CN109623458A - 适用于材料切削加工的夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于材料切削加工的夹紧装置，包括：圆形外盘、圆形摆盘、螺栓、夹持块；所述圆形外盘内设置有一个圆形内腔，圆形内腔的侧壁上沿周向设置有多个螺纹孔；所述圆形摆盘设置于圆形内腔内，多个螺栓穿过圆形内腔的侧壁上的多个螺纹孔与圆形内腔的侧壁相接触；所述圆形摆盘上设置有凹槽，所述夹持块通过凹槽与摆盘相连，摆盘的端面上沿周向设置有多个螺纹孔，多个螺栓穿过螺纹孔与外盘的圆形内腔底部相接触；所述夹持块能够夹持待加工零件。本发明解决了对多次装夹车削零件尤其是细长轴装夹的调整同心和调同轴度的难点以及加工时容易振动等关键问题。

Description

适用于材料切削加工的夹紧装置
技术领域
本发明涉及金属切削加工技术领域，具体地，涉及适用于材料切削加工的夹紧装置。
背景技术
在太赫兹成像***中光机扫描机构是整机描成像***的重要组成部分，而整个扫描机构中最为关键的是扫描镜摆动的连杆轴，它通过轴承承接着扫描镜和固定吊耳之间的运动，所以连杆轴装配和其本身的加工精度将直接影响着整个扫描机构在工作时的各个参数和整机的工作性能。这些因素都最后都直接反映在整机对目标扫描成像的质量。这其中包括：扫描镜的偏移从而导致工作时的噪声，动态实时成像的图像抖动，失真等。
而此连杆轴属于阶梯细长轴类零件，传统的制造方法主要是车削或者磨削加工而成。对于车削加工通常采用的步骤是：粗加工放余量后做尺寸稳定性和去应力等使其晶粒细化的时效处理，再进行最后的精加工，在精加工时通常是用四爪卡盘来调整工件和车床主轴的同轴度，由于普通的四爪卡盘若要调整同轴和同心度只能靠压紧和放松四个卡爪来平移工件，不能实现任意位置的摆动，这时只能结合敲击零件的方式来获得，这个过程由于四爪的夹紧为点受力在装调过程中会使得被加工件发生较大的范性变形。同时敲击零件会使得零件的表面粗糙度降低。导致最后的加工误差不能满足使用要求。
另外一种是磨削加工的方法：通常是用一端夹持在三抓卡盘上，另一端用尾椎顶针(一夹一顶)。或者是在工件的两端打顶针孔(两顶针)，这种两种加工的方式都会让零件产生共振和偏移。无论是一夹一顶或两顶针在加工过程中是两端受力，加之材料本身的内应力在加工完后，取下零件自由状态会恢复其本身的弯曲变形。再者在实际应用中，由于材料特性的关系有些材料有着非常复杂的边界条件和装夹接触非线性等各种现象。在磨削高速旋转状态下砂轮盘和工件的应力加之两顶针受力后在释放会使得工件弯曲状态不像一般的静态那样用一条弹塑性响应曲线表示，即使在放其应力应变关系需要使用应变能密度函数来描述，同时砂轮盘和工件的接触点会应变能密度函数本构模型的选取需要根据材料及模型的变形情况综合考虑。
综上所述，可见要实现一种高加工精度，高可靠细长轴的方法至关重要。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于材料切削加工的夹紧装置。
根据本发明提供的一种适用于材料切削加工的夹紧装置，包括：圆形外盘、圆形摆盘、螺栓、夹持块；
所述圆形外盘内设置有一个圆形内腔，圆形内腔的侧壁上沿周向设置有多个螺纹孔；
所述圆形摆盘设置于圆形内腔内，多个螺栓穿过圆形内腔的侧壁上的多个螺纹孔与圆形内腔的侧壁相接触；
所述圆形摆盘上设置有凹槽，所述夹持块通过凹槽与摆盘相连，摆盘的端面上沿周向设置有多个螺纹孔，多个螺栓穿过螺纹孔与外盘的圆形内腔底部相接触；
所述夹持块能够夹持待加工零件。
