CN217343603U - 一种十字轴精密修正中心孔工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种十字轴精密修正中心孔工具，属于机械加工领域，解决了因机床精度制约十字轴的第四轴颈中心孔加工精度的问题，包括内套和外套，内套的外侧壁有一圈圆形凸缘结构，外套与内套装配在一起，外套的一侧端面与凸缘结构相接触，内套内孔与凸缘结构外圆为偏心结构，外套内孔与外套外圆同样为偏心结构；当内套内孔与外套外圆为同心时，以该圆心为中心、在圆平面建立直角坐标系，在Y轴的正方向与内套凸缘结构的外圆和外套的外圆相交的点为起始位置，在此对应的起始位置，凸缘结构刻有起始标记线，外套上刻有O°刻度线，并以该O°刻度线为起始点等分刻有360°偏心角度刻度线；本工具提高了十字轴的加工精度及加工效率。

Description

一种十字轴精密修正中心孔工具

技术领域

本实用新型属于机械加工领域，具体涉及一种十字轴中心孔的精密修正工具。

背景技术

万向接轴中十字包是关键承受载荷、调整角度的部件，结构复杂，制造难度大，主要原因在于十字轴的制造精度达不到要求。

十字轴是十字包的关键承载及受力件，也是使用过程中磨损及研伤概率最高的零件。十字轴使用过程中，四个轴头两两同轴线分别通过轴承座上键定位后把合在两端接轴上，以实现两端接轴扭矩的传递。轴颈根部承受很大的扭矩，传动系统工作角度调整也是通过十字轴实现。

如果十字轴的四个方向轴颈尺寸一致性较差，四个方向轴承座内孔、十字轴轴颈及圆柱滚子之间的间隙不均衡，相同载荷时，磨损程度不均衡，一个方向先磨损后，直接导致各向疲劳强度不同，会加剧各个方向的损坏，直接影响使用和寿命。如果十字轴两根中心轴线不在同一平面上、不能保证垂直度，工作时偏载，受载荷大的十字轴根部严重会出现断裂现象，甚至从根部直接掰断。

保证两根轴线的平面度和垂直度精度，是十字轴的制造关键，也是衡量十字包质量的关键指标。

两向中心轴的平面度，垂直度的控制，是通过四个轴颈端头中心孔精度来保证，以往的加工方式均是以数控龙门铣镗床反复打表，打表后反复修中心孔，以中心孔的精度来保证两轴线的平面度和垂直度的方法来进行。反复扩修中心孔，对车磨床顶尖的接触率会有影响，接触不充分，直接影响中心孔的精度。

实用新型内容

基于以上不足之处，本实用新型提供一种十字轴中心孔的精密修正工具，解决了因机床精度制约十字轴的第四轴颈中心孔加工精度的问题。

本实用新型所采用的技术方案如下：一种十字轴精密修正中心孔工具，包括内套和外套，所述的外套与内套装配在一起，其特征在于，所述的内套的外侧壁有一圈圆形的凸缘结构，所述的凸缘结构的外圆直径与所述的外套的外圆直径相同，所述的内套插入到所述的外套的内孔中，外套的一侧端面与所述的凸缘结构的同侧端面相接触；

所述的内套的内孔与所述的凸缘结构的外圆为偏心结构，所述的外套的内孔与所述的外套的外圆为偏心结构，所述的外套内孔与所述的内套内孔为偏心结构，所述的内套的内孔与外套的内孔相配合安装的内套外圆为偏心结构；

