CN219746350U - 细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置 - Google Patents

Abstract

细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置,夹持装置(1)包括缸体(101)、中心手臂(104)以及上臂(108)和下臂(113)；中心手臂(104)中部上、下侧分别通过一片回力板(117)向前方铰接上臂(108)的后端和下臂(113)的后端，中心手臂(104)后部向后方通过活塞杆连接缸体(101)；上臂(108)中部和下臂(113)中部分别铰接在密封外壳(106)上。通过在创制合适的装夹工具基础上，支持和促进采用改进方式和更为先进的加工方法，便捷配合选择更为合理的刀具角度和切削用量等措施，克服因细长轴工件自身刚性差，或者因为车削加工时受力、受热而产生较大变形的不足，保证细长轴的加工质量要求。

Description

细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置

技术领域

本实用新型涉及机床加工设备工件夹持或支撑装置的结构改进技术，尤其是细长轴工件车削加工过程中的夹持装置。

背景技术

所谓细长轴工件是指轴的长径比l/d≥20的轴。细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。由于细长轴刚性差，车削时产生的受力、受热变形较大，很难保证细长轴的加工质量要求。

现有技术希望通过采用合适的装夹方式和先进的加工方法，并选择合理的刀具角度和切削用量等措施，以期可以保证细长轴的加工质量要求。然而，现有加工方法，仍然存在诸多瑕疵；细长轴加工特点包括:

1)对于刚性差细长的工件，容易因自重下垂，高速旋转时受到离心力作用，或者，车削时受到切削力作用，都极易使其产生弯曲变形。而细长轴工件弯曲越大，车削时振动越大，表面质量精度也越难以保证。比如，圆弧半径为0.8的刀具在轴向切削时阻力过大，将细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。

2)对于热变形大细长轴工件，在车削时，热扩散性通常较差，而出现较明显的线膨胀，当工件两端顶紧时，也易产生弯曲变形。比如，粗车待中心架夹持区域线速度与进给过大，产生过高的切削热，加工产生的切削热，会引起工件热变形伸长。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离也是固定不变的。这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。

3)加工疵病多，普遍存在于细长轴加工的整个工艺过程中，比如：尾架顶尖顶紧力过大，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。或者，主轴端夹具液压压力过大，导致切削测量基准面时圆度超差。或者，另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴，装夹后会产生过定位，也能导致细长轴产生弯曲变形。其他的清醒还包括如径向跳动、弯曲及产生竹节、波纹、锥度等加工疵病。

总之，细长轴工件在加工中的各环节均有可能因加工方法的瑕疵或某一加工环节处理不当，导致工件弯曲变形。因此，即使要求操作者技术水平高，操作细心，在车削细长轴工件时，对机床的调整、辅具的应用、刀具、切削用量等都提出较严格的要求，也难以保证加工品质。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，通过优化创新工件夹持支撑装置，以期有效的改善和解决以上现有技术问题。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：夹持装置包括缸体、中心手臂以及上臂和下臂；中心手臂中部上、下侧分别通过一片回力板向前方铰接上臂的后端和下臂的后端，中心手臂后部向后方通过活塞杆连接缸体；上臂中部和下臂中部分别铰接在密封外壳上。

尤其是，中心手臂呈十字结构。上臂的前端和下臂的前端分别通过辊销安装前滚子。上臂的前端面上安装冷却芯片后卫板。中心手臂前端面上安装中心滚子剥离器。缸体后端内侧安装缸端安全阀。

尤其是，润滑组件在密封外壳顶部安装有包括手动润滑、中央润滑、中央润滑+空气以及中央脂润滑在内的多个连接口。改进中心支架的中部密封外壳后侧安装中央集中润滑口、压缩空气接口、排水接口。

尤其是，夹持装置后端通过液压管线依次并联连接速释离合圈、电磁阀、减压器和液压油箱；在速释离合圈和电磁阀之间的回油管线上连接压力开关；在减压器和液压油箱之间的回油管线上连接返回油过滤器；在减压器到液压油箱之间的供油管线上依次连接主安全阀、液压动力单元；而且，在减压器到液压油箱之间的供油管线上并联旁接累加器、截止阀。返回油过滤器的过滤网要求10μm。

本实用新型的优点和效果：通过在创制合适的装夹工具基础上，支持和促进采用改进方式和更为先进的加工方法，便捷配合选择更为合理的刀具角度和切削用量等措施，克服因细长轴工件自身刚性差，或者因为车削加工时受力、受热而产生较大变形的不足，保证细长轴的加工质量要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中夹持装置与液压系统连接结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中的夹持装置分解结构示意图。

图3为本实用新型实施例1中的夹持装置轴测结构示意图之一。

图4为本实用新型实施例1中的夹持装置轴测结构示意图之二。

附图标记包括：

1-夹持装置、2-速释离合圈、3-压力开关、4-电磁阀、5-减压器、6-累加器、7-截止阀、8-返回油过滤器、9-主安全阀、10-液压动力单元、11-细长轴型工件、12-液压油箱；

