CN117206577B - 一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工技术领域，公开了一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，以解决现有技术加工螺旋沟槽工件中的问题，该夹具包括夹具底板，夹具底板的一侧设有立板，立板的下部固定有安装座，安装座的下部横向装有固定轴，安装座的侧部固定有轴套，立板的上部装有支撑架，支撑架与轴套之间穿设有主轴，主轴的下端连接有仿形轴，仿形轴的两侧均设有螺旋槽，主轴的上端设有主轴座，主轴座的下部外侧装有轴承，轴承底面与支撑架顶面之间装有主轴压力弹簧，主轴座内装有夹头，夹头内装有工件套，工件套的一侧设有缺口，夹头上设有夹套件，本发明通过主轴带动仿形轴转动的同时沿竖直方向移动，使待加工工件上铣出与仿形轴上的螺旋槽一样的刀槽。

Description

一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具。

背景技术

带减速机构的普通气扳机工作原理是动力通过叶片式气马达转子带动行星齿轮减速，通过齿轮架带动冲击头旋转和储能冲击扳轴，反复冲击而紧固螺栓，冲击头与齿轮架两种零件的内外圆周面上都设有人字形螺旋沟槽，这种螺旋沟槽设计是为了让齿轮架旋转时，带动冲击头后移压缩储能弹簧，当冲击头后移至冲击头的打击面与扳轴的冲击面分离时，冲击头瞬时旋转并释放能量向前移动，继而冲击扳轴的冲击面，从而不断地反复冲击，达到紧固螺栓的目的。

生产制造冲击头与齿轮架两种零件的过程中，因螺旋沟槽工件加工是在立式铣床上加工，加工时，由两种进给方式同时进给形成了螺旋轨迹，一种是圆周进给，依靠分度盘或分度头自动进给；一种是直线进给，通常采用手动进给。由于加工工人的加工技能差异，在加工工件时，经常造成加工工件的螺旋槽长短不一或螺旋升角不对，工件的对称性和加工质量不能保证，易产生大量废品零件，造成零件加工效率低、加工成本高，现有技术无法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术加工螺旋沟槽工件中存在的技术问题，提供了一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，包括用于与立式铣床工作台面安装的夹具底板，所述夹具底板的一侧设有立板，立板的下部固定有安装座，安装座的下部横向装有固定轴，安装座的侧部固定有轴套，立板的上部装有支撑架，支撑架与轴套之间穿设有主轴，主轴上装有用于驱动主轴转动的动力装置，主轴的下端可拆卸连接有仿形轴，仿形轴的两侧均设有螺旋槽，螺旋槽与固定轴的轴端配合，主轴的上端设有主轴座，主轴座的下部外侧装有轴承，轴承底面与支撑架顶面之间装有主轴压力弹簧，主轴座内可拆卸装有夹头，夹头内装有用于安装工件的工件套，工件套的一侧设有缺口，所述夹头上设有用于穿过缺口夹紧工件的夹套件。

进一步地，所述夹套件包括开设在夹头上且与夹头轴线垂直的夹套孔，夹套孔靠近缺口，夹套孔内安装有第一夹套、第二夹套，第一夹套、第二夹套内穿设有双头螺柱，且双头螺柱与第一夹套螺纹连接，双头螺柱与第二夹套活动连接，第一夹套、第二夹套相对的一侧装有夹套弹簧，第二夹套远离第一夹套的一侧设有夹套螺母，夹套螺母螺纹安装在双头螺柱上。

进一步地，第一夹套与第二夹套靠近工件套的一侧均设有与工件外径相适配的圆弧面；所述第一夹套与第二夹套相对的一侧均开设有用于安装夹套弹簧的安装腔。

进一步地，动力装置包括安装在支撑架与轴套之间主轴上的蜗轮，蜗轮两侧靠近主轴处均装有传动键，主轴两侧沿轴向设有用于连接传动键的长槽，所述立板的两侧安装有蜗杆架，蜗杆架中装有蜗杆轴，蜗杆轴与蜗轮配合。

