的上端，卡盘部件通过卡盘定位螺栓与角度浮动板定位固定。本发明结构设计简单、合理，能高效率、高质量完成高精度孔加工，成品率高，能明显提高产品加工效率，明显降低加工成本，适应范围广。

Description

一种浮动卡盘及用该卡盘加工孔的方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种浮动卡盘及用该卡盘加工孔的方法。

背景技术

现有机械零件的扩孔、铰刀、珩孔、研孔、攻丝等加工工序，都是将卡盘对中后固定在机床工作台上，主要设备有：钻床、铣床、加工中心、珩磨机、立式研孔机等等，在加工过程中，主轴的跳动、刀柄的跳动、刀具的公差、卡盘部件搞正的公差以及加工过程中的震动偏移等等，经常会出现扩孔扩大了，铰刀铰大了，珩孔珩成了锥孔，研孔研成了椭圆、攻丝因不同轴断丝锥等质量问题。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种结构设计简单、合理，能高效率、高质量完成高精度孔加工，成品率高，能明显提高产品加工效率，明显降低加工成本，适应范围广的浮动卡盘及用该卡盘加工孔的方法。

本发明的技术方案如下：

上述的浮动卡盘，安装于机床工作台的顶面，包括固定板、卡盘对中套、对中棒、浮动板和卡盘部件；所述固定板匹配水平固定安装于机床工作台的顶面，其一端顶面匹配安装有顶丝，顶面中部匹配竖直镶有所述卡盘对中套；所述对中棒匹配竖直安装于所述卡盘对中套内；所述浮动板包括水平浮动板和角度浮动板；所述水平浮动板匹配套设在所述卡盘对中套的外部，其底部匹配镶嵌有下骨架滚珠并通过所述下骨架滚珠与所述固定板的顶面滚动接触连接；所述角度浮动板位于所述水平浮动板上部且匹配套设于所述对中棒上，所述角度浮动板的底部匹配镶嵌有上骨架滚珠并通过所述上骨架滚珠与所述水平浮动板的顶部滚动接触连接；所述角度浮动板与所述对中棒之间还匹配夹设有内防水罩；所述角度浮动板的一端竖直匹配安装有角度调节螺栓，另一端竖直匹配安装有卡盘定位螺栓；所述角度调节螺栓通过所述顶丝锁紧定位；所述卡盘部件位于所述角度浮动板上部并匹配套设在所述对中棒的上端，所述卡盘部件通过所述卡盘定位螺栓与所述角度浮动板定位固定。

所述浮动卡盘，其中：所述固定板的顶面中部为凹腔结构；所述水平浮动板的顶部为凸起的球面且整体嵌于所述固定板顶面中部的凹腔内；所述水平浮动板的底面通过所述下骨架滚珠与所述固定板顶面中部的凹腔腔底滚动接触连接。

所述浮动卡盘，其中：所述角度浮动板的底部为凹陷的球面且底部凹陷的球面上匹配均匀镶嵌有所述上骨架滚珠，所述角度浮动板的底部通过所述上骨架滚珠与所述水平浮动板顶部凸起的球面滚动接触连接。

所述浮动卡盘，其中：所述角度浮动板52的自底面沿竖直方向匹配开设有下沉孔，自顶面沿竖直方向匹配开设有上沉孔；所述角度调节螺栓匹配安装于所述上沉孔内；所述卡盘定位螺栓成倒置匹配安装于所述下沉孔内，其顶端向所述角度浮动板的顶面上方伸出且伸出端与所述卡盘部件的一端底部连接。

所述浮动卡盘，其中：所述卡盘部件一端沿竖直方向开设有定位孔；所述卡盘部件匹配套设在所述对中棒上后，其一端通过所述定位孔配以所述卡盘定位螺栓与所述角度浮动板定位固定。