101-缸体、102-缸端安全阀、103-密封套件本体、104-中心手臂、105-润滑组件、106-密封外壳、107-密封条、108-上臂、109-辊销、110-前滚子副、111-冷却芯片后卫板、112-中心滚子剥离器、113-下臂、114-枢轴销、115-后滚子副、116-平头螺丝、117-回力板、118-中央集中润滑口、119-压缩空气接口、120-排水接口；

具体实施方式

本实用新型研究典型案例之一为：

在加工过程中：

a.可移动尾架端顶尖以550kg的力量顶紧细长轴型工件11的B侧；

b.在主轴端以第二夹具伸入细长轴型工件11的A侧，以60bar液压胀紧；

c.车床在以390m/min的转速下，使用圆弧半径为0.8的刀片，以F＝0.35m/min的方式反向进给粗车细长轴型工件11毛坯中间位置即夹持装置待夹持区域；

d.夹持装置以30bar的液压夹紧力夹持细长轴型工件11毛坯；

e.圆弧半径为0.8的刀片粗车细长轴型工件11的C端；

f.主轴三爪卡盘第一夹具以25bar的压力通过液压的方式进行夹紧；

g.在主轴三爪卡盘第一夹具夹紧的状态下，保留0.6mm精车余量的条件下进行细长轴型工件11整体粗车；

h.通过变换夹持位置并在主轴三爪卡盘第一夹具松开的状态下精车细长轴型工件11，完成加工；

研究认为，在上述现有改进的细长轴加工过程中，为提高其加工精度，应根据不同的生产条件，采取不同的措施，以提高细长轴型工件11的加工精度。

这些措施包括但不限于：

1)选择合适的装夹方法：比如，将尾架顶紧力调整为280kg，此数值既不会在细长轴型工件11被切削时由于压力过小而打滑，又减少了由于顶紧力过大导致除了可能将细长轴顶弯外，还能阻碍车削时细长轴型工件11的受热伸长，导致细长轴型工件11受到轴向挤压而产生弯曲变形。将第二夹具液压胀紧力从60bar改为25bar，降低由于主轴端夹具液压压力过大，导致切削测量基准面时圆度超差问题。

2)直接减少细长轴型工件11受力变形：将车床顶尖与主轴，夹持装置的精度调整到5um以内，防止因为细长轴型工件11两端一夹一顶时由于车床同轴度过高直接导致变形。

3)采用反向切削法车削细长轴型工件11：反向切削法是指在细长轴型工件11的车削过程中，车刀由主轴卡盘向尾架方向进给，这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴型工件11受拉，消除了轴向切削力引起的弯曲变形。

4)合理地控制切削用量；切削用量选择的是否合理，对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。因此对车削细长轴型工件11时引起的变形也是不同的。a切削深度(t)在工艺系统刚度确定的前提下，随着切削深度的增大，车削时产生的切削力、切削热随之增大，引起细长轴型工件11的受力、受热变形也增大。因此在车削细长轴型工件11时，应尽量减少切削深度。b进给量(f)进给量增大会使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此细长轴型工件11的受力变形系数有所下降.如果从提高切削效率的角度来看，增大进给量比增大切削深度有利。c切削速度(v)提高切削速度有利于降低切削力。这是因为，随着切削速度的增大，切削温度提高，刀具与工件之间的摩擦力减小，细长轴型工件11的受力变形减小。但切削速度过高容易使细长轴型工件11在离心力作用下出现弯曲，破坏切削过程的平稳性，所以切削速度应控制在一定范围。

5)选择合理的刀具角度；为了减小车削细长轴型工件11产生的弯曲变形，要求车削时产生的切削力越小越好，而在刀具的几何角度中，前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。A)前角(γ)其大小直接着影响切削力、切削温度和切削功率.增大前角，可以使被切削金属层的塑性变形程度减小，切削力明显减小。增大前角可以降低切削力，所以在细长轴车削中，在保证车刀有足够强度前提下，尽量使刀具的前角增大，前角一般取γ＝13°～17°。B)主偏角(kr)其大小影响着3个切削分力的大小和比例关系。随着主偏角的增大，径向切削力明显减小，切向切削力在60°～90°时却有所增大。在60°～75°范围内，3个切削分力的比例关系比较合理。在车削细长轴型工件11时，一般采用大于60°的主偏角。C)刃倾角(λs)倾角影响着车削过程中切屑的流向、刀尖的强度及3个切削分力的比例关系。随着刃倾角的增大，径向切削力明显减小，但轴向切削力和切向切削力却有所增大。刃倾角在-10°～+10°范围内，3个切削分力的比例关系比较合理。在车削细长轴型工件11时，常采用正刃倾角0°～+10°，以使切屑流向待加工表面。