进一步地，主轴座的上部外侧固定有侧块，侧块内安装有销套，销套内装有分度销，分度销的一端设有销头，销头与设置于夹头两侧的定位孔配合，分度销的另一端装有拉手，所述销套内还设有弹簧腔，弹簧腔内装有销弹簧，销弹簧的一端与弹簧腔的侧壁固定，销弹簧的另一端卡装在销头处。

进一步地，支撑架的顶面设有用于安装主轴压力弹簧的凹腔，支撑架的一侧焊接有连接架，连接架与立板可拆卸连接。

进一步地，第一夹套的侧部开设有第一限位长槽，第二夹套的侧部开设有第二限位长槽，第一限位长槽、第二限位长槽与夹头之间均通过限位螺钉连接。

进一步地，蜗杆轴的一端装有平衡轮，平衡轮的一端装有手轮。

进一步地，安装座与固定轴之间装有钢套，所述立板下部开设有用于装配固定轴的通孔，所述支撑架与主轴之间、轴套与主轴之间均装有衬套。

进一步地，主轴座的两侧均设有连接耳，所述夹头两侧设有与连接耳对应的夹头孔，夹头孔与连接耳之间通过活节螺栓连接，且两夹头孔的中心线与两定位孔的中心线垂直、与夹套孔的中心线平行。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明通过主轴的驱动，带动仿形轴转动的同时，仿形轴上的螺旋槽与固定轴之间的约束形成主轴沿竖直方向移动，配合轴承底面与支撑架顶面之间的主轴压力弹簧，随仿形轴上的轨迹使主轴上下移动，实现联动，继而使立式铣床加工头在待加工工件上铣出与仿形轴上的螺旋槽一样的刀槽。

本发明主轴压力弹簧和轴承的作用是当主轴旋转同时，主轴在螺旋槽与固定轴的约束下上下移动，压力弹簧也同步向上或向下动作，达到铣刀的铣削进给平稳。若没有轴承，主轴压力弹簧在竖直方向受力的同时还会有旋转分力，使得加工不稳。若没有主轴压力弹簧的支撑和约束，工件在加工时就有震动和摆动现象，会使铣刀崩刀。主轴压力弹簧和轴承的结合布置，使得该夹具在加工操作时灵活轻巧，使得加工工件质量良好。

本发明通过传动键与主轴上的长槽适配安装，蜗轮转动时，传动键带动主轴转动的同时，保证主轴可上下移动，实现联动。

本发明通过在夹头上设置两定位孔，通过分度销的销头与其中一个定位孔定位，通过主轴座两侧的连接耳与夹头两侧的夹头孔通过活接螺栓可拆卸连接，可实现夹头的180°旋转，实现待加工工件的圆周进给，从而形成180°对称加工。

本发明通过在第一夹套的侧部开设第一限位长槽，第二夹套的侧部开设第二限位长槽，通过拧入限位螺钉可限制第一夹套和第二夹套只能沿双头螺柱轴向移动而不能转动，保证了工件在工件套内放取和夹紧可靠。

本发明节省了购置数控加工机床的成本，无需数控设备编程，无需具备操作数控车床技能的工人，只需具有铣削加工技能的工人，大大减少了人工成本，加工工件质量有效得到了保证，加工效率较原加工方法提高了30％，通过本发明加工的螺旋槽尺寸精度保证在正负0.2mm，表面粗糙度可达到6.3μm。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明图1中的A-A向剖视图。