所述浮动卡盘，其中：所述角度浮动板与所述卡盘部件之间密封连接。

所述浮动卡盘，其中：所述角度浮动板的顶面与所述卡盘部件的外盘底面之间通过密封垫密封连接，所述卡盘部件的内盘底面与所述内防水罩的顶端之间通过密封圈密封连接。

一种浮动卡盘加工孔的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）先将浮动卡盘放在设备工作台上；（2）将对中棒插入卡盘对中套的孔中；（3）以对中棒为轴心，通过卡盘部件夹对中棒；（4）将固定板压紧组件轻压在固定板的四周；（5）把表架吸在机床主轴上，慢慢转动主轴，用百分表打对中棒的圆周跳动，跳动小于0.1mm即可，此时通过压紧螺母将固定板固定好；（6）松开卡盘部件，用浮动卡盘夹需要扩孔、铰孔、研孔、珩孔或攻丝的配件；（7）机床开启试加工，根据孔工艺的不同及加工的孔的大小不同，选择合适的机床主轴转速和刀具进给量，开始加工。

有益效果：

本发明浮动卡盘结构设计简单、合理，其将固定的卡盘设计成，既可以微量水平移动，又可以微量垂直倾斜的卡盘，使机械零件在扩口、铰孔、珩孔、研孔等加工工艺中有着无法比拟的实际使用效果；本发明消除了机床主轴、刀柄、刀具装夹的累积公差，也消除了安装固定卡盘的中心与机床主轴的同轴公差，使零件孔可以自动顺应刀具轴线，顺着刀具的轴线轴向切削加工，柔性互动加工，加工后孔的尺寸就是刀具的外径尺寸，精度高，效率高，无废品，为孔的精加工提供了一个全新的加工工装及加工工艺。

本发明相比固定卡盘加工的相关工件，成品率非常高，几乎不存在扩孔扩大了、铰孔铰成锥度了、珩孔珩偏了或是研孔研成椭圆了等等机械加工中常见的质量问题，而且产品加工效率明显提高，加工成本明显降低。

本发明使机械零件的扩孔、铰孔、珩孔、研孔等任意一工序都能高效率、高质量的完成加工作业，特别适合大批量零件的高精度孔加工；卡盘部件装夹的零件孔能自动顺应刀具轴线偏移和摆动，完全弥补了机床上加工刀具的偏差及加工刀具的跳动对孔的尺寸的影响，柔性对中，沿着加工刀具的轴线对孔进行加工；本发明为扩孔、铰孔、珩孔、研孔开辟了一个新的加工工装和加工工艺，适应范围非常大。

本发明浮动卡盘在钻床、铣床、加工中心等设备上可以用来扩孔和铰孔用，可以用普通高速钢刀具或者硬质合金刀具来加工低硬度零件，也可以用金刚石铰刀、CBN铰刀及PCD铰刀铰制热处理后的高硬度零件孔、精密零件孔或深长孔等等；本发明浮动卡盘在珩磨机、立式研磨机等设备上，即可以对高硬度模具钢，工具钢进行孔的精密加工，也可以对硬质合金，陶瓷等难加工的材料的孔进行精密加工；本发明浮动卡盘在实际使用过程中，相比固定卡盘加工的相关工件，成品率非常高，几乎不存在扩孔扩大了、铰孔铰成锥度了、珩孔珩偏了或是研孔研成椭圆了等等机械加工中常见的质量问题，而且产品加工效率明显提高，加工成本明显降低。

本发明浮动卡盘采用微量的万能水平移动、万能角度倾斜的新工艺，使卡盘部件上装夹的工件孔的加工变得简单、方便，使其在扩孔、铰孔、珩孔及研孔等加工工艺上，工件孔能够顺应刀具的轴线同轴线切削，所以加工效率高，加工质量非常好；在一些产品上能以扩孔或铰孔替代加工中心精铣孔，能以珩孔替代慢走丝加工精密孔或深长孔等等，本发明可以用普通设备替代甚至超过一些昂贵设备在某些工序上的加工效果，更有在加工高精密孔或超高精密孔时，本发明浮动卡盘上的研孔工序更是有昂贵的金属切削设备也达不到的加工效果，本发明浮动卡盘为机械行业的高精度孔的加工提供了一个全新的工装和加工工艺。

