CN208341752U - 一种斜楔自锁单元及中心架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种斜楔自锁单元及中心架，包括基体筒、限位件和止动件，所述基体筒的一端开口；基体筒内设有夹持支撑，格挡件与夹持支撑之间设有弹性件；基体筒上开设有贯穿基体筒内、外表面的限位槽，该限位槽包括轴向槽，所述夹持支撑的侧面开设有限位孔，所述限位件穿过限位槽伸入限位孔内；夹持支撑的侧面开设有止动斜槽，所述止动斜槽的槽底面逐渐向基体筒外侧倾斜，所述基体筒上与止动斜槽相对应的位置设有止动孔，止动孔的中心轴线与止动斜槽的底面垂直，止动件穿过止动孔后伸入止动斜槽内。本实用新型的斜楔自锁单元及中心架结构稳定，自锁性能好，可有效保障工件处于受力平衡状态；结构简单，装卸方便，有利于作业效率的提高。

Description

一种斜楔自锁单元及中心架

技术领域

本实用新型涉及一种斜楔自锁单元及中心架。

背景技术

车床斜楔自锁中心架装置具有良好的定心、自锁特性，减少传统中心架(跟刀架)找正调节过程，根据车床不同工况，斜楔自锁中心架装置即可作中心架又可当跟刀架使用。同时，装置在大长径比工件车削方面具有明显的功能优势，且结构紧凑、制造成本低，防振动、防变形特性优异，操作使用简单，可作车床重要的辅助加工设备。

使用传统跟刀架车细长轴时，支撑工件的支撑块受结构位置限制，难以适当施加压力于工件表面。若压力过小或不接触，就起不到辅助支撑作用，不能提高工件的刚度；若压力过大，零件被压向车刀方向，车削出的工件直径易偏小。当跟刀架沿导轨移动，支撑块在工件小直径位置与工件脱离，切削力使工件向外让开、切削深度减小，加工的直径变大，当后跟刀架由跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化就会把细长的工件车成“竹节形”。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构强度高、自锁性能好的斜楔自锁单元及中心架。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种斜楔自锁单元，包括基体筒、限位件和止动件，所述基体筒的一端开口，基体筒的另一端设有格挡件；所述基体筒内设有与基体筒内腔匹配且可沿基体筒内腔轴线方向运动的夹持支撑，所述格挡件与夹持支撑之间设有弹性件；所述基体筒上开设有贯穿基体筒侧壁的限位槽，该限位槽包括一沿基体筒内腔长度方向分布的轴向槽，所述夹持支撑的侧面开设有限位孔，所述限位件穿过限位槽伸入限位孔内；所述夹持支撑的侧面开设有止动斜槽，沿基体筒轴线朝基体筒开口端看，所述止动斜槽的槽底面逐渐向基体筒外侧倾斜，所述基体筒上与止动斜槽相对应的位置设有止动孔，所述止动孔的中心轴线与止动斜槽的槽底面垂直，所述止动件穿过止动孔后伸入止动斜槽内。

采用这样的结构设计，夹持支撑可沿基体筒内腔轴线运动，限位件、限位孔和限位槽的配合作用，可有效防止夹持支撑夹持过程中的转动；止动斜槽、止动孔和止动件配合作用，可有效防止夹持支撑向格挡件所在端回缩，从而使得夹持支撑件在受到朝向格挡件所在端的轴向应力时，被锁止于固定位置处，结构稳定性强。

所述限位槽还包括一与轴向槽垂直且连通的周向槽，所述周向槽位于轴向槽靠近格挡件的一端。

为了方便操作，所述限位件、止动件均为螺钉，所述限位孔为与限位件匹配的螺纹孔，所述止动孔为与止动件匹配的螺纹孔。

进一步地，所述弹性件为弹簧。

所述格挡件为轴向通孔螺钉，且与基体筒螺纹连接。

进一步地，所述止动斜槽的槽底面与基体筒内腔轴线之间的夹角为10-20°。

作为同一发明构思，本实用新型还提供一种中心架，包括中心架本体，所述中心架本体可供工件(3)定位，其特征在于，所述中心架本体上安装有N个如上所述的斜楔自锁单元，斜楔自锁单元的中心轴线过工件的轴中心，且基体筒的开口端朝向工件的轴中心；所述N个斜楔自锁单元绕着工件的轴中心均匀分布；其中，N为不小于3的自然数。