优选地，还包括定心螺栓；
圆形摆盘的凹槽底部还设有螺纹孔；
所述定心螺栓穿过凹槽底部的螺纹孔与夹持块相连接，实现夹持块与圆形摆盘之间固定。
优选地，所述圆形摆盘通过转动与圆形内腔的侧壁相接触的一个或多个螺栓，实现圆形摆盘径向运动。
优选地，所述圆形摆盘通过转动与外盘的圆形内腔底部相接触的一个或多个螺栓，实现圆形摆盘轴向运动或摆转。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用利权夹具夹持住工件后，通过拧动对应关系的螺栓，从而使既能使得被装夹工件平移，又能万向摆动。可以实现任意方向对零件的调整同轴和同心度，且不直接触碰零件。
2、本发明克服了传统加工过程中的应力变形，共振所造成的公差难以控制,表面粗糙度差等相关问题。
3、本发明解决了对多次装夹车削零件尤其是细长轴装夹的调整同心和调同轴度的难点以及加工时容易振动等关键问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的圆形外盘结构示意图。
图2为本发明提供的圆形摆盘结构示意图。
图3为本发明提供的夹持块结构示意图
图4为本发明提供的优选例2的装置工作状态示意图。
图5为本发明提供的优选例2的装置工作状态示意图
图6为本发明提供的适用于材料切削加工的夹紧装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图6所示，根据本发明提供的一种适用于材料切削加工的夹紧装置，包括：圆形外盘、圆形摆盘、螺栓、夹持块；
所述圆形外盘内设置有一个圆形内腔，圆形内腔的侧壁上沿周向设置有多个螺纹孔；
所述圆形摆盘设置于圆形内腔内，多个螺栓穿过圆形内腔的侧壁上的多个螺纹孔与圆形内腔的侧壁相接触；
所述圆形摆盘上设置有凹槽，所述夹持块通过凹槽与摆盘相连，摆盘的端面上沿周向设置有多个螺纹孔，多个螺栓穿过螺纹孔与外盘的圆形内腔底部相接触；
所述夹持块能够夹持待加工零件。
具体地，还包括定心螺栓；
圆形摆盘的凹槽底部还设有螺纹孔；
所述定心螺栓穿过凹槽底部的螺纹孔与夹持块相连接，实现夹持块与圆形摆盘之间固定。
具体地，所述圆形摆盘通过转动与圆形内腔的侧壁相接触的一个或多个螺栓，实现圆形摆盘径向运动。
具体地，所述圆形摆盘通过转动与外盘的圆形内腔底部相接触的一个或多个螺栓，实现圆形摆盘轴向运动或摆转。
下面根据优选例，对本发明进行更为具体地说明。
优选例1：
一种材料切削时的加工方法。其特征在于：由外盘、摆盘、螺栓、夹持块等组成的夹紧装置夹紧待加工零件，在加工回转体零件时配合使用该夹紧装置进行装调的方法。通过拧动夹紧装置上对应关系的螺栓，而不用直接触碰被加工件来实现调整其轴心线和机床主轴的轴心线重合。
外盘有一个比摆盘大的内腔，内腔侧壁上有用于调节同轴度的螺纹孔。
摆盘有与夹持块固定的凹槽，端面上有用于调节角度的螺纹孔。
夹持块可以用来夹持待加工零件，用以联接待加工零件和摆盘。
如图1所示，为外盘：材料为：1GE18NI9TI。其外圆周面有匀布的四个M6螺纹通孔。通过旋上螺栓，拧紧和放松可实现对外盘内的摆盘进行平移。
如图2所示，为摆盘：材料为TC4。结构为中心有一个深契的喇叭口，其锥度比为7:15，在端面开有两条对称的面槽，深度和槽宽比为1:1。其目的是用来消除切削时的共振。在摆盘面槽的外圈有4个匀布的M6的螺纹通孔。通过旋上螺栓，拧紧和放松对应关系的螺栓可实现摆盘整体任意方向的转动。