本实用新型在充分研究基础上发现，实施优化的加工方案的重要前提之一是必须改进夹持装置自身结构以及夹持装置相关连接结构。

本实用新型中，夹持装置1精度可以精确调整到5um以内，而且充分支持其他相关加工方法的改进优化。

本实用新型的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置主要与机床曲轴接触部分由一个中间支撑结构的中心手臂104和两边的两个对称分布的斜支撑结构的上臂108、下臂113组成。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：中心手臂104、上臂108和下臂113由液压系统和机械系统分别连接共同控制，其中，液压系统主要用于支持改进中心支架1快速调节。机械系统主要用于支持加工过程中对夹持装置1的微调，保证细长轴型工件11的同轴度，满足径向跳动要求。改进中心支架与液压系统连接结构如附图1所示，夹持装置1前端夹持细长轴型工件11；夹持装置1后端通过液压管线依次并联连接速释离合圈2、电磁阀4、减压器5和液压油箱12；在速释离合圈2和电磁阀4之间的回油管线上连接压力开关3；在减压器5和液压油箱12之间的回油管线上连接返回油过滤器8；在减压器5到液压油箱12之间的供油管线上依次连接主安全阀9、液压动力单元10；而且，在减压器5到液压油箱12之间的供油管线上并联旁接累加器6、截止阀7。

前述中，如附图2所示，夹持装置1包括缸体101、中心手臂104以及上臂108和下臂113；中心手臂104中部上、下侧分别通过一片回力板117向前方铰接上臂108的后端和下臂113的后端，中心手臂104后部向后方通过活塞杆连接缸体101；上臂108中部和下臂113中部分别铰接在密封外壳106上。

前述中，中心手臂104呈十字结构。

前述中，上臂108的前端和下臂113的前端分别通过辊销109安装前滚子110。

前述中，上臂108的前端面上安装冷却芯片后卫板111。

前述中，中心手臂104前端面上安装中心滚子剥离器112。

前述中，缸体101后端内侧安装缸端安全阀102。

前述中，如附图3所示，润滑组件105在密封外壳106顶部安装有包括手动润滑、中央润滑、中央润滑+空气以及中央脂润滑在内的多个连接口。

前述中，如附图4所示，夹持装置1的中部密封外壳106后侧安装中央集中润滑口118、压缩空气接口119、排水接口120。

本实用新型实施例中，返回油过滤器8的过滤网要求10μm。

本实用新型实施例中，夹持装置1的后部缸体101封装外壳表面安装控制上臂108和下臂113前进或松开的控制电路连接接口。

本实用新型实施例中，速释离合圈2包括离合圈外套和离合圈内衬，所述离合圈内衬的内侧面上设置有离合圈内齿，在其下端设置下插齿；在离合圈外套上设置有上插齿；所述离合圈外套上设置下定位齿和固定孔；在离合圈内衬的外侧面上设置有至少一个固定凸块，沿其下端设置有定位凸边、固定槽；固定孔和固定凸块一一对应，而固定槽与下定位齿一一对应。速释离合圈2在工作时灵敏迅捷，节能耐用，此外还具有结构紧凑强度大的优点。

本实用新型实施例中，累加器6是一种液压压力累加器，也是一种液压蓄能器或压力储存器，是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。

本实用新型实施例中，缸体101内部安装在密封套件103，上臂108和下臂113与密封外壳106之间安装密封条107。

优选的，密封外壳106以及回力板117通过平头螺丝116紧固安装。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置,包括缸体(101)、中心手臂(104)以及上臂(108)和下臂(113)；其特征在于，中心手臂(104)中部上、下侧分别通过一片回力板(117)向前方铰接上臂(108)的后端和下臂(113)的后端，中心手臂(104)后部向后方通过活塞杆连接缸体(101)；上臂(108)中部和下臂(113)中部分别铰接在密封外壳(106)上；中心手臂(104)呈十字结构；上臂(108)的前端和下臂(113)的前端分别通过辊销(109)安装前滚子(110)。

2.如权利要求1所述的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，其特征在于，上臂(108)的前端面上安装冷却芯片后卫板(111)。

3.如权利要求1所述的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，其特征在于，中心手臂(104)前端面上安装中心滚子剥离器(112)。

4.如权利要求1所述的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，其特征在于，缸体(101)后端内侧安装缸端安全阀(102)。

5.如权利要求1所述的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，其特征在于，润滑组件(105)在密封外壳(106)顶部安装有包括手动润滑、中央润滑、中央润滑+空气以及中央脂润滑在内的多个连接口。

6.如权利要求1所述的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，其特征在于，夹持装置(1)的中部密封外壳(106)后侧安装中央集中润滑口(118)、压缩空气接口(119)、排水接口(120)。

7.如权利要求1所述的细长轴工件车削处理抗弯曲夹持装置，其特征在于，夹持装置(1)后端通过液压管线依次并联连接速释离合圈(2)、电磁阀(4)、减压器(5)和液压油箱(12)；在速释离合圈(2)和电磁阀(4)之间的回油管线上连接压力开关(3)；在减压器(5)和液压油箱(12)之间的回油管线上连接返回油过滤器(8)；在减压器(5)到液压油箱(12)之间的供油管线上依次连接主安全阀(9)、液压动力单元(10)；而且，在减压器(5)到液压油箱(12)之间的供油管线上并联旁接累加器(6)、截止阀(7)。