CN204954391U - 一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，包括软爪卡盘、首端夹持工装、轴类零件、尾端夹持工装和同样件，其中软爪卡盘同轴安装于车床主轴卡盘上，首端夹持工装为台阶轴结构，轴内部设置有内螺纹，首端夹持工装的外圆柱面安装于软爪卡盘的内圆柱面内，尾端夹持工装的外螺纹穿过轴类零件的内孔与首端夹持工装的内螺纹连接；与其中一侧开槽的端面与尾端夹持工装的外侧端面间隙配合，尾端夹持工装的外圆柱面与同样件的开槽内圆柱面为轴孔间隙配合。本实用新型设置有同样件，此工装可以替代轴类零件进行复制并检测，实现轴类零件直径的间接快速检测，有效避免重复装夹轴类零件使其精度难于保证问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，此装夹装置适用高精度机械伺服驱动部件和控制系统执行机构的大尺寸轴类零件的亚微米级加工。
背景技术
随着空间军事任务需求的不断增加，为满足在轨星间、星地通讯与数据传输，空间电子侦察与预警，空间攻防系统中的捕获、跟踪与瞄准等功能的需要，对卫星上机械伺服驱动部件和姿态控制部件的运动精度提出了更高的要求。轴系零件作为运动机构的重要执行部件，其圆度、直线度、尺寸精度等精度直接影响机构的运动精度，现已发展到亚微米级精度要求。
装夹力将导致轴类零件变形，拆卸后的应力释放将导致零件圆度、直线度和尺寸精度改变；检测是加工的前提，现有的直径在位检测技术难于实现亚微米级检测精度，往往需要进行零件离线检测，而零件的重复拆卸和安装耗时长并且难于保证安装精度。为此，需要设计出一种低应力装夹装置，以实现大尺寸轴类零件的低应力装夹，减少零件圆柱面的圆度、直线度和直径变化。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：针对大尺寸轴类零件在加工装夹过程中存在装夹应力及重复装夹精度难于保证问题，设计了一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，以满足大尺寸轴类零件亚微米级加工的精度要求。
本实用新型的技术解决方案是：
一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，包括软爪卡盘、首端夹持工装、轴类零件、尾端夹持工装和同样件，其中软爪卡盘同轴安装于车床主轴卡盘上，软爪卡盘的内圆柱面与车床主轴同轴，首端夹持工装为台阶轴结构，轴内部设置有内螺纹，首端夹持工装的外圆柱面安装于软爪卡盘的内圆柱面内，尾端夹持工装的外螺纹穿过轴类零件的内孔与首端夹持工装的内螺纹连接，以锁紧轴类零件；与尾端夹持工装配合的同样件为中空的法兰结构，同样件两端面开有槽，其中一侧开槽的端面与尾端夹持工装的外侧端面间隙配合，尾端夹持工装的外圆柱面与同样件的开槽内圆柱面为轴孔间隙配合。
首端夹持工装轴的外圆柱面与轴类零件的内孔圆柱面间隙配合，间隙为0.02mm-0.025mm。
首端夹持工装与轴类零件之间的端面间隙配合，间隙为0.002mm-0.003mm。
轴类零件与尾端夹持工装之间的端面间隙配合，间隙为0.002mm-0.003mm。
一侧开槽的同样件的端面与尾端夹持工装的外侧端面配合间隙为0.002mm-0.003mm。
尾端夹持工装的外圆柱面与同样件的开槽内圆柱面的轴孔配合间隙为0.02mm-0.025mm。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型首端夹持工装与轴类零件之间的端面配合面间隙控制在0.002mm-0.003mm，轴类零件与尾端夹持工装之间的端面配合面间隙控制在0.002mm-0.003mm，尾端夹持工装与同样件之间的端面配合面间隙控制在0.002mm-0.003mm；首端夹持工装与轴类零件之间的轴孔配合面间隙控制在0.02mm-0.025mm，首端夹持工装与尾端夹持工装之间的轴孔配合面间隙控制在0.02mm-0.025mm，尾端夹持工装的外圆柱面与同样件的开槽内圆柱面为轴孔间隙配合，间隙控制在0.02mm-0.025mm，能有效解决大尺寸轴类零件在加工过程中的装夹应力问题，防止轴类零件产生漂移，可有效确保加工精度；
