CN112756710B - 一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具及装夹方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，包括芯棒、锥套和螺母，芯棒自下而上依次包括球形柱、锥台、中心柱和外螺纹，螺母与外螺纹相配合，锥套套设于中心柱外；薄辐板齿轮零件包括通孔轴和薄壁辐板齿轮，通孔轴内孔下端与锥台配合；锥套位于通孔轴和螺母之间且锥套下端与通孔轴内孔上端配合，拧紧螺母将通孔轴固定在锥套和锥台之间；芯棒下、上端分别设有底部中心孔和顶部中心孔，底部中心孔用于与机床的底座顶尖相配合，顶部中心孔用于与机床上顶尖相配合。本发明能实现零件快速找正，在零件加工时有效防颤抗振。

Description

一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具及装夹 方法

技术领域

本发明涉及磨齿夹具领域，尤其涉及一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具及装夹方法。

背景技术

航空发动机零件的设计逐步面向轻质、重载、高速方向发展，对生产要求高，造成加工难度大。高性能发动机齿轮，具有高功重比，高强度、高转速、动平衡精度要求高等特点，普遍采用薄辐板结构，生产过程中齿的直径较大、辐板厚径比小、齿面质量要求高。磨齿工序

现有磨齿工艺主要采用一夹一顶的压板夹具结构，零件外圆

定位，夹具支靠辐板上齿端面，压紧固定辐板下齿端面；夹具下端与机床固定，机床上顶尖支撑夹具上端，采用此类型的夹具进行磨齿工序，零件装夹找正困难，加工过程由于齿宽较小，齿部易发生颤动，加工后齿形齿向等齿面质量较差，达不到设计要求，进而影响零件动不平衡量，从而影响零件使用安全和使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能实现零件快速装夹找正和零件加工时有效防颤抗振的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具及装夹方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，包括芯棒、锥套和螺母，所述芯棒自下而上依次包括球形柱、锥台、中心柱和外螺纹，所述螺母与外螺纹相配合，所述锥套套设于中心柱外；薄辐板齿轮零件包括通孔轴和薄壁辐板，通孔轴内孔下端与锥台配合；所述锥套位于通孔轴和螺母之间且所述锥套下端与通孔轴内孔上端相配合，拧紧螺母将通孔轴固定在锥套和锥台之间；所述芯棒下端和上端分别开设有底部中心孔和顶部中心孔，所述底部中心孔用于与机床的底座顶尖相配合，所述顶部中心孔用于与机床上顶尖相配合。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述自定心防颤夹具还包括压块，所述压块沿轴向方向设有压块中心孔，所述压块中心孔套设于锥套并与锥套固定，所述压块与薄辐板齿轮零件的辐板接触并压紧辐板的上齿端面。

所述自定心防颤夹具还包括紧固件，所述紧固件将锥套和压块固定。

所述锥套外壁开设有紧固件安装孔，所述压块中心孔侧壁开设有键槽，所述紧固件位于紧固件安装孔和键槽之间。

所述锥台的锥角为60°±10'；所述锥套的锥角为60°±10'。

所述底部中心孔为锥形孔，所述锥形孔的锥角为60°±10'。

所述自定心防颤夹具还包括套设于中心柱外的球面垫圈，所述锥套在靠近螺母的一端开设有球面孔，拧紧所述螺母将球面垫圈与球面孔配合。

所述球形柱的中心轴与锥台的中心轴垂直。

作为一个总的发明构思，本发明提供一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具的装夹方法，包括以下步骤：

S1、将薄辐板齿轮零件内孔下端与锥台配合，依次安装锥套、球面垫圈和螺母，拧紧螺母；

S2、将压块通过紧固件压在薄辐板齿轮零件上；

S3、将自定心防颤夹具下端安装在机床底座顶尖上，机床的上顶尖压紧夹具上端。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明能同时实现零件装夹快速找正和零件磨削加工有效抗振，以通孔轴内孔的上端和下端作为定位固定面，借助芯棒和锥套固定薄辐板齿轮零件，实现零件快速装夹找正，提高薄辐板齿轮零件安装效率和保证薄辐板齿轮零件安装精度，在磨削加工时，能有效控制薄辐板齿轮零件加工振动，提升零件齿面加工质量。

