CN112605691A - 一种紧定衬套开槽加工工装夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车床加工工装夹具技术领域的一种紧定衬套开槽加工工装夹具，包括夹具体，连接于夹具体的定位装置和自动夹紧装置；夹具体由底板、顶柱、安装板连接而成，定位装置由可调圆柱销和可换圆柱销同轴组合而成；可换圆柱销的外圆开有退刀槽；在退刀槽的下端，设有圆柱销和摆动活页；自动夹紧装置，包括压缩弹簧、活动心轴、开口压板、顶柱、端盖、联轴器、气缸；缸杆带动活动心轴上下移动，对紧定衬套松开或夹紧；在两套工装夹具之间，设有锯片铣刀；两套工装夹具水平设置，解决了切削振动问题，提高了切削加工的稳定性，保证了产品质量；使用锯片铣刀，节省了刀具成本，采用了自动夹紧、松开工件装置，减轻工人劳动强度，提高生产效率。

Description

一种紧定衬套开槽加工工装夹具

技术领域

本发明涉及车床加工工装夹具技术和设备领域，具体是一种紧定衬套开槽加工工装夹具。

背景技术

紧定衬套作为轴承与转动轴装配在一起的中间连接紧定件，在圆周处沿着轴线方向设置开槽，即宽槽和窄槽，开槽的作用是：1、拧紧锁定螺母，使紧定衬套与转动轴、轴承内圈之间保持过盈配合，从而达到衬套与转动轴、轴承内圈固定不动的装配效果；2、拧松锁定螺母，方便轴承与转动轴之间的装拆。

常用的开槽工艺有：刨削、插削、线切割、铣削等；刨削、插削应用于该紧定衬套的开槽加工显然不合适，刨削、插削加工过程中，冲击力大，会破坏外螺纹牙型和造成工件内外轮廓较大变形；线切割加工生产效率低、生产成本高。

比较而言，采用铣削加工为好；但是，常规铣削加工存在工件径向变形、生产效率低、人力操作易疲劳等等问题，急需一种合适的开槽加工工装夹具，解决常规铣削加工存在的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种紧定衬套开槽加工工装夹具。

本发明使用的技术方案如下：

一种紧定衬套开槽加工工装夹具，其包括夹具体，连接于夹具体上方的定位装置，以及设置于定位装置轴线处的自动夹紧装置；

夹具体由底板、顶柱、安装板连接而成，底板底面与定向键固定连接，定向键与机床工作台T形槽间隙配合对定；

定位装置由可调圆柱销和可换圆柱销同轴组合而成；可换圆柱销内孔与可调圆柱销外圆配合，可换圆柱销的外圆开有退刀槽；在退刀槽的下端，位于可调圆柱销的底板中部和边部，分别设有圆柱销和摆动活页；可换圆柱销的外径与紧定衬套的内孔相匹配；

自动夹紧装置，包括压缩弹簧、活动心轴、开口压板、顶柱、端盖、联轴器、气缸；端盖与可调圆柱销连接为一体，把压缩弹簧压在可调圆柱销内孔；气缸利用顶柱与可调圆柱销连为一体，其缸杆用联轴器与活动心轴连接；气缸缸杆带动活动心轴上、下移动，对紧定衬套进行松开或夹紧。

进一步，两套上述的一种紧定衬套开槽加工工装夹具，沿着水平方向连接为一体；在两套工装夹具之间的顶端，沿着水平方向连接线的中部，并与连接线垂直方向，设有锯片铣刀，锯片铣刀装在轮毂上，轮毂内孔与主轴间隙配合，用长平键和紧定螺钉，锁死轮毂内孔与主轴；

锯片铣刀的直径，小于两套工装夹具的退刀槽的槽底之间的距离，大于两个紧定衬套内径之间的距离；锯片铣刀可以作上下、前后移动。

本发明待加工工件为紧定衬套，需要在紧定衬套加工开口槽，开口槽上部为宽槽，下部为窄槽，宽槽和窄槽相通；加工时分宽槽和窄槽两道工序完成，先加工宽槽，后工件倒立加工窄槽。为使窄槽对正宽槽，在可调圆柱销边部安装一个摆动活页，在加工窄槽时卡住宽槽定位即可。

本发明针对开槽铣削存在的问题，对于开槽加工工装夹具的研发过程介绍，常规的开槽铣削工艺有以下立式铣床和卧式铣床两种。

一.在立式铣床上用立铣刀或键槽铣刀进行加工：

1）工件以外圆作为定位基准，利用V形块作为定位元件对其定位、上压式夹紧进行加工。但该工件，即紧定衬套形状特别：①外轮廓为锥体+螺纹，不好定位；②属薄壁件，上压式夹紧引起工件径向变形；采用该工装方案试加工，造成产品全部报废，不可行；

2）工件以内孔作为定位基准，利用圆柱销作为定位元件对其定位，轴向压紧，虽然该工装方案方便定位和解决了工件夹紧变形，但由于工件开槽宽度为3mm，只能采用≤Φ3mm的立铣刀或键槽铣刀进行加工，刀具刚性差，径向进给切削时，进给速度需十分缓慢，以防刀具振动、折断。该开槽工艺方案虽然能保证产品质量，但生产效率十分低，不具经济效益，也不可取。

