CN113172550A - 一种磨床上工件的胀紧夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨床上工件的胀紧夹具，包括夹具本体、轴向定位盘、胀套、胀套压盘、端面压盘和联动装置，所述的夹具本体包括依次连接的大圆柱段、小圆柱段和圆锥段，所述的轴向定位盘固定在夹具本体上，并和端面压盘压在工件的两个端面上，所述的胀套内设内锥面，并配合套在圆锥段上，外圆周面处于工件的内孔内，所述的胀套压盘和端面压盘均与能够带动其各自其的轴向方向上位移的联动装置相连；通过在工件的内孔设置胀套胀紧结构和在工件的端面上设置端面压盘压紧结构，通过径向和轴向多方位夹紧，使得工件夹紧固定在正确的位置上，另外胀套压盘和端面压盘设置为联动结构，简化了夹装、拆卸工件的工序，结构简单，夹紧定位更加的可靠。

Description

一种磨床上工件的胀紧夹具

技术领域

本发明属于夹具技术领域，尤其是涉及一种磨床上工件的胀紧夹具。

背景技术

在实际机械加工过程中，我们经常会遇到内孔与外圆有位置公差要求的工件，这类工件的加工通常会使用芯轴夹紧来实现位置公差要求。

在传统手动磨床的工艺方法里，一般采用直棒芯轴和微锥芯轴两种装置来夹装工件。直棒芯轴结构简单、使用方便，但是由于芯轴和工件内孔之间有间隙，内孔和外圆之间的位置精度无法实现太高。微锥芯轴精度相对较高，但是由于工件内孔尺寸的微小差异，会造成工件在微锥芯轴上的安装位置轴向差别很大，轴向安装位置无法确定。同时，对于那些内孔公差较大，而内孔与外圆位置要求较高的工件，还需要多根芯轴和提前对工件分类的方法来实现加工要求，使用起来麻烦。并且，对于长径比较小的工件，微锥芯轴也很难保证加工要求。

在数控磨床(特别是使用自动化上下料的磨床)的使用过程中，直棒芯轴的低精度和微锥芯轴的轴向不确定性或者普通结构的工装夹具很难实现工件的高精度定位和夹紧，从而不仅导致加工的工件精度不能满足生产的要求，而且装夹工序复杂，特别是对一些内径大于等于100mm、工件长度和内径的比值小于1/5的工件的内孔与外圆的位置精度的加工，此种现象更甚。

发明内容

鉴于现有技术中存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种磨床上工件的胀紧夹具，其解决了传统的工装夹具无法满足工件精确夹紧定位的问题，装夹工序简单。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种磨床上工件的胀紧夹具，包括夹具本体、轴向定位盘、胀套、胀套压盘、端面压盘和联动装置，所述的夹具本体包括依次连接的大圆柱段、小圆柱段和圆锥段，所述的轴向定位盘固定在夹具本体上，并和端面压盘压在工件的两个端面上，所述的胀套内设内锥面，并配合套在圆锥段上，外圆周面处于工件的内孔内，所述的胀套压盘与胀套卡扣连接固定，所述的胀套压盘和端面压盘均与能够带动其各自其的轴向方向上位移的联动装置相连。

作为本发明的进一步改进，所述的联动装置包括拉杆、弹簧和球形螺母，所述的拉杆可自由移动的配合设在夹具本体内孔内，一端与回转气缸配合相连，另一端设有一段螺纹轴与球形螺母配合相连，所述的球形螺母压在端面压盘上，并且与胀套压盘之间设有弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述的夹具本体和拉杆在轴向方向上还通过至少一个圆柱销二连接。

作为本发明的进一步改进，所述的胀套压盘有一部分嵌在夹具本体内，并在径向方向上至少通过一个圆柱销一固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述球形螺母有多个能够压住端面压盘的凸牙，所述的端面压盘上有与凸牙配合的牙槽，所述的凸牙与端面压盘的接触配合面为球面。

作为本发明的进一步改进，所述的轴向定位盘的一个端面可拆卸的固定在大圆柱段的端面上，内孔面配合贴在小圆柱段和胀套上。

作为本发明的进一步改进，本装置还开设有能够从外界通向胀套外圆周面的气体清扫通道。

作为本发明的进一步改进，所述的拉杆在远离球形螺母的一端的中心轴线方向上开有圆柱孔一，径向方向上开有圆柱孔二，圆周面上开有环形槽一，所述的环形槽一的宽度大于圆柱孔二的直径，并且圆柱孔二的孔口在环形槽一内；所述的夹具本体径向方向上开有圆柱孔三，所述的轴向定位盘内孔上开有两个平行的环形槽二和环形槽三，所述的环形槽二和环形槽三之间开有相通的圆柱孔四，所述的环形槽三卡在胀套的外圆周面上，所述的圆柱孔一、圆柱孔二、环形槽一、圆柱孔三、环形槽二、圆柱孔四、环形槽三依次串联相通，形成清扫通道。