如图3所示，为夹持块：材料为LY12。锥长小于摆盘的圆锥体。其锥度比7:15。在端面开有两条十字交叉的深槽，故有一定的弹性。其***摆盘的契口中遂拧上定心螺栓，此时夹持块可向摆盘锥形深处运动，同时收紧端面向中心运动的同时夹持块可以向，在夹持锁紧的过程中还有一定的自定心作用。
优选例2：
一种装置装配方法：
1.将夹持块放入摆盘中拧上定心螺栓，此时螺栓不拧紧。
2.将待加工工件放入夹持块中，拧紧定心螺栓。此时工件就被牢牢地夹持住。
3.整体将摆盘和夹持块组件装入外盘中，遂锁紧外盘圆周面上的4个螺栓。
4.连同整个装置装夹在车床的三抓卡盘上。
至此完成了该装置的装配，
只需旋动对应关系的螺栓来调整被加工工件的圆跳动。便可以进行零件的加工。
在某太赫兹成像***里，其中扫描镜的摆动连杆使用的就是此种结构的细长轴。其外径设计要求是长：280mm。
具体实施步骤如下：
(1)轴粗加工后，单边预留0.125mm的余量，即
(2)做尺寸稳定性处理。具体是：将该轴放入液氮中浸泡1小时再放入真空烘箱中升温至300摄氏度并抽真空至1.0×10-5torr·l/s保持2小时，高低温循环三次后随炉冷却至常温。使其晶粒细化和去应力。
(3)将轴放入到夹持块中，再连同夹持块一起放入到摆盘中，旋紧定心螺栓，由于摆盘的锥度深度大于夹持块的外圆锥度，由此在旋动定心螺栓的过程中将夹持块的张口同时也在收紧。件工件夹持住。
(4)将上述的组件整体放入到外盘中，并旋紧外盘圆周上的螺栓，使该装置和被加工零件成为整体组件。
(5)将整体组件装夹在三爪卡盘上，旋紧卡爪锁紧。
(6)将杠杆千分表指针对准轴装夹的根部，如上图5所示，位置1,旋动外盘上的螺栓,使得具体是指位置1校调的圆周面的表面跳动度的中心和车床主轴同心。
(7)把杠杆千分表移至轴的最右端，如上图5所示，位置2，通过旋动摆盘上的螺栓调整同心度。
(8)反复6和7的步骤，最终使得整根被加工轴的轴心线和车床主轴的轴心线重合。
(9)推上用标准芯棒已经校准好的车床尾椎。夹持住工件的右端。如图4所示。
(10)装上车刀对圆，从三爪卡盘处向外切削。
(11)车削加工：主轴转速100转/分钟,刀具位移量为0.02MM/秒。第一次切削深度0.20MM，第二次切削深度0.05MM，背吃刀量指的就是上述表述的切削深度,加工到设计尺寸。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种适用于材料切削加工的夹紧装置，其特征在于，包括：圆形外盘、圆形摆盘、螺栓、夹持块；
所述圆形外盘内设置有一个圆形内腔，圆形内腔的侧壁上沿周向设置有多个螺纹孔；
所述圆形摆盘设置于圆形内腔内，多个螺栓穿过圆形内腔的侧壁上的多个螺纹孔与圆形内腔的侧壁相接触；
所述圆形摆盘上设置有凹槽，所述夹持块通过凹槽与摆盘相连，摆盘的端面上沿周向设置有多个螺纹孔，多个螺栓穿过螺纹孔与外盘的圆形内腔底部相接触；
所述夹持块能够夹持待加工零件。
2.根据权利要求1所述的适用于材料切削加工的夹紧装置，其特征在于，还包括定心螺栓；
圆形摆盘的凹槽底部还设有螺纹孔；
所述定心螺栓穿过凹槽底部的螺纹孔与夹持块相连接，实现夹持块与圆形摆盘之间固定。
3.根据权利要求2所述的适用于材料切削加工的夹紧装置，其特征在于，所述圆形摆盘通过转动与圆形内腔的侧壁相接触的一个或多个螺栓，实现圆形摆盘径向运动。
4.根据权利要求3所述的适用于材料切削加工的夹紧装置，其特征在于，所述，所述圆形摆盘通过转动与外盘的圆形内腔底部相接触的一个或多个螺栓，实现圆形摆盘轴向运动或摆转。
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