附图说明

图1为本发明浮动卡盘的结构示意图。

图2为本发明浮动卡盘的固定板的主剖视图。

图3为本发明浮动卡盘的固定板的俯视图。

图4为本发明浮动卡盘的浮动板的角度浮动板的主剖视图。

图5为本发明浮动卡盘的浮动板的角度浮动板的俯视图。

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的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，本领域其他技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获的所有其它实施例，都属于本发明的范围。

如图1至5所示，本发明浮动卡盘，匹配安装于机床工作台1的顶面且包括固定板2、卡盘对中套3、对中棒4、浮动板5和卡盘部件6。

该固定板2匹配水平安装于机床工作台1的顶面；该工作台1在位于固定板2横向两端外侧的顶部沿竖直方向匹配开设有T型槽。

该固定板2的顶面中部为凹腔结构且凹腔中部贯通开设有固定板对中孔，该固定板2沿竖直方向贯通开设有三个圆周均布的螺栓安装孔20和三个圆周均布的顶丝安装孔21；该顶丝安装孔内匹配安装有顶丝22。其中，该固定板2的横向两端外侧还对称匹配设置有固定板压紧组件23，该固定板2通过固定板压紧组件23被固定于机床工作台1的顶面；该固定板压紧组件23包括垫块231、压板232、压紧螺栓233和压紧螺母234；该垫块231匹配设置于该固定板2横向两端端部外侧的固定板2的顶面且与该固定板2横向两端的顶部平齐；该压板232水平置于该垫块231顶面和固定板2的顶面，其中部沿竖直方向开设有螺栓孔；该压紧螺栓233为T型螺栓且竖直穿过压板232中部的螺栓孔；该压紧螺栓233的螺帽匹配挂在该机床工作台1顶部的T型槽内，该压紧螺栓233的螺杆穿过压板232中部的螺栓孔并穿出该压板232的上方，该压紧螺栓233的螺杆向压板232上方穿出的一端匹配安装有压紧螺母234，通过拧紧压紧螺母234从而带动压板232将固定板21压紧固定于该机床工作台1的顶面。

该卡盘对中套3匹配竖直镶于该固定板2中部的固定板对中孔内；其中，该卡盘对中套3的内孔中心线为浮动卡盘的中心，对中棒4和固定板对中孔精密配合，以便在机床工作台1上安装浮动卡盘时找正主轴轴线使用，找正主轴轴线，可以使零件向任意一方平移或倾斜的尺寸大小基本相同，基本找同轴后，取下对中棒4，卡盘部件6装夹工件开始对需要加工的孔进行加工。

该对中棒4匹配竖直安装于该卡盘对中套3内；其中，对中棒4在浮动卡盘搞正以后，取出保存好，以便下一次安装时使用，工作过程中不使用对中棒。

该浮动板5包括水平浮动板51和角度浮动板52。

该水平浮动板51的顶部为凸起的球面，顶部中央沿竖直方向贯通开设有水平浮动板通孔；该水平浮动板51通过水平浮动板通孔匹配套设在该卡盘对中套3的外部并整体嵌于固定板2顶面中部的凹腔内；该水平浮动板51与固定板2顶面中部凹腔腔底相接的底面匹配均匀镶嵌有下骨架滚珠511，该水平浮动板51的底面通过下骨架滚珠511与固定板2顶面中部的凹腔腔底滚动接触连接；该水平浮动板51可以在水平方向,向任意一方向偏移，偏移量为水平浮动板51与固定板2的顶面中部凹腔腔底的间隙。

该角度浮动板52位于该水平浮动板51上部且匹配套设于该对中棒4上；该角度浮动板52的底部为凹陷的球面，底部中央沿竖直方向贯通开设有角度浮动板通孔520；该角度浮动板52通过角度浮动板通孔匹配套设于该对中棒4的中段；该角度浮动板52底部凹陷的球面上匹配均匀镶嵌有上骨架滚珠521，该角度浮动板52底部凹陷的球面通过上骨架滚珠521与水平浮动板51顶部凸起的球面滚动接触连接；该角度浮动板52与该对中棒4之间还匹配夹设有内防水罩53。该内防水罩53及角度浮动板52的外径为防水设计，冷却水不易进入，避免了上骨架滚珠521、下骨架滚珠511以及上骨架滚珠521、下骨架滚珠511的上、下接触面积水生锈，保证了浮动卡盘的动作灵活及使用寿命。该上骨架滚珠521和下骨架滚珠511均采用倒置槽设计方式安装，即下骨架滚珠511镶嵌安装于该水平浮动板51的底面和上骨架滚珠521镶嵌安装于角度浮动板52的底部，避免了下骨架滚珠511和上骨架滚珠521浸泡在积水槽里，避免了上骨架滚珠521、下骨架滚珠511以及上骨架滚珠521、下骨架滚珠511的上、下接触面积水生锈等，影响使用寿命。