作为本发明的进一步改进，所述的拉杆上在环形槽一两侧，各开有一个环形卡槽，每个所述的环形卡槽一内各装有一个拉杆密封圈；所述的夹具本体圆周上在与轴向定位盘内孔配合接触的地方开有环形卡槽二，环形卡槽二内装嵌有定位盘密封圈。

作为本发明的进一步改进，所述的胀套圆周上设有均布的开口槽，其中一个所述的开口槽一端宽度加大，其内穿过圆柱销三与圆锥段相连。

综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：

1.通过在工件的内孔设置胀套胀紧结构和在工件的端面上设置压紧结构，胀套胀紧的特性，可以很好的胀紧贴合工件的内孔，而不受内孔尺寸加工误差的影响，再配合端面压盘的压紧，大大提高了紧固度，通过径向和轴向多方位夹紧，使得对工件的夹紧固定非常牢固，使得工件贴住轴向定位盘始终定位在正确的位置上，另外胀套压盘和端面压盘设置为联动结构，简化了夹装、拆卸工件的工序，结构简单，夹紧定位更加的可靠。

2.通过设置拉杆、弹簧和球形螺母配合的弹性联动装置，可以实现先对工件进行内孔胀紧，再对端面进行压紧，避免同时刚性压紧时，工件内孔如果定心不正，无法再调整工件中心位置的情况；另外弹性的联动装置，可以使得胀套和端面压盘的行程位移量关系有一定的调节，避免刚性联动即同时压紧时，当工件端面刚好被压紧后，工件内孔被胀紧过渡或过小导致的引起工件变形或者没有胀紧现象；另外此种联动装置，当拉杆右移后，对工件的内孔胀紧和端面压紧均松开，手动拿下工件即可，不用辅助工具或者敲打即可以实现工件的快速拆卸，避免拆卸工件时，联动装置运动后，内孔胀紧没有松开，需要用辅助工具敲打胀套或者工作人员大力拉动工件使其卸下的现象。

3.通过把夹具本体和拉杆在轴向方向上用圆柱销二连接，可以为拉杆的位移提供一个导向作用，避免拉杆在夹具本体内转动，从而影响拉杆的轴向位置导致工无法胀紧或松开。

4.通过把夹具本体和胀套压盘用圆柱销一连接，可以为胀套压盘的位移提供一个导向作用，防止胀套压盘在夹具本体上转动从而导致制造过程中的圆度误差影响调整好的胀套的胀缩精度。

5.通过球形螺母和端面压盘上设置相互配合的凸牙和牙槽，通过转动端面压盘，即可以实现端面压盘的拆卸和相对压紧固定，另外把凸牙与端面压盘的接触配合面设为球面，可调整的压紧工件，避免工件压偏。

6.将轴向定位盘可拆卸的固定在大圆柱段的端面上，从而当加工件内孔相同但是轴向尺寸或端面不同的工件时，可以只更换与工件端面相配的轴向定位盘即可，使得轴向定位盘可以贴住工件端面，提高本装置的适用范围。

7.通过设置气体清扫信道，向清扫信道内吹送气体，从而不用拆卸胀套即可完成对胀套的圆周面的清扫工作，避免胀套圆周面上粘附杂物，而影响对工件的胀紧。

8.气体清扫通道通过从拉杆上引出，只需要保证与拉杆相连的回转气缸中心有供气功能即可，避免单独配备其他的气体输出设备。

9.通过设置拉杆密封圈和定位盘密封圈，可以避免清扫通道内的气体从拉杆与夹具本体的接触面处的缝隙和夹具本体与轴向定位盘的轴向接触面处的缝隙处泄露，保证气体密闭性。

10.通过把夹具本体和胀套用圆柱销三连接，可以为胀套的位移提供一个导向作用，防止胀套在夹具本体上转动，从而导致制造过程中的圆度误差影响调整好的胀套的胀缩精度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种磨床上工件的胀紧夹具的半剖视图；

