CN117464039A - 一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于夹持工装技术领域，具体涉及一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置及方法，包括涨轴，所述涨轴为空心设置，所述涨轴侧壁上装配有定位套，所述定位套，所述涨轴右端面固定连接有若干个支撑卡爪，所述涨轴内腔位于支撑卡爪内侧装配有涨芯，所述定位套侧壁上设置有柔性环工件。所述支撑卡爪数量为四个，四个所述支撑卡爪以涨轴的中轴线呈环形阵列分布，所述支撑卡爪均为阶梯式设置。所述定位套与涨芯侧壁上分别开设有防滑纹，且所述涨芯侧壁上还开设有受力孔。本发明能够实现外圆和两端面一次装夹精加工成形，以保证内外圆的同轴度和两端面的垂直度，并确保装夹过程不对零件产生变形。

Description

一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置及方法

技术领域

本发明属于夹持工装技术领域，具体涉及一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置及方法。

背景技术

滚环是目前世界先进的旋转电传输装置，相对于目前主流的旋转电传输装置，滑环、滚环以滚动磨擦接触传导方式替代滑环的滑动磨擦接触传导方式，这一变化大大延长了装置的使用寿命，更为稳定的接触性能也提高了有效的传输效率，有着在军工和民用市场上有着广泛的应用前景；

目前在我国空间站等重大工程中取得了成功应用，薄壁柔性环是滚环的核心部件，其精度对于接触传导的稳定性、传输效率和装置的实际使用寿命都起着决定性的作用，然而由于薄壁柔性环由于其形状特点和精度要求，通用的机械加工装夹方式容易造成无法夹紧、产生变形、偏心、无法双侧同时加工等难题，很难保证最终的技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置及方法，能够实现外圆和两端面一次装夹精加工成形，以保证内外圆的同轴度和两端面的垂直度，并确保装夹过程不对零件产生变形。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，包括涨轴，所述涨轴为空心设置，所述涨轴侧壁上装配有定位套，所述定位套，所述涨轴右端面固定连接有若干个支撑卡爪，所述涨轴内腔位于支撑卡爪内侧装配有涨芯，所述定位套侧壁上设置有柔性环工件。

所述支撑卡爪数量为四个，四个所述支撑卡爪以涨轴的中轴线呈环形阵列分布，所述支撑卡爪均为阶梯式设置。

所述定位套与涨芯侧壁上分别开设有防滑纹，且所述涨芯侧壁上还开设有受力孔。

所述定位套侧壁靠近支撑卡爪处为光滑部。

所述涨轴侧壁靠近支撑卡爪处为阶梯式设置，所述涨轴侧壁位于阶梯处开设有第一外螺纹，所述定位套与第一外螺纹螺纹连接。

所述涨芯侧壁开设有第二外螺纹，所述涨芯与支撑卡爪螺纹连接。

所述涨芯外壁与支撑卡爪内壁均为倾斜设置，所述涨芯与支撑卡爪内壁的倾斜角均为8°。

一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：将定位套通过第一外螺纹旋在涨轴上，旋至与支撑卡爪的左端面贴合，上车床用三爪卡盘夹持涨轴左端外圆，打表校正外圆跳动≤0.02mm；

S2：在涨轴中通过第二外螺纹旋入涨芯，适当撑开四瓣式支撑卡爪后精车支撑卡爪外圆至与柔性环工件等径；

S3：再反向旋松涨芯，在支撑卡爪处套上柔性环工件，将其端面与定位套大端面贴平，拧紧涨芯涨开支撑卡爪将柔性环工件锁紧稳固；

S4：反向旋转定位套至其左端面与卡盘三爪贴合，此时即可对柔性环工件两侧端面及外圆进行加工和抛光处理，完成后旋松涨芯，取下柔性环工件，完成加工。

本发明取得的技术效果为：

本发明的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置通过涨轴、定位套和涨芯等之间的相互配合，采用端面活动止靠和涨芯径向锁紧一体化设计，有效解决了无法夹紧、产生变形、偏心、无法双侧同时加工等难题，大大降低了对操作人员的技术要求，可以简单、快速、可靠的实现薄壁柔性环高精度装夹定位，并可以实现外圆和两端面一次装夹精加工成形，以保证内外圆的同轴度和两端面的垂直度，并确保装夹过程不对零件产生变形。

附图说明

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例的爆炸图；

图3是本发明实施例的剖视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、涨轴；2、定位套；3、柔性环工件；4、涨芯；5、支撑卡爪；6、防滑纹；7、光滑部；8、第一外螺纹；9、第二外螺纹。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