该角度浮动板52底部凹陷的球面与水平浮动板51顶部凸起的球面之间有适当的间隙，上骨架滚珠521通过加工刀具的侧向力，可以向任意一方向水平偏移并同时可以向任意一方向倾斜一个角度。

该角度浮动板52自底面沿竖直方向匹配开设有三个圆周均布的下沉孔522，自顶面沿竖直方向匹配开设有三个圆周均布的上沉孔523；其中，该上沉孔523内匹配安装有角度调节螺栓54，该角度调节螺栓54通过固定板2的顶丝安装孔21内的顶丝22锁紧定位，该下沉孔522内匹配安装有成倒置的卡盘定位螺栓55，该卡盘定位螺栓55是穿过固定板2上的螺栓安装孔20成倒置安装于该下沉孔522内；该卡盘定位螺栓55的顶端向角度浮动板52的顶面上方伸出且伸出端与卡盘部件6一端底部连接；通过角度调节螺栓54卡住角度浮动板52，避免角度浮动板52随着刀具的旋转而转动起来，通过角度调节螺栓54头部的下端面与角度浮动板52的上沉孔523的台阶面之间的距离的大小，来调节角度浮动板52的角度倾斜的大小，角度调节螺栓54调节好以后，用顶丝22锁紧定位。

该卡盘部件6位于该浮动板5的角度浮动板52上部，其装夹有需要加工的工件，对工件的孔再进行加工；该卡盘部件6的中部沿竖直方向贯通开设有卡盘部件通孔，横向一端底部沿竖直方向开设有定位孔；该卡盘部件6通过卡盘部件通孔匹配套设在该对中棒4的上端并通过定位孔配以卡盘定位螺栓55与角度浮动板52定位固定；其中，为了防水，该角度浮动板52与卡盘部件6之间密封连接，具体是该角度浮动板52的顶面与卡盘部件6的外盘底面之间通过密封垫61密封连接，该卡盘部件6的内盘底面与内防水罩53的顶端之间通过密封圈62密封连接。

本发明的固定板2、水平浮动板51、角度浮动板52、上骨架滚珠521以及下骨架滚珠511等，均为高硬度的精密零件做成，保证了工装的精密及使用效果。

本发明应用浮动卡盘加工孔的方法，具体工艺流程为：

步骤（1）先将浮动卡盘放在设备工作台1上，设备可以为台式钻床、立式钻床、攻丝机、铣床、加工中心、立式研磨机、立式珩磨机、立式抛光机等等；

步骤（2）将对中棒4插入卡盘对中套3孔中（对中棒4的外径和卡盘对中套3的孔精密间隙配合）；

步骤（3）以对中棒4为轴心，卡盘部件6的爪子夹对中棒4，卡盘部件根据需要加工的工件可以为三爪卡盘、四爪卡盘、多爪卡盘或是花盘等等；

步骤（4）将两套或三套固定板压紧组件23轻压在固定板的四周；

步骤（5）把百分表吸在机床主轴上，慢慢转动主轴，用百分表打对中棒4的圆周跳动，跳动小于0.1mm即可，此时压紧螺母234将固定板2固定好；

步骤（6）松开卡盘部件6的爪子，用浮动卡盘夹需要扩孔、铰孔、研孔、珩孔或攻丝的配件；

步骤（7）机床开启试加工，根据扩孔、铰孔、研孔、珩孔、攻丝等工艺的不同及加工的孔的大小不同，选择合适的机床主轴转速和刀具进给量，开始加工。

本发明结构设计简单、合理，能高效率、高质量完成高精度孔加工，成品率高，能明显提高产品加工效率，明显降低加工成本，适应范围广。

尽管已经出示和描述了本发明的实施例，对于本领域的技术人员而言，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、代替和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种浮动卡盘，安装于机床工作台的顶面，其特征在于：所述浮动卡盘包括固定板、卡盘对中套、对中棒、浮动板和卡盘部件；