图2为本发明一种磨床上工件的胀紧夹具的立体图；

图3为本发明夹具本体的半剖视图；

图4为本发明拉杆的半剖视图；

图5为本发明轴向定位盘的立体结构示意图；

图6为本发明轴向定位盘的半剖视图；

图7为本发明胀套的立体结构示意图；

图8为本发明端面压盘的立体结构示意图；

图9为本发明球形螺帽的立体结构示意图；

图中：1夹具本体，101大圆柱段，102小圆柱段，103圆锥段，2拉杆密封圈，3拉杆，301环形卡槽一，4弹簧，5圆柱销一，6轴向定位盘，7工件，8胀套，801开口槽，9胀套压盘，10端面压盘，1001牙槽，11紧定螺钉，12球形螺母，1201凸牙，1202螺钉孔，13圆柱销二，14圆柱销三，15螺钉，16定位盘密封圈，17清扫通道，1701圆柱孔一，1702圆柱孔二，1703环形槽一，1704圆柱孔三，1705环形槽二，1706环形槽三，1707圆柱孔四，18环形卡槽二。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种磨床上工件的胀紧夹具。参照图1-9，包括夹具本体1、轴向定位盘6、胀套8、胀套压盘9、端面压盘10和联动装置，所述的夹具本体1包括依次连接的大圆柱段101、小圆柱段102和圆锥段103，所述的轴向定位盘6固定在夹具本体1上，并和端面压盘10分别压在工件7的两个端面上，所述的胀套8内设内锥面，并配合套在圆锥段103上，外圆周面处于工件7的内孔内，所述的胀套压盘9与胀套8卡扣连接固定，所述的胀套压盘9和端面压盘10均与能够带动其各自其的轴向方向上位移的联动装置相连。

上述夹具本体1可一体成型，另外与轴向定位盘6可拆卸的固定，具体的，轴向定位盘6的一个端面用螺钉15固定在大圆柱段101的端面上，内孔面配合贴在小圆柱段102上。将轴向定位盘6可拆卸的固定在大圆柱段101的端面上，从而当加内孔相同但是轴向尺寸或端面不同的工件时，可以只更换与工件端面相配的轴向定位盘6即可，使得轴向定位盘6可以贴住工件端面，提高本装置的适用范围。

本实施例中，联动装置优选弹性联动装置，具体的，包括拉杆3、弹簧4和球形螺母12，所述的拉杆3可自由移动的配合设在夹具本体1中心孔内，一端与与回转气缸配合相连，另一端设有一段螺纹轴与球形螺母12配合相连，所述的球形螺母12压在端面压盘10上，并且与胀套压盘9之间设有弹簧4。在拉杆移动压紧时，先带动球形螺母12接触压紧弹簧4，再进行对端面压盘10的压紧。

拉杆3、胀套8、胀套压盘9在水平位移的过程中，可能会出现绕着夹具本体1转动的现象，从而引起设备的正常运行，当拉杆3出现转动，从而影响拉杆3的轴向位置导致工件7无法胀紧或松开；胀套8或胀套压盘9出现转动，从而导致制造过程中的圆度误差影响调整好的胀套8的胀缩精度。所以为了防止上述部件转动，把夹具本体1和拉杆3在轴向方向上用圆柱销二13连接、把胀套8与圆锥段103用圆柱销三14连接、胀套压盘9有一部分嵌在夹具本体1内，并在径向方向上至少通过一个圆柱销一5固定连接。通过圆柱销的导向，使得拉杆3、胀套8、胀套压盘9位移时不会发生转动现象。

另外胀套8圆周上设有均布的开口槽801，其中一个开口槽801一端宽度加大，其内穿过上述圆柱销三14与圆锥段103相连。

本实施例中，球形螺母12有多个能够压住端面压盘10的凸牙1201，所述的端面压盘10上有与凸牙1201配合的牙槽1001，所述的凸牙1201与端面压盘10的接触配合面为球面。当安装端面压盘10时，使得牙槽1001对准凸牙1201，并把端面压盘10向工件7的方向推动，当牙槽1001穿过凸牙1201之后，转动端面压盘10使得牙槽1001和凸牙1201完全错开，则凸牙1201即贴在端面压盘10上，为了使得可调整的压紧工件，避免工件压偏，可把凸牙1201与端面压盘10的接触配合面设为球面，即凸牙1201与端面压盘10相对的一个端面设为凸出的球面，端面压盘10的端面设计为凹的球面，两者彼此接触配合。