二.在卧式铣床上用锯片铣刀进行加工：

为解决以上问题，提高生产效率，决定改用卧式铣床，继续以工件内孔进行定位，改用锯片铣刀代替立铣刀或键槽铣刀在卧式铣床上对工件开槽。装夹方案为：工件水平放置，以内孔作为定位基准，利用悬挂在夹具体上的圆柱销作为定位元件对其定位，轴向压紧。采用该工装方案进行加工，加工效果尚好：产品质量合格、生产效率相对有所提高，但还存在以下问题：

①进给速度必须控制在25mm/min以内，否则夹具（包括工件）会产生振动，进给速度越大，振动越厉害，究其原因是水平方向的切削力对夹具体底部产生扭矩所引起。生产效率还是较低；

②人力操作夹紧、松开工件，对于大批量生产而言，既影响生产效率，又造成生产工人工作疲劳。

为消除切削振动，尽可能提高生产效率，对开槽加工工装夹具方案再做改进：工件由水平悬挂放置改为垂直放置，人力夹紧装置改为自动夹紧装置，从而研制、设计出本发明的一种紧定衬套开槽加工工装夹具。

本发明的有益效果是：

1）本发明两套工装夹具水平设置及使用锯片铣刀后，解决了切削振动问题，提高了切削加工的稳定性，保证了产品质量；

2）使用锯片铣刀，节省了刀具成本60%，锯片铣刀比立铣刀和键槽铣刀价钱便宜、使用寿命长、磨损后修复简单快速；

3）采用了自动夹紧、松开工件装置，节省了辅助时间，提高生产效率，减轻了生产工人的劳动强度；

4）切削进给速度由25mm/min，可大幅度提升到100mm/min,而且同时切削2个工件，单件加工时间缩短为常规工艺加工时间的十分之一左右，大幅度提高了生产效率和经济效益，生产效率提高100%，经济效益提高三成;

5）本发明结构简单稳定，现场操作容易，制造成本低廉，极具推广应用价值。

附图说明

图1为一种已经开槽的紧定衬套示意图。

图2为图1中A-A剖视示意图。

图3为图2中B-B剖视示意图。

图4为两套一种紧定衬套开槽加工工装夹具水平连接为一体示意图。

图中，2-可调圆柱销，3-可换圆柱销，4-压缩弹簧，5-活动心轴，6-开口压板，7-长平键，8-紧定螺钉，9-摆动活页，10-圆柱销，11-顶柱，12-端盖，13-联轴器，14-气缸，15-定向键，16-锯片铣刀，17-紧定衬套，18-宽槽，19-窄槽，20-主轴，21-轮毂,22-退刀槽，31-底板，32-顶柱，33-安装板。

具体实施方式

图4为两套一种紧定衬套开槽加工工装夹具水平连接为一体示意图，图1、图2、图3为已经开槽的紧定衬套示意图。待加工工件紧定衬套，其内壁为内径相同的管形结构，外壁中下部为圆锥结构，外壁上部为管形，并设有螺纹。

一种紧定衬套开槽加工工装夹具，其包括夹具体，连接于夹具体上方的定位装置，以及设置于定位装置轴线处的自动夹紧装置；夹具体由底板31、顶柱32、安装板33连接而成，底板31底面与定向键15固定连接，定向键15与机床工作台T形槽间隙配合对定。

定位装置由可调圆柱销2和可换圆柱销3同轴组合而成；可换圆柱销3内孔与可调圆柱销2外圆配合，可换圆柱销3的外圆开有退刀槽22；在退刀槽的下端，位于可调圆柱销2的底板中部和边部，分别设有圆柱销10和摆动活页9；可换圆柱销3的外径与紧定衬套的内孔相匹配。

自动夹紧装置，包括压缩弹簧4、活动心轴5、开口压板6、顶柱11端盖12、联轴器13、气缸14；端盖12与可调圆柱销2连接为一体，把压缩弹簧压在可调圆柱销2内孔；气缸14利用顶柱11与可调圆柱销2连为一体，其缸杆用联轴器13与活动心轴5连接；气缸缸杆带动活动心轴上、下移动，带动开口压板6，对紧定衬套进行松开或夹紧。开口压板为马蹄形结构，对紧定衬套的前后进行压紧。

两套一种紧定衬套开槽加工工装夹具，沿着水平方向连接为一体；在两套工装夹具之间的顶端，沿着水平方向连接线的中部，并与连接线垂直方向，设有锯片铣刀16，锯片铣刀装在轮毂上，轮毂内孔与主轴20间隙配合，用长平键7和紧定螺钉8，锁死轮毂内孔与主轴；主轴20由车床提供动力。

锯片铣刀的直径，小于两套工装夹具的退刀槽22的槽底之间的距离，大于两个紧定衬套内径之间的距离；锯片铣刀可以作上下、前后移动。

根据锯片铣刀直径大、主轴左右都有同等空间的特点，把工装夹具设计成左右对称的2个装夹位，同时装夹2个工件进行加工，这样既能平衡X轴向切削力，提高工装夹具整体的稳定性，又能倍增生产效率。