当所述的内套的内孔与所述的外套的外圆为同心时，以该圆心为中心、在圆平面建立直角坐标系，在Y轴的正方向与所述的凸缘结构的外圆和外套的外圆相交的点为起始位置，在此对应的起始位置，所述的凸缘结构的端面和/或侧壁上刻有起始标记线，同时所述的外套的外圆的侧壁上刻有O°刻度线，并以该O°刻度线为起始点沿外套的外圆的侧壁圆周等分刻有360°偏心角度刻度线，所述的凸缘结构上的端面沿圆周开有多个长槽孔，所述的外套的该侧端面上的相对位置按一定间隔开有螺纹孔；在进行偏心度定位时，十字轴的第四轴颈装配在所述的内套的内孔中，所述的长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，将所述的外套与内套互相固定，所述的内套的内孔与十字轴的第四轴颈配合装配，并通过径向锁紧螺栓互相固定。

进一步的，所述的凸缘结构的端面沿圆周均匀分布三个及以上长槽孔，在所述的外套的同侧端面上的圆周均布有三个及以上螺纹孔，并保证在直角坐标系的四个象限的每个象限范围内，所述的内套相对外套沿正时针或逆时针方向旋转时，至少有三个长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，能够与对应的螺纹孔螺纹连接并锁紧。

进一步的，所述的凸缘结构上的端面沿圆周均匀分布十二个长槽孔，每个长槽孔的两端与凸缘结构外圆的圆心的连线呈20°，在所述的外套的同侧端面上的圆周均布有八个螺纹孔，在直角坐标系的四个象限的每个象限范围内，所述的内套相对外套沿正时针或逆时针方向旋转时，有四个长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，能够与对应的螺纹孔螺纹连接并锁紧。

进一步的，所述的内套的内孔与十字轴的第四轴颈配合装配，然后用径向锁紧螺栓锁紧互相固定。

进一步的，所述的内套的内孔与十字轴的第四轴颈间隙配合，间隙值为0-0.05mm。

进一步的，所述的内套的内孔与外套内孔相配合安装的外圆的偏心数值为0.5±0.01mm；所述的外套外圆与其自身内孔偏心数值为0.5±0.01mm。

进一步的，所述的内套与外套内孔间隙相配合，间隙值为0-0.05mm。

本实用新型所具有的优点及有益效果：本实用新型提高了十字轴制造精度，同时提升了十字轴生产效率，本实用新型可以快速准确的定位十字轴的第四个中心孔的位置，可一次性确定偏心中心孔的准确位置。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为图1的A-A视图；

图3为本实用新型的装配结构示意图；

图4为采用本实用新型的精密修正工具对十字轴的第四轴进行加工的结构示意图；

图5为三个轴颈确定一个基准平面原理图；

图6为本实用新型精密修正工作原理图；

图7为本实用新型的工作数据获取原理图；

图8为当α＝10°为驱动尺寸时的计算原理图；

图9为当△Z＝0.09为驱动尺寸时的计算原理图；

具体实施方式

下面根据说明书附图举例对本实用新型做进一步的说明：

实施例1

如图1-4所示，一种十字轴精密修正中心孔工具，包括内套1和外套2，所述的外套2与内套1装配在一起，所述的内套1的外侧壁有一圈圆形的凸缘结构，所述的凸缘结构的外圆直径与所述的外套2的外圆直径相同，所述的内套1插入到所述的外套2的内孔中，外套2的一侧端面与所述的凸缘结构的同侧端面相接触；

所述的内套1的内孔与所述的凸缘结构的外圆为偏心结构，所述的外套2的内孔与所述的外套2的外圆为偏心结构，所述的外套2内孔与所述的内套1内孔为偏心结构；所述的内套1的内孔与外套2的内孔相配合安装的内套1外圆为偏心结构；

当所述的内套1的内孔与所述的外套2的外圆为同心时，以该圆心为中心、在圆平面建立直角坐标系，在Y轴的正方向与所述的凸缘结构的外圆和外套2的外圆相交的点为起始位置，在此对应的起始位置，所述的凸缘结构的端面和/或侧壁上刻有起始标记线，同时所述的外套2的外圆的侧壁上刻有O°刻度线，并以该O°刻度线为起始点沿外套2的外圆的侧壁圆周等分刻有360°偏心角度刻度线，所述的凸缘结构的端面沿圆周均匀分布三个及以上长槽孔，在所述的外套2的同侧端面上的圆周均布有三个及以上螺纹孔；在进行偏心度定位时，十字轴的第四轴颈装配在所述的内套 1的内孔中，至少有三个长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓3，将所述的外套2与内套1 互相固定，所述的内套1的内孔与十字轴的第四轴颈配合装配，并通过径向锁紧螺栓 4互相固定。