另外本装置还开设有能够从外界通向胀套8外圆周面的气体清扫通道17。从而可以向气体清扫通道17内吹入气体，从而用气体吹扫胀套8。本实施例中，气体清扫通道17的组成结构具体为：所述的拉杆3在远离球形螺母12的一端的中心轴线方向上开有圆柱孔一1701，径向方向上开有圆柱孔二1702，圆周面上开有环形槽一1703，所述的环形槽一1703的宽度大于圆柱孔二1702的直径，并且圆柱孔二1702的孔口在环形槽一1703内；所述的夹具本体1径向方向上开有圆柱孔三1704，所述的轴向定位盘6内孔上开有两个平行的环形槽二1705和环形槽三1706，所述的环形槽二1705和环形槽三1706之间开有相通的圆柱孔四1707，所述的环形槽三1706处在胀套8的外圆周面的外围，所述的圆柱孔一1701、圆柱孔二1702、环形槽一1703、圆柱孔三1704、环形槽二1705、圆柱孔四1707、环形槽三1706依次串联相通，形成清扫通道17。拉杆3因为与回转气缸相连，气缸推动拉杆3左右移动，从而实现压紧和松开工件7，同时，该回转气缸有供气功能，则打开供气开关，会往拉杆3上的圆柱孔一1701内供气，气体依次经过圆柱孔一1701、圆柱孔二1702、环形槽一1703、圆柱孔三1704、环形槽二1705、圆柱孔四1707、环形槽三1706，最后到达胀套8的外圆周面，以清扫胀套8上的粘附的杂质。此种方式，不用卸下胀套即可完成对胀套8的清扫，非常的方便实用。另外，气体清扫通道17通过从拉杆3上引出，只需要保证与拉杆3相连的回转气缸有供气功能即可，避免单独配备其他的气体输出设备。为了避免上述气体泄露，所述的拉杆3上在环形槽一1703两侧，各开有一个环形卡槽301，每个所述的环形卡槽一301内各装有一个拉杆密封圈2；所述的夹具本体1圆周上在与轴向定位盘6内孔配合接触的地方开有环形卡槽二18，环形卡槽二18内装嵌有定位盘密封圈16。通过设置拉杆密封圈2和定位盘密封圈16，可以避免清扫通道17内的气体从拉杆3与夹具本体1的接触面处的缝隙和夹具本体1与轴向定位盘6的轴向接触面处的缝隙处泄露，保证气体密闭性。

另外，所述的球形螺母12内有内螺纹与拉杆的螺纹段螺纹配合，除了上述配合之外，在球形螺母12径向上开有螺钉孔1202，所述的螺钉孔1202内设有紧定螺钉11与拉杆3的螺纹段相连，从而使得两者固定的更加紧固，避免仅依靠螺纹配合，出现脱扣现象。

本发明实施例一种磨床上工件的胀紧夹具的实施原理为：工作前，把夹具本体1的大圆柱段101安装在磨床头架上，拉杆3的一端与头架后端的回转气缸连接，回转气缸中心应有供气功能，可以给拉杆3的圆柱孔一1701供气。

装夹工件7时，工件7的内孔与胀套8外圆配合，端面靠近轴向定位盘6，端面压盘10装在球形螺母12上并转动一定角度，使端面压盘10上的牙槽1001与球形螺母12的凸牙1201错开。回转气缸向在拉紧拉杆3，通过弹簧4先推动胀套压盘9与胀套8一起向左移动，胀套8与夹具本体1锥面接触，胀套8直径变大胀紧工件内孔，胀套压盘9不再向左移动。拉杆3继续向左移动，弹簧4继续压缩，球形螺母12的球面压紧端面压盘10球面，从而端面压盘10压紧工件7，工件轴向压紧。

卸工件7时，回转气缸推动拉杆3向右移动，球形螺母12首先与压盘10脱离接触，工件轴向压紧松开；拉杆3继续向右移动，拉杆3端面与胀套压盘9接触并向右推动，胀套压盘9推动胀套8向右移动，胀套8与夹具本体1锥面脱离，胀套8直径尺寸减小，工件径向松开。转动端面压盘10，使得牙槽1001(图8)与球形螺母12上的凸牙1201(图9)对正，拿下来端面压盘10，工件7就可以从本夹具上卸下了。

工件7卸下后，打开回转气缸的供气开关，清洁气体吹向拉杆3的圆柱孔一1701，即气体依次经过圆柱孔一1701、圆柱孔二1702、环形槽一1703、圆柱孔三1704、环形槽二1705、圆柱孔四1707、环形槽三1706，最后到达胀套8的外圆周面，以清扫胀套8上的粘附的杂质，起到清洁作用。