进一步地，一种中心架，包括中心架本体，所述中心架本体上预留有供工件穿过的通孔，所述中心架本体上安装有N个如上所述的斜楔自锁单元，斜楔自锁单元的中心轴线过通孔中心，且基体筒的开口端朝向通孔中心；所述N个斜楔自锁单元绕着通孔中心均匀分布；其中，N为不小于3的自然数。

所述中心架本体包括中心架下铰接机构和中心架上铰接机构，所述中心架上铰接机构的一端铰接于中心架下铰接机构，中心架上铰接机构的另一端通过锁紧机构固定于中心架下铰接机构上。

所述斜楔自锁单元的数量为3个，其中1个安装于中心架上铰接机构上，另外2个安装于中心架下铰接机构上，各斜楔自锁单元在中心架本体中120°均布安置。

优选地，N为3-6。

本实用新型的中心架，通过多个径向均布的斜楔自锁单元耦合，实现了传统中心架(跟刀架)的功能特性。弹性件弹力作用下推动夹持支撑与工件紧密贴合，有效保障工件处于机床回转中心，并且工况下处于受力平衡状态。旋合止动件锁死夹持支撑，可有效防止工件加工过程振动与变形。大长径比工件车削加工性能对比，进一步彰显了该装置优异的防振动、防变形特性。

本实用新型的斜楔自锁单元及中心架结构稳定，自锁性能好，可有效保障工件处于受力平衡状态；结构简单，装卸方便，有利于作业效率的提高。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的中心架的结构示意图，(a)正视图，(b)侧视图。

图2是本实用新型第一种实施方式的斜楔自锁单元的结构示意图(正视图)。

图3是本实用新型第一种实施方式的斜楔自锁单元的剖切结构示意图(侧视图)。

图4是本实用新型第一种实施方式的夹持支撑的受力分析图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1至图4所示，一种斜楔自锁单元，包括基体筒4、限位件8和止动件9，所述基体筒4的一端开口，基体筒4的另一端设有格挡件7；所述基体筒4内设有与基体筒内腔匹配且可沿基体筒内腔轴线方向运动的夹持支撑5，所述格挡件7与夹持支撑5之间设有弹性件6；所述基体筒4上开设有贯穿基体筒侧壁的限位槽10，该限位槽10包括一沿基体筒内腔长度方向分布的轴向槽101，所述夹持支撑5的侧面开设有限位孔，所述限位件8穿过限位槽10伸入限位孔内；所述夹持支撑5的侧面开设有止动斜槽11，沿基体筒4轴线朝基体筒4开口端看，所述止动斜槽的槽底面111逐渐向基体筒4外侧倾斜，所述基体筒4上与止动斜槽11相对应的位置设有止动孔，所述止动孔的中心轴线与止动斜槽11的槽底面111垂直，所述止动件9穿过止动孔后伸入止动斜槽11内。