本发明工装夹具使用操作说明：

一.工装夹具对定、调整：

1）工装夹具在车床工作台上对定，把装配好的整套夹具轻放在工作台上，夹具体底面的二个定向键对正工作台的T形槽并放进槽内，用T型螺栓、螺母连接固定完成夹具对定；

2）根据所加工紧定衬套的直径大小，合理调整二个工装夹具工位中心距，锯片铣刀外缘进入可换圆柱销3退刀槽约2-3mm处，然后锁死可调圆柱销2；

3）选用相匹配的可换圆柱销3套进可调圆柱销2，退刀槽对准圆柱销10。

二.生产加工中操作流程之一，两道工序双刀加工：

第一道工序，加工18mm宽槽：

1）主轴安装18mm宽锯片铣刀；

2）把二个工件套进可换圆柱销3，再把二个开口压板放好；

3）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，带动开口压板6，夹紧工件，即可加工；

4）加工完毕，工作台下移远离刀具；

5）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

6）更换工件，继续下一个工件加工；

第二道工序，加工3mm窄槽：

1）主轴换装3mm宽锯片铣刀，或将工件转移至安装有3mm宽锯片铣刀的车床；

2）把摆动活页9摆放在定位位置；

3）工件宽槽端朝下放进可换圆柱销3，宽槽对正摆动活页9落到底，把2个开口压板放好；

4）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，夹紧工件，即可加工；

5）加工完毕，工作台下移远离刀具；

6）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

7）更换工件，继续下一个工件加工。

三.生产加工中操作流程之二，一道工序双刀加工：

1）主轴分别安装18mm宽锯片铣刀和3mm宽锯片铣刀，两锯片铣刀轴向间隔与工件的最大外径相当；

2）把二个工件套进可换圆柱销3，再把二个开口压板放好；

3）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，带动开口压板6，夹紧工件，即可加工；

4）先加工18mm宽槽，再移动锯片铣刀，加工3mm窄槽；

5）加工完毕，工作台下移远离刀具；

6）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

7）更换工件，继续下一个工件加工。

四.生产加工中操作流程之三，一道工序单刀加工：

1）主轴安装3mm宽锯片铣刀；

2）把二个工件套进可换圆柱销3，再把二个开口压板放好；

3）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，带动开口压板6，夹紧工件，即可加工；

4）先加工18mm宽槽，加工方法：操控车床主轴，使3mm宽锯片铣刀作上下、前后移动即可；

5）操控车床主轴，使3mm宽锯片铣刀只作上下移动，不作前后移动，即可加工3mm窄槽；

5）加工完毕，工作台下移远离刀具；

6）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

7）更换工件，继续下一个工件加工。

以上可见，一道工序单刀加工效率最高，其次一道工序双刀加工，最后两道工序双刀加工。但是，大批量加工时，综合效率以两道工序双刀加工，为首选。

Claims (2)

1.一种紧定衬套开槽加工工装夹具，其特征在于：

其包括夹具体，连接于所述夹具体上方的定位装置，以及设置于所述定位装置轴线处的自动夹紧装置；

所述夹具体由底板（31）、顶柱（32）、安装板（33）连接而成，所述底板（31）底面与定向键（15）固定连接，定向键（15）与机床工作台T形槽间隙配合对定；

所述定位装置由可调圆柱销（2）和可换圆柱销（3）同轴组合而成；可换圆柱销（3）内孔与可调圆柱销（2）外圆配合，可换圆柱销（3）的外圆开有退刀槽（22）；在所述退刀槽的下端，位于可调圆柱销（2）的底板中部和边部，分别设有圆柱销（10）和摆动活页（9）；可换圆柱销（3）的外径与紧定衬套的内孔相匹配；

所述自动夹紧装置，包括压缩弹簧（4）、活动心轴（5）、开口压板（6）、顶柱（11）端盖（12）、联轴器（13）、气缸（14）；端盖（12）与可调圆柱销（2）连接为一体，把压缩弹簧压在可调圆柱销（2）内孔；气缸（14）利用顶柱（11）与可调圆柱销（2）连为一体，其缸杆用联轴器（13）与活动心轴（5）连接；气缸缸杆带动活动心轴上、下移动，对紧定衬套进行松开或夹紧。

2.根据权利要求1所述的一种紧定衬套开槽加工工装夹具，其特征在于：

两套所述的一种紧定衬套开槽加工工装夹具，沿着水平方向连接为一体；在两套所述工装夹具之间的顶端，沿着水平方向连接线的中部，并与连接线垂直方向，设有锯片铣刀（16），所述锯片铣刀装在轮毂上，轮毂内孔与主轴（20）间隙配合，用长平键（7）和紧定螺钉（8），锁死轮毂内孔与主轴；

所述锯片铣刀的直径，小于两套所述工装夹具的退刀槽(22)的槽底之间的距离，大于两个紧定衬套内径之间的距离；所述锯片铣刀可以作上下、前后移动。

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