所述的内套1的内孔与十字轴的第四轴颈间隙配合，间隙值为0-0.05mm，然后用径向锁紧螺栓4锁紧互相固定。所述的内套1的内孔与外套2的内孔相配合安装的内孔外圆的偏心数值为0.5±0.01mm；所述的外套2的外圆与其自身内孔偏心数值为0.5 ±0.01mm。所述的内套1与外套22内孔间隙相配合，间隙值为0-0.05mm，内套1内孔光洁度＝Ra0.8，外套2外圆光洁度＝Ra1.6，内套1外圆与外套2内孔光洁度均为 Ra0.8。

实施例2

本实施例与实施例1的一种十字轴精密修正中心孔工具的结构相同，其不同之处在于，凸缘结构上的端面沿圆周均匀分布十二个长槽孔，每个长槽孔的两端与凸缘结构外圆的圆心的连线呈20°，在所述的外套的同侧端面上的圆周均布有八个螺纹孔，在直角坐标系的四个象限的每个象限范围内，所述的内套相对外套沿正时针或逆时针方向旋转时，有四个长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，能够与对应的螺纹孔螺纹连接并锁紧。

实施例3

本实施例进一步公开十字轴精密修正中心孔工具的工作原理如下：

将待加工的十字轴工件在数控龙门铣镗床上精确找正装夹后，如图5所示，由第一轴颈、第二轴颈和第三轴颈确定一个基准平面，第四轴颈与基准面的偏差，可通过数控龙门铣镗床打表后，获得准确的偏心数值与偏心方向，并在第四轴颈端面做出标识。需要借助实施例1或2的精密修正中心孔工具，根据已知的偏心方向及偏心数值，将第四轴颈的中心偏移的数值，反射到外套的外圆中心上。即旋转外套，让外套外圆与内套内孔(与十字轴第四轴颈配做)由起始的同心状态，通过旋转产生偏心，外套外圆上每一刻度与偏心数值和方向是唯一对应的关系。工作原理详见图6所示。修正中心孔工具一共有三个圆心：0、O₁、O₂，其中，O点为基准圆圆心，即修正中心孔工具内套外圆与外套内孔的中心。O₁点为圆1中心，圆1相当于内套内孔的中心，即第四轴颈的中心。O₂点为圆2中心，圆2相当于为外套外圆的中心。α为外套旋转时， 0O₂与OO₁之间产生的夹角。A、B点为圆2(外套外圆)上，圆2(外套外圆)以O(基准圆)为圆心，旋转α角度后，所对应产生的壁厚最厚(AC)位置点、壁厚最薄(BD) 位置点。AB与外套的水平中心轴(X2轴)的夹角为β，方向则与α大小相关联。图6 中，在工作过程中基准圆的O点、圆1的O₁点固定不变，圆2的O₂点则在以圆1的 O₁为中心，半径＝0.5±0.01的圆上运动。在起始工作位置，O₂与O₁重合，即α＝0°。当向左或向右旋转外套时，α角度开始正向或负向发生变化。从而O₂相对于O₁发生偏移，设定这个偏移量名称为△Z，△Z相当于数控龙门铣打表得到的偏移量。通过图 6中三角形函数公式，可知：

图6中，在0°＜α≤360°范围的每一角度位置，圆2(即外套外圆)相于圆1(内套内孔套在十字轴的第四轴颈)均会产生一个唯一的壁厚最厚位置点A和一个唯一的壁厚最薄位置点B。BD线段与AC线段的差，与α、△Z之间也存在着相关联的数字关系。