所述限位槽10还包括一与轴向槽101垂直且连通的周向槽102，所述周向槽102位于轴向槽101靠近格挡件7的一端。

所述限位件、止动件均为螺钉，所述限位孔为与限位件匹配的螺纹孔，所述止动孔为与止动件匹配的螺纹孔。

所述弹性件6为低压弹簧。所示格挡件7为一字螺钉。

所述格挡件7为螺钉，且与基体筒4螺纹连接。

单个夹持支撑属斜楔机构，止动斜槽11的槽底面与基体筒内腔轴线夹角(斜楔角)为a°，止动螺钉轴线与止动斜槽11的槽底面的夹角也设计为a°，若工件工况下受力为P，则夹持支撑受力情况如图，有：止动螺钉正压力F₁受斜楔角a°的大小影响，斜楔角a°越小止动螺钉正压力F₁就越大，斜楔斜边也越长，夹持支撑在中心架基体滑行距离就越大，刀架支撑装置夹持回转工件的直径范围越大。止动螺钉的螺纹受力太大，容易发生机构失稳或破坏现象。斜楔夹角a°建议取值范围10°—20°，止动螺钉正压力与夹持支撑轴向力的比值(即)2.9—5.8，既可有效增大夹持工件公称直径范围，又可以保证机构的强度特性。此斜楔夹紧机构能在F1的作用下保持对工件的加紧，具有一般斜楔机构自锁特性，且支持力大。

一种中心架，包括中心架本体，所述中心架本体上预留有供工件3穿过的通孔，所述中心架本体上安装有3个如上所述的斜楔自锁单元，斜楔自锁单元的中心轴线过通孔中心，且基体筒的开口端朝向通孔中心；所述N个斜楔自锁单元绕着通孔中心均匀分布。

所述中心架本体包括中心架下铰接机构1和中心架上铰接机构2，所述中心架上铰接机构2的一端铰接于中心架下铰接机构1，中心架上铰接机构2的另一端通过锁紧机构12固定于中心架下铰接机构1上。

所述斜楔自锁单元的数量为3个，其中1个安装于中心架上铰接机构2上，另外2个安装于中心架下铰接机构1上。

中心架的夹持功能主要由三个斜楔自锁单元实现。安装时，可采用六角扳手与夹持支撑5轴向中心六方相配放入中心架本体内预设的均布孔内，旋转六角扳手手柄与夹持支撑侧壁垂直，夹持支撑侧壁螺纹孔正对“L”槽(限位槽)中心，将限位螺钉旋入此螺纹孔，此时夹持支撑的斜面与止动螺钉轴线空间垂直。依次装入低压弹簧，盖上格挡件(优选为一字口螺钉)，在中心架本体侧壁旋入止动螺钉。

当中心架本体上止动螺钉远离夹持支撑外圆(止动斜槽的底面)时，限位螺钉与夹持支撑一同受低压弹簧张力沿径向孔朝中心架本体的通孔线性平移，限位螺钉在中心架本体侧壁的“L”槽中的滑动，夹持支撑与工件外圆线接触。三个夹持支撑同时受低压弹簧力轴向运动时，工件在通孔中被径向三点夹紧。为防止工件加工过程中，夹持支撑受外力干涉沿轴向无规律往复运动而脱离工件表面，丧失夹持定位功效，可在加工工件前旋合止动螺钉压紧夹持支撑的斜楔面(止动斜槽的底面)。止动螺钉端面收口安装一个球缺钢珠(球体铣出一个平面)，当斜楔面与球缺钢珠接触时，受轴向压力影响球缺钢珠一侧平面将旋转正对夹持支撑斜楔面上并与其紧紧贴合夹紧。

卸载工件时，首先需依次旋出3处止动螺钉，用一字手柄卡在止动螺钉六方面，顺着“L”槽朝一字口螺钉方向拉出，到槽底朝周向拨入“L”槽中，夹持支撑将与止动螺钉在弹力作用下一同被锁死(低压弹簧此时处于压缩状态)。最后，再打开中心架的锁紧机构，拉起中心架上铰接机构部分，便可从机构取出工件。

表1为4种止动螺钉的参数表，可根据需要选用。

表1 4种止动螺钉的参数表

三个同材质夹持支撑在中心架基体中120°均布安置，与加工工件紧密贴合后锁紧止动螺钉，可有效保障工件处于机床回转中心，并且工况下处于受力平衡状态。

为防止低压弹簧在压缩过程中产生气压差，一字口螺钉轴心设计一Φ2通气孔。

根据中心架在机床装载位置与功能需求，在车削加工过程即可当普通中心架，又可作跟刀架使用。

1.作为普通中心架时，将中心架固定在车床床身导轨上，调节限位螺钉滑行槽，使夹持支撑与工件支承面接触，并锁紧止动螺钉。此时可固定或加强轴类零件支撑刚性，作为中心架使用，装置支承在轴的中间部位，先车右端各外圆，调头后同样装夹后再车另一端的外圆，也可用于长轴类工件平端面、打中心孔。