所述固定板匹配水平固定安装于机床工作台的顶面，其一端顶面匹配安装有顶丝，顶面中部匹配竖直镶有所述卡盘对中套；所述对中棒匹配竖直安装于所述卡盘对中套内；

所述浮动板包括水平浮动板和角度浮动板；所述水平浮动板匹配套设在所述卡盘对中套的外部，其底部匹配镶嵌有下骨架滚珠并通过所述下骨架滚珠与所述固定板的顶面滚动接触连接；所述角度浮动板位于所述水平浮动板上部且匹配套设于所述对中棒上，所述角度浮动板的底部匹配镶嵌有上骨架滚珠并通过所述上骨架滚珠与所述水平浮动板的顶部滚动接触连接；所述角度浮动板与所述对中棒之间还匹配夹设有内防水罩；

所述角度浮动板的一端竖直匹配安装有角度调节螺栓，另一端竖直匹配安装有卡盘定位螺栓；所述角度调节螺栓通过所述顶丝锁紧定位；所述卡盘部件位于所述角度浮动板上部并匹配套设在所述对中棒的上端，所述卡盘部件通过所述卡盘定位螺栓与所述角度浮动板定位固定。

2.如权利要求1所述的浮动卡盘，其特征在于：所述固定板的顶面中部为凹腔结构；所述水平浮动板的顶部为凸起的球面且整体嵌于所述固定板顶面中部的凹腔内；所述水平浮动板的底面通过所述下骨架滚珠与所述固定板顶面中部的凹腔腔底滚动接触连接。

3.如权利要求2所述的浮动卡盘，其特征在于：所述角度浮动板的底部为凹陷的球面且底部凹陷的球面上匹配均匀镶嵌有所述上骨架滚珠，所述角度浮动板的底部通过所述上骨架滚珠与所述水平浮动板顶部凸起的球面滚动接触连接。

4.如权利要求1所述的浮动卡盘，其特征在于：所述角度浮动板的自底面沿竖直方向匹配开设有下沉孔，自顶面沿竖直方向匹配开设有上沉孔；所述角度调节螺栓匹配安装于所述上沉孔内；所述卡盘定位螺栓成倒置匹配安装于所述下沉孔内，其顶端向所述角度浮动板的顶面上方伸出且伸出端与所述卡盘部件的一端底部连接。

5.如权利要求4所述的浮动卡盘，其特征在于：所述卡盘部件一端沿竖直方向开设有定位孔；所述卡盘部件匹配套设在所述对中棒上后，其一端通过所述定位孔配以所述卡盘定位螺栓与所述角度浮动板定位固定。

6.如权利要求1所述的浮动卡盘，其特征在于：所述角度浮动板与所述卡盘部件之间密封连接。

7.如权利要求1所述的浮动卡盘，其特征在于：所述角度浮动板的顶面与所述卡盘部件的外盘底面之间通过密封垫密封连接，所述卡盘部件的内盘底面与所述内防水罩的顶端之间通过密封圈密封连接。

8.一种用如权利要求1至7任意一项所述的浮动卡盘加工孔的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）先将浮动卡盘放在设备工作台上；

（2）将对中棒插入卡盘对中套的孔中；

（3）以对中棒为轴心，通过卡盘部件夹对中棒；

（4）将固定板压紧组件轻压在固定板的四周；

（5）把表架吸在机床主轴上，慢慢转动主轴，用百分表打对中棒的圆周跳动，跳动小于0.1mm即可，此时通过压紧螺母将固定板固定好；

（6）松开卡盘部件，用浮动卡盘夹需要扩孔、铰孔、研孔、珩孔或攻丝的配件；

（7）机床开启试加工，根据孔工艺的不同及加工的孔的大小不同，选择合适的机床主轴转速和刀具进给量，开始加工。

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