(2)本实用新型设置有同样件，此工装可以替代轴类零件进行复制并检测，实现轴类零件直径的间接快速检测，有效避免重复装夹轴类零件使其精度难于保证问题。
附图说明
图1为本实用新型结构分解示意图；
图2为本实用新型装配结构图。
具体实施方式
下面参见附图对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，包括软爪卡盘1、首端夹持工装2、轴类零件3、尾端夹持工装4和同样件5，其中软爪卡盘1同轴安装于车床主轴卡盘上，软爪卡盘1的内圆柱面与车床主轴同轴，首端夹持工装2为台阶轴结构，轴内部设置有内螺纹，首端夹持工装2的外圆柱面安装于软爪卡盘1的内圆柱面内，首端夹持工装2轴的外圆柱面与轴类零件3的内孔圆柱面间隙配合，间隙控制在0.02mm-0.025mm，首端夹持工装2与轴类零件3之间的端面间隙配合，配合面间隙控制在0.002mm-0.003mm，尾端夹持工装4的外螺纹穿过轴类零件3的内孔与首端夹持工装2的内螺纹连接，以锁紧轴类零件3，轴类零件3与尾端夹持工装4之间的端面间隙配合，间隙控制在0.002mm-0.003mm；与尾端夹持工装4配合的同样件5为中空的法兰结构，同样件5两端面开有槽，其中一侧开槽的端面与尾端夹持工装4的外侧端面间隙配合，间隙控制在0.002mm-0.003mm，尾端夹持工装4的外圆柱面与同样件5的开槽内圆柱面为轴孔间隙配合，间隙控制在0.02mm-0.025mm。
如图2所示，本实用新型设计和使用步骤如下：
步骤1，进行首端夹持工装2、尾端夹持工装4、同样件5和轴类零件3的毛坯加工；
步骤2，将软爪卡盘1装夹于车床上，根据首端夹持工装2毛坯的装夹面直径配加工软爪卡盘内圆柱面，以保证软爪卡盘内圆柱面与机床主轴的同轴度；
步骤3，将首端夹持装2装夹于软爪卡盘1内圆柱面，加工首端夹持工装2的L面，保证以上各面相对于主轴的同轴度和垂直度，以减少整个工装质心相对于主轴的偏移量，提高零件圆度，减少零件径向装夹变形；
步骤4，将轴类零件3和尾端夹持工装4安装至首端夹持工装2：轴类零件3的L面与首端夹持工装2的L面紧密贴合，轴类零件3的M面与尾端夹持工装4的M面紧密贴合，尾端夹持工装4与首端夹持工装2通过螺纹进行初步预紧；
步骤5，匀速旋转主轴，使用千分表或者电感测微仪检测轴类零件3的亚微米级加工表面，并利用小木槌进行轴类零件同轴度调节，要求亚微米级加工表面圆跳动为0.002mm，以减少质心偏心量；
步骤6，旋紧装配尾端夹持工装4与首端夹持工装2，在装配过程中始终用千分表检测轴类零件3的待加工面，保证零件圆跳动与步骤5中的值一致；
步骤7，精加工尾端夹持工装4的N面，要求加工后的N面的端面跳动为0.002mm-0.003mm；
步骤8，装配同样件5，螺钉只进行预紧，然后利用千分表或者电感测微仪检测同样件5的亚微米级加工表面，并利用小木槌进行轴类零件同轴度调节，要求亚微米级加工表面圆跳动为0.003mm，以减少质心偏心量。满足要求后对称拧紧连接螺钉，并使用力矩扳手测量拧紧力矩，保证装夹均匀性；
步骤9，加工轴类零件3和同样件5的待加工面，要求轴类零件和同样件被加工表面一刀下，加工过程分多刀加工，以消除质心偏差引起的圆度偏差；
步骤10，利用电感测微仪检测轴类零件3和同样件5表面的水平母线直线度偏差；
步骤11，根据检测的水平母线直线度，利用附加的微进给补偿装置进行直线度补偿加工，以保证轴类零件3和同样件5的直径尺寸一致性；
步骤12，加工同样件5的右侧端面,要求端面跳动0.003mm，以作为同样件离线检测的基准；