综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：通过在工件7的内孔设置胀套胀紧结构和在工件7的端面上设置压紧结构，胀套胀紧的特性，可以很好的胀紧贴合工件7的内孔，而不受内孔尺寸加工误差的影响，再配合端面压盘的压紧，大大提高了紧固度，通过径向和轴向多方位夹紧，使得对工件7的夹紧固定非常牢固，使得工件7贴住轴向定位盘始终定位在正确的位置上，另外胀套压盘9和端面压盘10设置为联动结构，简化了夹装、拆卸工件的工序，结构简单，夹紧定位更加的可靠。通过设置拉杆、弹簧和球形螺母配合的弹性联动装置，可以实现先对工件进行内孔胀紧，再对端面进行压紧，避免同时刚性压紧时，工件7内孔如果定心不正，无法再调整工件中心位置的情况；另外弹性的联动装置，可以使得胀套和端面压盘的行程位移量关系有一定的调节，避免刚性联动即同时压紧时，当工件端面刚好被压紧后，工件内孔被胀紧过渡或过小导致的引起工件变形或者没有胀紧现象；另外此种联动装置，当拉杆右移后，对工件7的内孔胀紧和端面压紧均松开，手动拿下工件7即可，不用辅助工具或者敲打即可以实现工件的快速拆卸，避免拆卸工件时，联动装置运动后，内孔胀紧没有松开，需要用辅助工具敲打胀套或者工作人员大力拉动工件使其卸下的现象。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：包括夹具本体(1)、轴向定位盘(6)、胀套(8)、胀套压盘(9)、端面压盘(10)和联动装置，所述的夹具本体(1)包括依次连接的大圆柱段(101)、小圆柱段(102)和圆锥段(103)，所述的轴向定位盘(6)固定夹具本体(1)上，并和端面压盘(10)分别压在工件(7)的两个端面上，所述的胀套(8)内设内锥面，并配合套在圆锥段(103)上，外圆周面处于工件(7)的内孔内，所述的胀套压盘(9)与胀套(8)卡扣连接固定，所述的胀套压盘(9)和端面压盘(10)均与能够带动其各自在其轴向方向上位移的联动装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的联动装置包括拉杆(3)、弹簧(4)和球形螺母(12)，所述的拉杆(3)可自由移动的设在夹具本体(1)内，一端与与回转气缸配合相连，另一端设有一段螺纹轴与球形螺母(12)配合相连，所述的球形螺母(12)压在端面压盘(10)上，并且与胀套压盘(9)之间设有弹簧(4)。

3.根据权利要求2所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的夹具本体(1)和拉杆(3)在轴向方向上还通过至少一个圆柱销二(13)连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的胀套压盘(9)有一部分嵌在夹具本体(1)内，并在径向方向上至少通过一个圆柱销一(5)固定连接。

5.根据权利要求2或3所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述球形螺母(12)有多个能够压住端面压盘(10)的凸牙(1201)，所述的端面压盘(10)上有与凸牙(1201)配合的牙槽(1001)，所述的凸牙(1201)与端面压盘(10)的接触配合面为球面。

6.根据权利要求1所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的轴向定位盘(6)的一个端面可拆卸的固定在大圆柱段(101)的端面上，内孔面配合贴在小圆柱段(102)和胀套(8)上。

7.根据权利要求2所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：本装置还开设有能够从外界通向胀套(8)外圆周面的气体清扫通道(17)。

8.根据权利要求7所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的拉杆(3)在远离球形螺母(12)的一端的中心轴线方向上开有圆柱孔一(1701)，径向方向上开有圆柱孔二(1702)，圆周面上开有环形槽一(1703)，所述的环形槽一(1703)的宽度大于圆柱孔二(1702)的直径，并且圆柱孔二(1702)的孔口在环形槽一(1703)内；所述的夹具本体(1)径向方向上开有圆柱孔三(1704)，所述的轴向定位盘(6)内孔上开有两个平行的环形槽二(1705)和环形槽三(1706)，所述的环形槽二(1705)和环形槽三(1706)之间开有相通的圆柱孔四(1707)，所述的环形槽三(1706)卡在胀套(8)的外圆周面上，所述的圆柱孔一(1701)、圆柱孔二(1702)、环形槽一(1703)、圆柱孔三(1704)、环形槽二(1705)、圆柱孔四(1707)、环形槽三(1706)依次串联相通，形成清扫通道(17)。

9.根据权利要求8所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的拉杆(3)上在环形槽一(1703)两侧，各开有一个环形卡槽(301)，每个所述的环形卡槽一(301)内各装有一个拉杆密封圈(2)；所述的夹具本体(1)圆周上在与轴向定位盘(6)内孔配合接触的地方开有环形卡槽二(18)，环形卡槽二(18)内装嵌有定位盘密封圈(16)。

10.根据权利要求1-3或6-9任一项所述的一种磨床上工件的胀紧夹具，其特征在于：所述的胀套(8)圆周上设有均布的开口槽(801)，其中一个所述的开口槽(801)一端宽度加大，其内穿过圆柱销三(14)与圆锥段(103)相连。

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