如图1-3所示，一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，包括涨轴1，涨轴1为空心设置，涨轴1侧壁上装配有定位套2，定位套2，涨轴1右端面固定连接有若干个支撑卡爪5，涨轴1内腔位于支撑卡爪5内侧装配有涨芯4，定位套2侧壁上设置有柔性环工件3。

其中，涨轴1和涨芯4的外表面光洁度高于Ra0.8，且与螺纹孔同轴度≤0.002mm，确保与涨芯的稳定接触；

涨轴1左端面的外圆尺寸为φ30，与螺纹孔同轴度≤0.01mm，保证支撑卡爪5壁厚的一致性，从而确保支撑卡爪5开涨的均匀性；

定位套2右端面外圆尺寸为φ36。

采用端面活动止靠和涨芯4径向锁紧一体化设计，有效解决了无法夹紧、产生变形、偏心、无法双侧同时加工等难题，大大降低了对操作人员的技术要求，可以简单、快速、可靠的实现薄壁柔性环高精度装夹定位，并可以实现外圆和两端面一次装夹精加工成形，以保证内外圆的同轴度和两端面的垂直度，并确保装夹过程不对零件产生变形。

支撑卡爪5数量为四个，四个支撑卡爪5以涨轴1的中轴线呈环形阵列分布，支撑卡爪5均为阶梯式设置。利用四个均匀分布的支撑卡爪5，在对柔性环工件3固定时，使其受力均匀，保证柔性环工件3加工后无变形的问题。

如图1-3所示，定位套2与涨芯4侧壁上分别开设有防滑纹6，且涨芯4侧壁上还开设有受力孔。

其中，受力孔贯通涨芯4，在对柔性环工件3进行张紧固定时，可先用手部转动涨芯4右端的防滑纹6，当涨芯4转动到紧固位置，手部无法转动时，可借助外部工具插入受力孔内进行旋紧处理，从而便于带动支撑卡爪5扩张，对柔性环工件3起到固定作用，有利于提升在加工过程中的稳定性。

如图2所示，定位套2侧壁靠近支撑卡爪5处为光滑部7。

具体的，定位套2右端面与支撑卡爪5大端面贴合后，两者之间形成0.5mm的间隙，以保证柔性环工件3相对于支撑卡爪5两侧均有0.5mm悬伸，便于支撑卡爪5两侧面的加工和抛光处理，在对柔性环工件3加工时，其材质会受力会出现轻微的额延伸和形变，预留此间隙，以便于工件有足够的延伸空间。

如图1-2所示，涨轴1侧壁靠近支撑卡爪5处为阶梯式设置，涨轴1侧壁位于阶梯处开设有第一外螺纹8，定位套2与第一外螺纹8螺纹连接。

具体的，第一外螺纹8的直径大于涨轴1的直径，且通过旋转定位套2可使光滑部7靠近支撑卡爪5端面处，在柔性环工件3装夹时可起到定位作用。

如图2-3所示，涨芯4侧壁开设有第二外螺纹9，涨芯4与支撑卡爪5螺纹连接。

涨芯4外壁与支撑卡爪5内壁均为倾斜设置，涨芯4与支撑卡爪5内壁的倾斜角均为8°。

具体的，当涨芯4旋入支撑卡爪5内部时，利用涨芯4的倾斜面可将支撑卡爪5向外侧撑开，便于将柔性环工件3进行支撑固定，同时具有良好的稳定性。

其次，将涨芯4与支撑卡爪5之间的倾斜面采用螺纹连接的方式，具有以下几点效果：

1.紧固可靠：涨芯4与支撑卡爪5之间螺纹连接提供了较大的接触面积，通过螺纹紧固，可以实现较高的紧固力，确保涨芯4与支撑卡爪5之间的连接牢固可靠，不易发生松动或滑动；

2.快速安装和拆卸：涨芯4与支撑卡爪5螺纹连接具有相对简便的安装和拆卸过程。通过旋转涨芯4，能够快速实现连接和解除连接的操作，提高工作效率；

3.较高的承载能力：由于涨芯4与支撑卡爪5螺纹连接提供了较大的接触面积和较高的紧固力，能够承受较大的载荷和力矩。这对于需要进行重负荷运载或高扭矩传递的应用场景非常重要；

4.紧凑结构：涨芯4与支撑卡爪5螺纹连接通常具有较小的安装空间要求，可以在相对紧凑的空间内实现可靠的连接，适用于一些有限空间或局部加固的场合，在进行粗精加工中，刀具的路径更短，加工速率更快。