本发明还包括压块，依靠压块的重量增加了零件齿部的刚性，有效防止了零件齿部在加工过程中发生颤动，防止磨削加工时薄辐板齿轮零件发生颤动，从而提升零件质量。

附图说明

图1是薄辐板齿零件的结构示意图。

图2是本发明自定心防颤夹具和薄辐板齿零件的配合示意图。

图3是本发明自定心防颤夹具的结构示意图。

图4是本发明芯棒的结构示意图。

图5是本发明底部孔的结构示意图。

图6是图4中A-A剖视图。

图7是本发明压块的结构示意图。

图8是图7中B-B剖视图。

图9是本发明锥套的结构示意图。

图10是本发明螺母的结构示意图。

图中各标号表示：1、芯棒；11、球形柱；111、底部中心孔；12、锥台；13、中心柱；14、外螺纹；2、压块；21、压块中心孔；22、键槽；3、紧固件；4、锥套；41、锥套中心孔；42、紧固件安装孔；43、球面孔；5、螺母；6、球面垫圈；7、薄辐板齿轮零件；71、通孔轴；72、薄壁辐板；

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。

实施例1：

如图1至10所示，本发明的一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，包括芯棒1、锥套4和螺母5，芯棒1自下而上依次包括球形柱11、锥台12、中心柱13和外螺纹14，螺母5与外螺纹14相配合，锥套4套设于中心柱13外；薄辐板齿轮零件7包括通孔轴71和周向设置于通孔轴71外壁的薄壁辐板72，通孔轴71内孔穿过中心柱13且内孔下端与锥台12配合；锥套4位于通孔轴71和螺母5之间且锥套4下端与通孔轴71内孔上端相配合，拧紧螺母5将通孔轴71固定在锥套4和锥台12之间；芯棒1下端和上端分别开设有底部中心孔111和顶部中心孔，底部中心孔111用于与机床的底座顶尖相配合，顶部中心孔用于与机床上顶尖相配合。

本发明能同时实现零件装夹快速找正和零件磨削加工有效防颤抗振，以通孔轴71内孔上端和下端作为定位固定面，借助芯棒1和锥套4固定薄辐板齿轮零件，实现零件快速装夹找正，提高薄辐板齿轮零件安装效率和保证薄辐板齿轮零件安装精度，在磨削加工时，能有效控制薄辐板齿轮零件加工振动，提升零件齿面加工质量。

本实施例中，通孔轴71的内孔下端倒角与锥台12配合，锥套4下端与通孔轴71的内孔上端倒角配合。

本发明自定心防颤夹具的下端(底部中心孔111)与机床底座顶尖固定，上端(芯棒1顶部设有与底部中心孔111具有相同功能的顶部中心孔，图中未示出顶部中心孔)由机床上顶尖支撑。芯棒1定位固定薄辐板齿轮零件7，偏摆仪上检测其跳动，然后利用机床底座下顶尖和上顶尖定位夹具，机床底座通过芯棒1球形柱11固定夹具，利用底座带动夹具和零件，保证砂轮与零件转速按要求转动，实现磨齿加工。

自定心防颤夹具还包括压块2，压块2沿轴向方向设有压块中心孔21，压块中心孔21套设于锥套4并与锥套4固定，压块2与薄辐板齿轮零件7的薄壁辐板72接触并压紧薄辐板齿轮零件7上齿端面，利用自重增加零件刚性。

压块2在压下顶尖(底部顶尖)、上顶尖前安装，压块2下端面与薄壁辐板72的上齿端面接触并压紧薄壁辐板72的上齿端面，压块2外圆直径

与零件齿底直径

存在关系：E+t＝F，其中t为间隙，t＝2～5mm。

压块2主要用于防止磨削加工时，薄辐板齿轮零件7发生颤动，从而影响零件质量。磨削加工时，存在齿切向磨削力设为F，压块2重力G，压块2与薄辐板齿轮零件7摩擦系数为μ；则有：G×μ＞β×F，其中β为安全系数，取1.5～3。通过改变压块2的外圆直径

可满足不同零件的磨齿加工，从而实现一夹多用，节约夹具成本。

自定心防颤夹具还包括紧固件3，紧固件3将锥套4和压块2固定。本实施例中，紧固件3为圆柱销。锥套4沿轴向方向开设有锥套中心孔41，锥套中心孔41套设于中心柱13外壁，锥套4外壁开设有紧固件安装孔42，压块中心孔21侧壁开设有键槽22，紧固件3位于紧固件安装孔42和键槽22之间，键槽22与圆柱销间隙配合，用于控制压块2在机床启动和停止时由于惯性发生转动。

锥台12的锥角为60°±10'；锥套4的锥角为60°±10'。

底部中心孔111为锥形孔，锥形孔的锥角为60°±10'，在该角度范围内的锥角能够与现有大多数顶尖配合。

自定心防颤夹具还包括套设于中心柱13外的球面垫圈6，锥套4在靠近螺母5的一端开设有球面孔43，拧紧螺母5将球面垫圈6与球面孔43配合。利用球面垫圈6有效控制对芯棒1的压紧力，防止芯棒1过长而螺母5拧紧时发生变形。