在α＝0°位置，O₂与O₁重合，偏心值△Z＝0mm。

在α＝90°位置，O₂与0、以及AB同在水平方向，△Z＝0.707mm。

在α＝180°时，O₂与O₁相对于0点对称，为偏心值最大的位置，△Z＝1mm＝BD-AC。

此时，修正中心孔工具的外套中心，即为需要修正的十字轴的第四轴颈的正确中心。通过数控卧车找正外套外圆，一次即可完成十字轴第四轴颈中心孔的精密修正。从而保证十字轴两两轴线的垂直度和平面公差在0.02mm以内。

根据产品十字轴尺寸、结构设计制造完成精密修正中心孔工具之后，就可以得到一组相互关联的特征量：α,△X，△Y,△Z,β；这5个特征量中，当α或△Z 发生变化时，其余4个特征量均会发生从动变化。而这些从动变化生成的数值，与α或△Z的变化是一一对应关系。

为方便现场工人操作，借助三维软件的参数化功能，提前将0°＜α≤360°范围内的每一角度所应的其他特征量一一列入查询表格中。反之，当已知偏心数值(△Z) 时，就可以在表格中查询获得圆2(外套)需旋转的角度α，同时获得偏心方向β。

实施例4

下面举例对十字轴的第四轴颈的中心孔采用本实用新型的精密修正中心孔工具得出的加工方法做进行进一步的说明：

步骤1、通过数控龙门铣打表检测，得到第四个轴颈的实际偏心方向以及偏心数值，并在工件上做出明显标识。此处，偏心数值△Z＝0.09mm。偏心方向，标识在十字轴第四个轴颈端面上。如图7所示，A1C1为偏心方向，在第1象限内，通过划线或刻线在工件端面上可以做出标识。△Z数值位置，即中心偏心量，是指从C1点起始，沿A1C1线段，长度为0.09mm的点。因0.09mm的尺寸相对于工件直径过小，图7上示意性标注，ZC1长度即为偏心数值。即图7中，A1C1为偏心方向，ZC1为偏心量，其数值＝△Z。

步骤2、通过查表，获取精密修正中心孔工具在已知偏心数值△Z＝0.09mm时的其他工作数据：α,△Z,β。为方便实际操作，在精密修正中心孔工具设计完成的同时，查询表格也随之完成。即通过三维软件精确获得0°＜α≤360°范围内的每一角度所对应的△Z和β数值。表一为查询表格局部示例。

表1查询表格(局部)示例

α

4°

5°

6°

7°

8°

9°

10°

11°

12°

13°

14°

15°

16°

17°

△Z

0.035

0.044

0.052

0.061

0.07

0.078

0.087

0.096

0.105

0.113

0.122

0.131

0.139

0.148

β

86°

85°

84°

83°

82°

81°

80°

79°

78°

77°

76°

75°

74°

73°

查询后可知：△Z＝0.09mm时，对应表格中0.087mm(其中0.003差值相对于图纸要求的平行度与平面度0.02-0.04mm而言，完全可以忽略不计)。

因此△Z＝0.09mm时，α＝10°，β＝80°。

查询表格也可以不用提前做出，在已知数控龙门铣打表后的数值，技术人员可以利用三维软件的参数化功能，在图9中将△Z设为已知驱动尺寸，则同样可以获取相对应的α和β数值。此时α＝10.33°；β＝80°。可以看到，β数值不变。这样可以更精确，但需借助技术人员，而查询表格，现场操作者可以自行操作。而且α数值的变化(0.33°对偏心数值的影响极小，完全在精度范围内，因此也可以忽略不计。)

步骤3、目前已知△Z＝0.09mm时，α＝10°，β＝80°。将精密修正中心孔工具中的外套与内套相安装，根据图7-8计算后的结果，将旋转外套10°，然后锁紧内套与外套。在外套右端面上按β＝80°划线AB线位置。