涨轴1与定位套2均采用铜合金材质。

具体的，采用H62铜合金作为装夹工装的材质，均经过粗精加工完成，还具有以下优点：

1.良好的导热性能：H62铜合金具有良好的导热性能，可以快速将热量传导到夹具表面，有助于降低夹具温度，提高工件加工的稳定性和精度；

2.良好的机械性能：H62铜合金具有较高的强度和硬度，能够提供良好的支撑和固定力，保证夹具在加工过程中的稳定性，不易变形或磨损，减少加工误差；

3.耐腐蚀性：H62铜合金具有良好的耐腐蚀性能，不易受到氧化、腐蚀等影响，可以在恶劣工作环境下长期使用，延长夹具的使用寿命；

4.易于加工和维护：H62铜合金具有良好的可加工性，便于制造各种形状和结构的夹具。同时，夹具在使用过程中，也可以通过磨削、切割等简单方式进行维护和修复。

一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：将定位套2通过第一外螺纹8旋在涨轴1上，旋至与支撑卡爪5的左端面贴合，上车床用三爪卡盘夹持涨轴1左端外圆，打表校正外圆跳动≤0.02mm；

S2：在涨轴1中通过第二外螺纹9旋入涨芯4，适当撑开四瓣式支撑卡爪5后精车支撑卡爪5外圆至与柔性环工件3等径；

S3：再反向旋松涨芯4，在支撑卡爪5处套上柔性环工件3，将其端面与定位套2大端面贴平，拧紧涨芯4涨开支撑卡爪5将柔性环工件3锁紧稳固；

S4：反向旋转定位套2至其左端面与卡盘三爪贴合，此时即可对柔性环工件3两侧端面及外圆进行加工和抛光处理，完成后旋松涨芯4，取下柔性环工件3，完成加工。

综上，通过该装置加工成形的柔性环工件3在保证达到图纸要求精度的同时，具有装夹操作简单、效率高、无变形的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (9)

1.一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：包括涨轴(1)，所述涨轴(1)为空心设置，所述涨轴(1)侧壁上装配有定位套(2)，所述定位套(2)，所述涨轴(1)右端面固定连接有若干个支撑卡爪(5)，所述涨轴(1)内腔位于支撑卡爪(5)内侧装配有涨芯(4)，所述定位套(2)侧壁上设置有柔性环工件(3)。

2.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述支撑卡爪(5)数量为四个，四个所述支撑卡爪(5)以涨轴(1)的中轴线呈环形阵列分布，所述支撑卡爪(5)均为阶梯式设置。

3.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述定位套(2)与涨芯(4)侧壁上分别开设有防滑纹(6)，且所述涨芯(4)侧壁上还开设有受力孔。

4.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述定位套(2)侧壁靠近支撑卡爪(5)处为光滑部(7)。

5.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述涨轴(1)侧壁靠近支撑卡爪(5)处为阶梯式设置，所述涨轴(1)侧壁位于阶梯处开设有第一外螺纹(8)，所述定位套(2)与第一外螺纹(8)螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述涨芯(4)侧壁开设有第二外螺纹(9)，所述涨芯(4)与支撑卡爪(5)螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述涨芯(4)外壁与支撑卡爪(5)内壁均为倾斜设置，所述涨芯(4)与支撑卡爪(5)内壁的倾斜角均为8°。

8.根据权利要求1所述的一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置，其特征在于：所述涨轴(1)与定位套(2)均采用铜合金材质。

9.一种自定心薄壁柔性环加工装夹装置的方法，其特征在于：使用权利1-8任意一项所述的自定心薄壁柔性环加工装夹装置，所述方法包括以下步骤：

S1：将定位套(2)通过第一外螺纹(8)旋在涨轴(1)上，旋至与支撑卡爪(5)的左端面贴合，上车床用三爪卡盘夹持涨轴(1)左端外圆，打表校正外圆跳动≤0.02mm；

S2：在涨轴(1)中通过第二外螺纹(9)旋入涨芯(4)，适当撑开四瓣式支撑卡爪(5)后精车支撑卡爪(5)外圆至与柔性环工件(3)等径；

S3：再反向旋松涨芯(4)，在支撑卡爪(5)处套上柔性环工件(3)，将其端面与定位套(2)大端面贴平，拧紧涨芯(4)涨开支撑卡爪(5)将柔性环工件(3)锁紧稳固；

S4：反向旋转定位套(2)至其左端面与卡盘三爪贴合，此时即可对柔性环工件(3)两侧端面及外圆进行加工和抛光处理，完成后旋松涨芯(4)，取下柔性环工件(3)，完成加工。