2.作为跟刀架时，将中心架固定在车床大拖板侧面上随刀架纵向运动。机构三爪夹持工件，跟在车刀后面起到辅助支承作用。此时装置能减小切削点到支点的距离，保证工件直线度，与中心架区别在于加工过程装置位置不同，做中心架使用时不随拖板移动，当跟刀架使用时随大拖板移动。

与传统跟刀架采用相同的反向走刀，采用一夹一拉加持方式，加工45号钢长770mm直径为Φ8mm细长轴工件，发现，工件刚度得到了更大提高，变形量明显减小，工件未出现竹节状表面，挠度值仅0.5mm(传统跟刀架挠度值1.8mm)，相比较该装置具有更优异的防振动、防变形特性。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种斜楔自锁单元，其特征在于，包括基体筒（4）、限位件（8）和止动件（9），所述基体筒（4）的一端开口，基体筒（4）的另一端设有格挡件（7）；所述基体筒（4）内设有与基体筒内腔匹配且可沿基体筒内腔轴线方向运动的夹持支撑（5），所述格挡件（7）与夹持支撑（5）之间设有弹性件（6）；所述基体筒（4）上开设有贯穿基体筒侧壁的限位槽（10），该限位槽（10）包括一沿基体筒内腔长度方向分布的轴向槽（101），所述夹持支撑（5）的侧面开设有限位孔，所述限位件（8）穿过限位槽（10）伸入限位孔内；所述夹持支撑（5）的侧面开设有止动斜槽（11），沿基体筒（4）轴线朝基体筒（4）开口端看，所述止动斜槽的槽底面（111）逐渐向基体筒（4）外侧倾斜，所述基体筒（4）上与止动斜槽（11）相对应的位置设有止动孔，所述止动孔的中心轴线与止动斜槽（11）的槽底面（111）垂直，所述止动件（9）穿过止动孔后伸入止动斜槽（11）内。

2.根据权利要求1所述的斜楔自锁单元，其特征在于，所述限位槽（10）还包括一与轴向槽（101）垂直且连通的周向槽（102），所述周向槽（102）位于轴向槽（101）靠近格挡件（7）的一端。

3.根据权利要求1所述的斜楔自锁单元，其特征在于，所述限位件、止动件均为螺钉，所述限位孔为与限位件匹配的螺纹孔，所述止动孔为与止动件匹配的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的斜楔自锁单元，其特征在于，所述弹性件（6）为弹簧。

5.根据权利要求1所述的斜楔自锁单元，其特征在于，所述格挡件（7）为螺钉，且与基体筒（4）螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的斜楔自锁单元，其特征在于，所述止动斜槽的槽底面（111）与基体筒内腔轴线之间的夹角为10-20°。

7.一种中心架，包括中心架本体，所述中心架本体可供工件（3）定位，其特征在于，所述中心架本体上安装有N个如权利要求1-6任一项所述的斜楔自锁单元，斜楔自锁单元的中心轴线过工件的轴中心，且基体筒的开口端朝向工件的轴中心；所述N个斜楔自锁单元绕着工件的轴中心均匀分布；其中，N为不小于3的自然数。

8.根据权利要求7所述的中心架，其特征在于，所述中心架本体包括中心架下铰接机构（1）和中心架上铰接机构（2），所述中心架上铰接机构（2）的一端铰接于中心架下铰接机构（1），中心架上铰接机构（2）的另一端通过锁紧机构（12）固定于中心架下铰接机构（1）上。

9.根据权利要求8所述的中心架，其特征在于，所述斜楔自锁单元的数量为3个，其中1个安装于中心架上铰接机构（2）上，另外2个安装于中心架下铰接机构（1）上。