步骤4、将已调整好的精密修正中心孔工具与产品十字轴第4轴相装配。将精密修正中心孔工具上的AB线，与图7中A1C1线反向对齐。将修正中心工具与产品十字轴锁紧。此时，精密修正中心孔工具的外套中心位置即为第四个轴颈的实际加工位置。

步骤5、上数控卧车，以精密修正中心孔工具外套外圆为基准，找正中心，修正中心孔。修正中心孔后，可以拆解本精密修正中心孔工具，继续数控磨削十字轴符设计各项要求。

本实用新型公开的十字轴精密修正中心孔工具，可准确快速定位偏心位置，精确快速调整至正确的偏心方向和偏心数值，并根据外套外圆一次性快速修正中心孔。

Claims (6)

1.一种十字轴精密修正中心孔工具，包括内套和外套，所述的外套与内套装配在一起，其特征在于，所述的内套的外侧壁有一圈圆形的凸缘结构，所述的凸缘结构的外圆直径与所述的外套的外圆直径相同，所述的内套插入到所述的外套的内孔中，外套的一侧端面与所述的凸缘结构的同侧端面相接触；

所述的内套的内孔与所述的凸缘结构的外圆为偏心结构，所述的外套的内孔与所述的外套的外圆为偏心结构，所述的外套内孔与所述的内套内孔为偏心结构，所述的内套的内孔与外套的内孔相配合安装的内套外圆为偏心结构；

调整所述的内套的内孔与所述的外套的外圆为同心时，以该圆心为中心、在圆平面建立直角坐标系，在Y轴的正方向与所述的凸缘结构的外圆和外套的外圆相交的点为起始位置，在此对应的起始位置，所述的凸缘结构的端面和/或侧壁上刻有起始标记线，同时所述的外套的外圆的侧壁上刻有O°刻度线，并以该O°刻度线为起始点沿外套的外圆的侧壁圆周等分刻有360°偏心角度刻度线，所述的凸缘结构上的端面沿圆周开有多个长槽孔，所述的外套的该侧端面上的相对位置按一定间隔开有螺纹孔；在进行偏心度定位时，十字轴的第四轴颈装配在所述的内套的内孔中，所述的长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，将所述的外套与内套互相固定，所述的内套的内孔与十字轴的第四轴颈配合装配，并通过径向锁紧螺栓互相固定。

2.根据权利要求1所述的一种十字轴精密修正中心孔工具，其特征在于：所述的凸缘结构的端面沿圆周均匀分布三个及以上长槽孔，在所述的外套的同侧端面上的圆周均布有三个及以上螺纹孔，并保证在直角坐标系的四个象限的每个象限范围内，所述的内套相对外套沿正时针或逆时针方向旋转时，至少有三个长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，能够与对应的螺纹孔螺纹连接并锁紧。

3.根据权利要求2所述的一种十字轴精密修正中心孔工具，其特征在于：所述的凸缘结构上的端面沿圆周均匀分布十二个长槽孔，每个长槽孔的两端与凸缘结构外圆的圆心的连线呈20°，在所述的外套的同侧端面上的圆周均布有八个螺纹孔，在直角坐标系的四个象限的每个象限范围内，所述的内套相对外套沿正时针或逆时针方向旋转时，有四个长槽孔内插入有轴向锁紧螺栓，能够与对应的螺纹孔螺纹连接并锁紧。

4.根据权利要求3所述的一种十字轴精密修正中心孔工具，其特征是：所述的内套的内孔与十字轴的第四轴颈间隙配合，间隙值0-0.05mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种十字轴精密修正中心孔工具，其特征在于：所述的内套的内孔与外套的内孔相配合安装的内孔外圆的偏心数值为0.5±0.01mm；所述的外套的外圆与其自身内孔偏心数值为0.5±0.01mm。

6.根据权利要求5所述的一种十字轴精密修正中心孔工具，其特征在于：所述的内套与外套的内孔间隙相配合，间隙值0-0.05mm。

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