CN113231868B - 一种机床加工定位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机床加工定位机构，包括回转体部件，回转体部件的前端设有第一定位结构，第一定位结构包括轴向锁紧部件和设置于回转体部件的多个定位面，定位面包括第一轴向端面和第二轴向端面，第一轴向端面和第二轴向端面通过第一外圆面连接，第一轴向端面和第二轴向端面均垂直于回转体部件的回转轴线，第一外圆面与回转体部件同轴，第一轴向端面和第一外圆面之间限定出零件安装槽，第一外圆面设有弹性套环，轴向锁紧部件连接于回转体部件，并与第二轴向端面抵接，轴向锁紧部件设有弹性垫片，弹性垫片用于将被定位零件限定于零件安装槽。利用高精度的回转体作为载体，可以实现回转体类零件在回转轴线方向和垂直回转轴线方向的同时高精度定位。

Description

一种机床加工定位机构

技术领域

本发明用于机床领域，特别是涉及一种机床加工定位机构。

背景技术

现代制造业正在向着高速、高精度、高效率的方向发展，而高速电主轴作为高性能机床的“心脏”，是实现上述功能的最重要保证。高速电主轴制造领域包含很多应用高精度定位的需求，调研市场发现，目前制造业普遍采用的定位方式从原理上可分为：气动定位、液压定位、机械锁紧定位三种；应用范围主要是传统机床制造加工业，定位精度分类有高中低三种，但受限于零件结构的特殊性或产品性能设计需要，市场通用款的定位夹具不能满足新的使用需求，主要技术表现:一是定位产生的夹紧力后给零件造成轻微变形；二是重复定位精度偏低，原因是单方向定位只能满足一个方向定位准确；三是零件尺寸偏小或结构特殊无法安装使用。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种机床加工定位机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机床加工定位机构，包括回转体部件，所述回转体部件的前端设有第一定位结构，所述第一定位结构包括轴向锁紧部件和设置于所述回转体部件的多个定位面，所述定位面包括第一轴向端面和第二轴向端面，沿轴向所述第二轴向端面位于所述第一轴向端面的前方，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面通过第一外圆面连接，所述第一轴向端面和第二轴向端面均垂直于所述回转体部件的回转轴线，所述第一外圆面与所述回转体部件同轴，所述第一轴向端面和所述第一外圆面之间限定出零件安装槽，所述第一外圆面设有用于与被定位零件的内孔配合的弹性套环，所述轴向锁紧部件连接于所述回转体部件，并与所述第二轴向端面抵接，所述轴向锁紧部件设有弹性垫片，所述弹性垫片用于向被定位零件施加轴向作用力以将被定位零件限定于所述零件安装槽。

在一些实施例中，所述第一外圆面设有外螺纹，所述轴向锁紧部件包括套筒部和轴向限位部，所述轴向限位部设在所述套筒部的前端，所述套筒部与所述外螺纹螺纹连接，所述轴向限位部设有限位凸台，所述轴向锁紧部件旋紧后所述限位凸台与所述第二轴向端面抵接，并使所述轴向锁紧部件与被定位零件之间留有间隙。

在一些实施例中，所述定位面还包括第二外圆面，所述第二外圆面由所述第二轴向端面向前延伸，所述第一外圆面和第二外圆面通过所述第二轴向端面连接，所述第二外圆面与所述回转体部件同轴，所述轴向限位部设有与所述第二外圆面配合的轴向孔。

在一些实施例中，所述轴向孔与所述第二外圆面间隙配合。

在一些实施例中，所述第二外圆面与所述回转体部件的同轴度小于1μm。

在一些实施例中，所述第一外圆面与所述回转体部件的同轴度小于1μm。

在一些实施例中，所述第一轴向端面与所述回转体部件的回转轴线的垂直度小于1μm，所述第二轴向端面与所述回转体部件的回转轴线的垂直度小于1μm。

在一些实施例中，所述回转体部件的后端设有第二定位结构，所述第二定位结构与所述第一定位结构结构相同，并在所述回转体部件两端形成对称结构。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：利用高精度的回转体作为载体，可以实现回转体类零件在回转轴线方向(轴向)和垂直回转轴线方向的同时高精度定位。通过改善超精密零件加工过程基准转换定位精度，提高零件最终的加工精度；通过采用双定位结构设计减少装配误差，提高设计产品整体性能；通过改善特殊零件动平衡定位精度，提高零件动平衡精度。