图4为本发明夹头的剖视图。

图5为本发明第一夹套、第二夹套的结构示意图。

图6为本发明夹具底板及立板结构示意图。

图7为本发明蜗杆架的结构示意图。

图8为本发明主轴的结构示意图。

图9为本发明销套的结构示意图。

图10为本发明仿形轴上螺旋槽的展开图。

图11为本发明工件的结构示意图。

附图标记含义如下：1.夹具底板；2.底板螺钉；3.底板连接键；4.仿形轴；5.固定轴；6.锁紧螺母；7.钢套；8.通孔；9.衬套；10.蜗轮；11.传动键；12.主轴；13.支撑架；14.凹腔；15.主轴压力弹簧；16.轴承；17.夹头；18.工件套；19.双头螺柱；20.缺口；21.分度销；22.销弹簧；23.销套；24.销头；25.拉手；26.连接架；27.夹套螺钉；28.第一夹套；29.限位螺钉；30.夹套弹簧；31.第二夹套；32.夹套螺母；33.弹簧腔；34.定位孔；35.圆弧面；36.活节螺栓；37.第二限位长槽；38.立板；39.第一限位长槽；40.夹套孔；41.平衡轮；42.蜗杆轴；43.手轮；44.蜗杆架；45.安装座；46.轴套；47.侧块；48.主轴座；49.螺旋槽；50.夹头孔；51.筋板；52.连接耳；53.安装腔；54.长槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-10所示，一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，包括用于与立式铣床工作台面安装的夹具底板1，夹具底板1与立式铣床工作台面之间通过底板连接键3定位，且安装底板连接键3的位置拧入底板螺钉2，夹具底板1的一侧焊接有立板38，立板38上焊接有筋板51，立板38的下部焊接有安装座45，安装座45的下部横向装有固定轴5，安装座45与固定轴5之间装有钢套7，立板38下部开设有用于装配固定轴5的通孔8。

安装座45的侧部焊接有轴套46，立板38的上部设有支撑架13，支撑架13的一侧焊接有连接架26，连接架26与立板38通过螺栓连接。支撑架13与轴套46之间穿设有主轴12，且支撑架13与主轴12之间、轴套46与主轴12之间均装有衬套9，且支撑架13与衬套9之间、轴套46与衬套9之间均通过紧固螺钉定位，主轴12上装有用于驱动主轴12转动的动力装置，动力装置包括安装在支撑架13与轴套46之间主轴12上的蜗轮10，蜗轮10两侧靠近主轴12处均通过紧固螺钉装有传动键11，主轴12两侧沿轴向设有用于连接传动键11的长槽54，蜗轮10与主轴12通过传动键11传动，立板38的两侧通过螺栓安装有蜗杆架44，蜗杆架44中装有蜗杆轴42，蜗杆轴42与蜗轮10配合，蜗杆轴42的一端装有平衡轮41，平衡轮41的一端装有手轮43。

主轴12的下端通过螺纹连接有仿形轴4，且仿形轴4与主轴12连接处装有锁紧螺母6，仿形轴4的两侧均设有螺旋槽49，螺旋槽49与固定轴5的轴端配合，主轴12的上端设有主轴座48，主轴座48的上部外侧焊接有侧块47，侧块47内安装有销套23，销套23内装有分度销21，分度销21的一端设有销头24，销头24与设置于夹头17两侧的定位孔34配合，分度销21的另一端装有拉手25，销套23内还设有弹簧腔33，弹簧腔33内装有销弹簧22，销弹簧22的一端与弹簧腔33的侧壁固定，销弹簧22的另一端卡装在销头24处。