步骤13，机床停转，根据尾端夹持工装4的象限线在同样件的对应部位划象限线，以便于复位对齐，然后拆卸同样件5进行离线直径和圆度检测。在检测的同时机床主轴保持步骤11中的转速匀速转动，以防止长时间待机后主轴跳动变化，并记录加工现场温度、湿度；
步骤14，参照步骤8复位同样件5，要求圆跳动不大于0.003mm，螺钉力矩一致且对称拧紧；
步骤15，更换单晶金刚石刀具，根据步骤10检测的水平母线直线度偏差和步骤13检测的同样件5直径值，利用附加的微进给补偿装置进行直线度补偿加工，以保证轴类零件3和同样件5的直径尺寸一致性；
步骤16，再次加工同样件5的基准检测面，要求端面跳动0.003mm；
步骤17，重复步骤13和步骤14，进行同样件5的直径离线检测和复位，并记录加工现场和检测时的温度、湿度；
步骤18，根据步骤10检测的水平母线直线度偏差和步骤17检测的同样件5直径值，利用附加的微进给补偿装置进行直线度补偿加工，以保证轴类零件3和同样件5的直径尺寸一致性，加工时的进给量、转速与步骤15一致，加工前单晶金刚石刀具不得更换；
步骤19，机床停转，拆卸同样件5、尾端夹持工装4和轴类零件3，记录加工现场的温度、湿度，将同样件5与轴类零件3放置专用的恒温包装箱内，送检测中心进行检测。
本实用新型针对大尺寸轴系零件的亚微米级加工要求设计一种低应力装夹装置，可以实现大尺寸轴类零件的低应力装夹，减少零件圆柱面的圆度、直线度和直径变化。同时此工装可以对轴类零件尺寸进行复印，实现零件直径的快速检测。该低应力装夹装置有效保证了大尺寸亚微米级轴类零件的加工精度，且结构简单、装夹方便、可靠性高。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，其特征在于，包括软爪卡盘(1)、首端夹持工装(2)、轴类零件(3)、尾端夹持工装(4)和同样件(5)，其中软爪卡盘(1)同轴安装于车床主轴卡盘上，软爪卡盘(1)的内圆柱面与车床主轴同轴，首端夹持工装(2)为台阶轴结构，轴内部设置有内螺纹，首端夹持工装(2)的外圆柱面安装于软爪卡盘(1)的内圆柱面内，尾端夹持工装(4)的外螺纹穿过轴类零件(3)的内孔与首端夹持工装(2)的内螺纹连接，以锁紧轴类零件(3)；与尾端夹持工装(4)配合的同样件(5)为中空的法兰结构，同样件(5)两端面开有槽，其中一侧开槽的端面与尾端夹持工装(4)的外侧端面间隙配合，尾端夹持工装(4)的外圆柱面与同样件(5)的开槽内圆柱面为轴孔间隙配合。
2.如权利要求1所述的一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，其特征在于，首端夹持工装(2)轴的外圆柱面与轴类零件(3)的内孔圆柱面间隙配合，间隙为0.02mm-0.025mm。
3.如权利要求1所述的一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，其特征在于，首端夹持工装(2)与轴类零件(3)之间的端面间隙配合，间隙为0.002mm-0.003mm。
4.如权利要求1所述的一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，其特征在于，轴类零件(3)与尾端夹持工装(4)之间的端面间隙配合，间隙为0.002mm-0.003mm。
5.如权利要求1所述的一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，其特征在于，一侧开槽的同样件(5)的端面与尾端夹持工装(4)的外侧端面配合间隙为0.002mm-0.003mm。
6.如权利要求1所述的一种用于轴类零件亚微米级加工的低应力装夹装置，其特征在于，尾端夹持工装(4)的外圆柱面与同样件(5)的开槽内圆柱面的轴孔配合间隙为0.02mm-0.025mm。
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