球形柱11的中心轴与锥台12的中心轴垂直。

本发明中，机床底座的球头顶尖和上顶尖对夹具进行支撑定位；芯棒1底部的

球形柱11，要求对两中心孔(底部中心孔111和顶部中心孔)同轴度不大于

机床底座通过该球形柱11对夹具进行固定。

锥台12，要求对两中心孔(底部中心孔111和顶部中心孔)跳动度不大于0.005mm；要求锥套4的中心孔与芯棒1上端中心柱13柱面无间隙滑合(见图示)；高精度薄辐板齿轮零件7由芯棒1的锥台12和锥套4通过内孔倒角进行定位。

一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具的装夹方法，包括以下步骤：

S1、将薄辐板齿轮零件7内孔下端与锥台12配合，依次安装锥套4、球面垫圈6和螺母5，拧紧螺母5；

S2、将压块2通过紧固件3压在薄辐板齿轮零件7上；

S3、将芯棒1下端安装于机床底座顶尖上，机床的上顶尖压紧芯棒1上端。

安装时，将球面垫圈6和螺母5依次安装在芯棒1上固定锥套4，进而固定薄辐板齿轮零件7。借助中心孔(底部中心孔111和顶部中心孔)和顶尖的自定心功能，零件安装以及夹具在机床上安装均无需找正。

按以上装夹方法装夹完成后进行磨齿加工：按要求输入磨削参数和砂轮修整参数，蜗杆砂轮磨削零件齿廓和齿底，由于零件齿部与压块2无滑动，压块2的重量增加了零件齿部的刚性，有效防止了零件齿部在加工过程中发生颤动。

采用本发明夹具装夹后磨削加工的零件通过自检和专检，100％合格，齿面质量得到提升。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：包括芯棒（1）、锥套（4）和螺母（5），所述芯棒（1）自下而上依次包括球形柱（11）、锥台（12）、中心柱（13）和外螺纹（14），所述螺母（5）与外螺纹（14）相配合，所述锥套（4）套设于中心柱（13）外；

薄辐板齿轮零件（7）包括通孔轴（71）和薄壁辐板（72），通孔轴（71）内孔下端与锥台（12）配合；

所述锥套（4）位于通孔轴（71）和螺母（5）之间且所述锥套（4）下端与通孔轴（71）内孔上端相配合，拧紧螺母（5）将通孔轴（71）固定在锥套（4）和锥台（12）之间；

所述芯棒（1）下端和上端分别开设有底部中心孔（111）和顶部中心孔，所述底部中心孔（111）用于与机床的底座顶尖相配合，所述顶部中心孔用于与机床上顶尖相配合；

所述锥台（12）的锥角为60°±10'；所述锥套（4）的锥角为60°±10'。

2.根据权利要求1所述的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：所述自定心防颤夹具还包括压块（2），所述压块（2）沿轴向方向设有压块中心孔（21），所述压块中心孔（21）套设于锥套（4）并与锥套（4）固定，所述压块（2）与薄辐板齿轮零件（7）的薄壁辐板（72）接触并压紧薄壁辐板（72）的上齿端面。

3.根据权利要求2所述的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：所述自定心防颤夹具还包括紧固件（3），所述紧固件（3）用于将锥套（4）和压块（2）固定。

4.根据权利要求3所述的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：所述锥套（4）外壁开设有紧固件安装孔（42），所述压块中心孔（21）侧壁开设有键槽（22），所述紧固件（3）位于紧固件安装孔（42）和键槽（22）之间。

5.根据权利要求1所述的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：所述底部中心孔（111）为锥形孔，所述锥形孔的锥角为60°±10'。

6.根据权利要求1所述的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：所述自定心防颤夹具还包括套设于中心柱（13）外的球面垫圈（6），所述锥套（4）在靠近螺母（5）的一端开设有球面孔（43），拧紧所述螺母（5）将球面垫圈（6）与球面孔（43）配合。

7.根据权利要求1所述的用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具，其特征在于：所述球形柱（11）的中心轴与锥台（12）的中心轴垂直。

8.一种用于薄辐板齿轮零件磨齿加工的自定心防颤夹具的装夹方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将薄辐板齿轮零件（7）内孔下端与锥台（12）配合，依次安装锥套（4）、球面垫圈（6）和螺母（5），拧紧螺母（5）；

S2、将压块（2）通过紧固件（3）压在薄辐板齿轮零件（7）上；

S3、将芯棒（1）下端安装在机床底座顶尖上，机床的上顶尖压紧芯棒（1）上端。

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