主轴座48的下部外侧装有轴承16，轴承16采用推力球轴承，轴承16底面与支撑架13顶面之间装有主轴压力弹簧15，支撑架13的顶面设有用于安装主轴压力弹簧15的凹腔14，主轴压力弹簧15的下端固定安装在凹腔14内，主轴座48内装有夹头17，夹头17内装有用于安装工件的工件套18，工件套18的一侧设有缺口20，夹头17上设有用于穿过缺口20夹紧工件的夹套件，夹套件包括开设在夹头17上且与夹头17轴线垂直的夹套孔40，夹套孔40靠近缺口20，夹套孔40内安装有第一夹套28、第二夹套31，第一夹套28、第二夹套31内穿设有双头螺柱19，且双头螺柱19与第一夹套28螺纹连接，双头螺柱19靠近第一夹套28的一端与第一夹套28之间通过夹套螺钉27紧固，双头螺柱19与第二夹套31活动连接第一夹套28与第二夹套31相对的一侧均开设有用于安装夹套弹簧30的安装腔53，第二夹套31远离第一夹套28的一侧设有夹套螺母32，夹套螺母32螺纹安装在双头螺柱19上，第一夹套28与第二夹套31靠近工件套18的一侧均设有与工件外径相适配的圆弧面35，第一夹套28的侧部开设有第一限位长槽39，第二夹套31的侧部开设有第二限位长槽37，第一限位长槽39、第二限位长槽37与夹头17之间均通过限位螺钉29连接。主轴座48与夹头17的具体连接关系为：主轴座48的两侧均设有连接耳52，夹头17两侧设有与连接耳52对应的夹头孔50，夹头孔50与连接耳52之间通过活节螺栓36连接，且两夹头孔50的中心线与两定位孔34的中心线垂直、与夹套孔40的中心线平行。

工作时，将夹具底板1与立式铣床工作台面之间通过底板连接键3定位，之后通过在夹具底板1两侧安装T型螺钉紧固夹具。将待加工工件按加工位置放入工件套18内后，开始旋紧夹套螺母32，使第一夹套28、第二夹套31紧固工件。球型立铣刀下移立铣头至待加工工件的加工位置后锁紧立铣头，之后通过手轮43旋转带动蜗杆轴42旋转，带动蜗轮10转动，通过传动键11带动主轴12转动，当主轴12转动时，带动仿形轴4也随之转动，仿形轴4转动的同时，由于固定轴5的轴端对螺旋槽49的限位，仿形轴4随螺旋槽49的轨迹带动主轴12上下移动，实现联动。此过程中，蜗轮10只转动，不发生位移，主轴12上的长槽54沿传动键11上下滑动。

加工完图11中工件一侧的螺旋槽后，停止机床，球型立铣刀上移立铣头，松开活节螺栓36上的螺母，通过拉手25拔出分度销21，转动夹头17旋转180°后，再次使分度销21上的销头24插入夹头17上另一个定位孔34，使主轴座48的两侧的连接耳52与夹头17两侧的夹头孔50对应后固定活节螺栓36，之后进行工件的另一侧螺旋槽加工，加工方法同上所述。

当加工完图11中的工件后松动夹套螺母32后取出工件，放入下一个工件进入下一循环加工。

以下为本发明中仿形轴4上螺旋槽49的设计计算过程。

1、根据图11中工件的尺寸计算螺旋槽的导程S。

已知工件的内径为φ15mm，螺旋升角β32°，刀具半径R3.5mm，边距1.25mm。

S=(πd/4-1.25-3.5)×tan32°=4.3897mm。

2、根据工件的导程S=4.3897mm,求仿形轴4上螺旋槽49的螺旋升角β。

初定仿形轴4的轴径为φ30mm（与待加工工件为2倍率的关系）。

β=arctan[4.3897/（πd/4-2.5-7）]=17.4°。

仿形轴4上螺旋槽49的槽宽应为14mm，由于螺旋槽49太宽影响加工和安装，所以设计螺旋槽49为7mm，保证仿形轨迹中心不变，螺旋槽49的边距为2.5mm+3.5mm=6mm。

根据计算尺寸，设计绘制仿形轴4的螺旋槽49如图10。

Claims (8)