首先，回转体部件以回转轴线为基准，使多个定位面具有较高定位精度。

其次，回转体部件在第一外圆面设置弹性套环，被定位零件内孔和弹性套环配合，利用弹性材料自均化偏差效应，消除配合偏差最大化，达到垂直回转轴线方向(径向)定位精度目的。

再次，轴向锁紧部件端面和被定位零件接触面设置弹性垫片，消除锁紧力偏心的影响，并确保传递锁紧力均匀性。如此以来，被定位零件和弹性垫片在锁紧力作用下贴合，实现回转轴线方向(轴向)定位，锁紧后轴向锁紧部件与第二轴向端面抵接，避免轴向锁紧部件端面压到被定位零件，影响定位精度，避免被定位零件产生变形。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例结构主视图；

图2是图1中A-A处截面图；

图3是图2中I处局部放大图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

其中，图1和图2给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1和图2所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

本发明的实施例提供了一种机床加工定位机构，使用时可以与机床的顶尖配合，实现回转体类零件在回转轴线方向(轴向)和垂直回转轴线方向的高精度定位。

参见图1、图2、图3，机床加工定位机构包括回转体部件1，回转体部件1呈回转体形状，以旋转中心加工保证外圆、端面有较高精度。回转体部件1的前端设有第一定位结构2，第一定位结构2包括轴向锁紧部件21和设置于回转体部件1的多个定位面，多个定位面在回转体部件1的前端形成台阶结构。具体的，定位面包括第一轴向端面22和第二轴向端面23，沿轴向第二轴向端面23位于第一轴向端面22的前方，第一轴向端面22和第二轴向端面23通过第一外圆面24连接，第一轴向端面22和第二轴向端面23均垂直于回转体部件1的回转轴线，第一外圆面24与回转体部件1同轴，第一轴向端面22和第一外圆面24之间限定出零件安装槽，第一外圆面24设有用于与被定位零件3的内孔配合的弹性套环25，弹性套环25具有定位和紧固被定位零件3的作用，换言之，被定位零件3的径向定位通过高精度的第一外圆面24以及弹性套环25实现。而在轴向，轴向锁紧部件21连接于回转体部件1，并与第二轴向端面23抵接，以限定轴向锁紧部件21与被定位零件3之间的距离，轴向锁紧部件21设有弹性垫片26，弹性垫片26用于向被定位零件3施加轴向作用力以将被定位零件3限定于零件安装槽，弹性垫片26具有间接定位和紧固被定位零件3的作用，换言之，被定位零件3的轴向定位通过高精度的第一轴向端面22、第二轴向端面23以及弹性垫片26实现。其中，弹性套环25、弹性垫片26采用弹性材料制作，弹性材料不限于工程上常用的橡胶、工程塑料等。

利用高精度的回转体作为载体，可以实现回转体类零件在回转轴线方向(轴向)和垂直回转轴线方向的同时高精度定位。通过改善超精密零件加工过程基准转换定位精度，提高零件最终的加工精度；通过采用双定位结构设计减少装配误差，提高设计产品整体性能；通过改善特殊零件动平衡定位精度，提高零件动平衡精度。

首先，回转体部件1以回转轴线为基准，使多个定位面具有较高定位精度。

其次，回转体部件1在第一外圆面24设置环槽，弹性套环25嵌装于环槽内，被定位零件3内孔和弹性套环25配合，利用弹性材料自均化偏差效应，消除配合偏差最大化，达到垂直回转轴线方向(径向)定位精度目的。

再次，轴向锁紧部件21端面和被定位零件3接触面设置弹性垫片26，消除锁紧力偏心的影响，并确保传递锁紧力均匀性。如此以来，被定位零件3和弹性垫片26在锁紧力作用下贴合，实现回转轴线方向(轴向)定位，锁紧后轴向锁紧部件21与第二轴向端面23抵接，避免轴向锁紧部件21端面压到被定位零件3，影响定位精度，避免被定位零件3产生变形。