1.一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，包括用于与立式铣床工作台面安装的夹具底板（1），其特征是：所述夹具底板（1）的一侧设有立板（38），立板（38）的下部固定有安装座（45），安装座（45）的下部横向装有固定轴（5），安装座（45）的侧部固定有轴套（46），立板（38）的上部装有支撑架（13），支撑架（13）与轴套（46）之间穿设有主轴（12），主轴（12）上装有用于驱动主轴（12）转动的动力装置，动力装置包括安装在支撑架（13）与轴套（46）之间主轴（12）上的蜗轮（10），蜗轮（10）两侧靠近主轴（12）处均装有传动键（11），主轴（12）两侧沿轴向设有用于连接传动键（11）的长槽（54），所述立板（38）的两侧安装有蜗杆架（44），蜗杆架（44）中装有蜗杆轴（42），蜗杆轴（42）与蜗轮（10）配合，蜗杆轴（42）的一端装有平衡轮（41），平衡轮（41）的一端装有手轮（43），所述主轴（12）的下端可拆卸连接有仿形轴（4），仿形轴（4）的两侧均设有螺旋槽（49），螺旋槽（49）与固定轴（5）的轴端配合，主轴（12）的上端设有主轴座（48），主轴座（48）的下部外侧装有轴承（16），轴承（16）底面与支撑架（13）顶面之间装有主轴压力弹簧（15），主轴座（48）内可拆卸装有夹头（17），夹头（17）内装有用于安装工件的工件套（18），工件套（18）的一侧设有缺口（20），所述夹头（17）上设有用于穿过缺口（20）夹紧工件的夹套件。

2.根据权利要求1所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述夹套件包括开设在夹头（17）上且与夹头（17）轴线垂直的夹套孔（40），夹套孔（40）靠近缺口（20），夹套孔（40）内安装有第一夹套（28）、第二夹套（31），第一夹套（28）、第二夹套（31）内穿设有双头螺柱（19），且双头螺柱（19）与第一夹套（28）螺纹连接，双头螺柱（19）与第二夹套（31）活动连接，第一夹套（28）、第二夹套（31）相对的一侧装有夹套弹簧（30），第二夹套（31）远离第一夹套（28）的一侧设有夹套螺母（32），夹套螺母（32）螺纹安装在双头螺柱（19）上。

3.根据权利要求2所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述第一夹套（28）与第二夹套（31）靠近工件套（18）的一侧均设有与工件外径相适配的圆弧面（35）；所述第一夹套（28）与第二夹套（31）相对的一侧均开设有用于安装夹套弹簧（30）的安装腔（53）。

4.根据权利要求3所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述主轴座（48）的上部外侧固定有侧块（47），侧块（47）内安装有销套（23），销套（23）内装有分度销（21），分度销（21）的一端设有销头（24），销头（24）与设置于夹头（17）两侧的定位孔（34）配合，分度销（21）的另一端装有拉手（25），所述销套（23）内还设有弹簧腔（33），弹簧腔（33）内装有销弹簧（22），销弹簧（22）的一端与弹簧腔（33）的侧壁固定，销弹簧（22）的另一端卡装在销头（24）处。

5.根据权利要求4所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述支撑架（13）的顶面设有用于安装主轴压力弹簧（15）的凹腔（14），支撑架（13）的一侧焊接有连接架（26），连接架（26）与立板（38）可拆卸连接。

6.根据权利要求3或5所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述第一夹套（28）的侧部开设有第一限位长槽（39），第二夹套（31）的侧部开设有第二限位长槽（37），第一限位长槽（39）、第二限位长槽（37）与夹头（17）之间均通过限位螺钉（29）连接。

7.根据权利要求1所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述安装座（45）与固定轴（5）之间装有钢套（7），所述立板（38）下部开设有用于装配固定轴（5）的通孔（8）；所述支撑架（13）与主轴（12）之间、轴套（46）与主轴（12）之间均装有衬套（9）。

8.根据权利要求4所述的一种沟槽工件的仿形铣削加工夹具，其特征是：所述主轴座（48）的两侧均设有连接耳（52），所述夹头（17）两侧设有与连接耳（52）对应的夹头孔（50），夹头孔（50）与连接耳（52）之间通过活节螺栓（36）连接，且两夹头孔（50）的中心线与两定位孔（34）的中心线垂直、与夹套孔（40）的中心线平行。