轴向锁紧部件21与回转体部件1采用可拆卸方式进行连接，以保证被定位零件3在定位机构上的拆装及定位。例如在图3所示的一些实施例中，第一外圆面24设有外螺纹，轴向锁紧部件21包括套筒部27和轴向限位部28，轴向限位部28设在套筒部27的前端，套筒部27与外螺纹螺纹连接，轴向限位部28设有限位凸台29，轴向锁紧部件21旋紧后限位凸台29与第二轴向端面23抵接，并使轴向锁紧部件21与被定位零件3之间留有间隙，该间隙能够满足弹性垫片26为被定位零件3的轴向锁紧要求。换言之，轴向锁紧部件21并不与被定位零件3直接接触，通过限位凸台29与第二轴向端面23的配合实现轴向限位，进一步通过弹性垫片26实现被定位零件3的直接压紧。从而利用弹性材料自均化偏差效应，消除或减少偏差最大化，达到定位精度目的。

进一步的，在一些实施例中，参见图3，第二轴向端面23的前端设有轴芯211，定位面还包括轴芯211外周的第二外圆面210，第二外圆面210由第二轴向端面23向前延伸，第一外圆面24和第二外圆面210通过第二轴向端面23连接，第二外圆面210与回转体部件1同轴，即具有较高的定位精度，轴向限位部28设有与第二外圆面210配合的轴向孔。轴向孔与第二外圆面210间隙配合。轴向孔和第二外圆面210有小间隙配合定位，不会形成过定位，同时螺纹产生的力也被消耗掉，避免轴向锁紧部件21大端面压到被定位零件3，影响定位精度。

为了保证回转体部件1的基础定位精度，以回转轴线为基准，以两顶尖方式加工，可以保证其定位精度，使得第二外圆面210与回转体部件1的同轴度小于1μm，第一外圆面24与回转体部件1的同轴度小于1μm，第一轴向端面22与回转体部件1的回转轴线的垂直度小于1μm，第二轴向端面23与回转体部件1的回转轴线的垂直度小于1μm。

在一些实施例中，参见图1、图2，结合回转体部件1的自身特点，回转体部件1的后端设有第二定位结构4，第二定位结构4与第一定位结构2结构相同，并在回转体部件1两端形成对称结构。具有2个对称结构设计，可同时提供2个零件的定位工作，大幅提高加工效率。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种机床加工定位机构，其特征在于，包括回转体部件，所述回转体部件的前端设有第一定位结构，所述第一定位结构包括轴向锁紧部件和设置于所述回转体部件的多个定位面，所述定位面包括第一轴向端面和第二轴向端面，沿轴向所述第二轴向端面位于所述第一轴向端面的前方，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面通过第一外圆面连接，所述第一轴向端面和第二轴向端面均垂直于所述回转体部件的回转轴线，所述第一外圆面与所述回转体部件同轴，所述第一轴向端面和所述第一外圆面之间限定出零件安装槽，所述第一外圆面设有用于与被定位零件的内孔配合的弹性套环，所述轴向锁紧部件连接于所述回转体部件，并与所述第二轴向端面抵接，所述轴向锁紧部件设有弹性垫片，所述弹性垫片用于向被定位零件施加轴向作用力以将被定位零件限定于所述零件安装槽，所述第一外圆面设有外螺纹，所述轴向锁紧部件包括套筒部和轴向限位部，所述轴向限位部设在所述套筒部的前端，所述套筒部与所述外螺纹螺纹连接，所述轴向限位部设有限位凸台，所述轴向锁紧部件旋紧后所述限位凸台与所述第二轴向端面抵接，并使所述轴向锁紧部件与被定位零件之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的机床加工定位机构，其特征在于，所述定位面还包括第二外圆面，所述第二外圆面由所述第二轴向端面向前延伸，所述第一外圆面和第二外圆面通过所述第二轴向端面连接，所述第二外圆面与所述回转体部件同轴，所述轴向限位部设有与所述第二外圆面配合的轴向孔。

3.根据权利要求2所述的机床加工定位机构，其特征在于，所述轴向孔与所述第二外圆面间隙配合。

4.根据权利要求2所述的机床加工定位机构，其特征在于，所述第二外圆面与所述回转体部件的同轴度小于1μm。

5.根据权利要求1所述的机床加工定位机构，其特征在于，所述第一外圆面与所述回转体部件的同轴度小于1μm。

6.根据权利要求1所述的机床加工定位机构，其特征在于，所述第一轴向端面与所述回转体部件的回转轴线的垂直度小于1μm，所述第二轴向端面与所述回转体部件的回转轴线的垂直度小于1μm。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的机床加工定位机构，其特征在于，所述回转体部件的后端设有第二定位结构，所述第二定位结构与所述第一定位结构结构相同，并在所述回转体部件两端形成对称结构。

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