CN114042940B - 一种装夹装置及圆杆状工件的车削加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装夹装置及圆杆状工件的车削加工方法。该装夹装置用于圆杆状工件的车削加工，包括装夹部和校正部，所述装夹部包括基座和设置于所述基座上的刀架；所述校正部与所述装夹部相连，用于对所述圆杆状工件提供支撑并能够以车床主轴的轴线为基准对所述圆杆状工件进行校直；其中，所述校正部包括校正环，所述校正环包括一筒体，所述筒体用于设置所述圆杆状工件，所述圆杆状工件能够在所述筒体内围绕自身的轴线进行旋转。本发明的装夹装置，用于细长杆类工件的车削加工，能够对其进行高效的校准定位，大幅提高了车削效率。

Description

一种装夹装置及圆杆状工件的车削加工方法

技术领域

本发明涉及装夹装置，具体为一种用于车削细长圆杆类工件的装夹装置。

背景技术

在用车床加工大长径比圆杆件的过程中，为提高加工精度，需保证工件与刀具接触部位的回转中心与主轴中心重合。若工件与刀具接触部位的回转中心未处于主轴的回转中心上，就需要专用的校直装夹工装将零件进行装夹校直，使工件与刀具接触部位的回转中心处于主轴回转中心，以便完成车削加工。

现有的车削加工中，虽然在加工初始时，可以将工件与刀具接触部位的回转中心调整至主轴回转中心。然而，由于工件两端被固定支撑，两个支撑位置相距较远，随着加工的进行，在刀具的抵顶作用下，工件被加工部位易发生挠曲变形，使得需要对工件进行反复车削，降低了车削加工的效率和精度。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明一实施方式旨在提供一种装夹装置用以解决现有技术中对大长径比类圆杆状工件进行车削所存在的效率低、精度低的问题。

一方面，本发明一实施方式提供了一种装夹装置，用于圆杆状工件的车削加工，所述装夹装置包括：

装夹部，包括基座和设置于所述基座上的刀架；以及

校正部，与所述装夹部相连，用于对所述圆杆状工件提供支撑并能够以车床主轴的轴线为基准对所述圆杆状工件进行校直；

其中，所述校正部包括校正环，所述校正环包括一筒体，所述筒体用于设置所述圆杆状工件，所述圆杆状工件能够在所述筒体内围绕自身的轴线进行旋转。

根据本发明一实施方式，所述校正部包括连接部件，所述连接部件与所述装夹部相连，在所述连接部件上设置有第二通孔，所述校正环设置于所述第二通孔。

根据本发明一实施方式，所述校正环为具有第一通孔的环形筒体，所述第二通孔为台阶孔，所述校正环嵌设于所述第二通孔。

根据本发明一实施方式，所述第二通孔为圆形台阶孔，所述第一通孔和所述第二通孔具有相同的轴线。

根据本发明一实施方式，所述刀架具有用于设置刀具的连接端，沿所述校正环的轴线方向，所述连接端的投影与所述校正部的部分投影相重合。

根据本发明一实施方式，沿所述第一通孔的轴线方向，所述校正环包括第一端部，所述连接部件套设于所述第一端部的外部；所述刀具包括一刀尖顶点，所述连接端具有一刀尖位点，沿垂直于所述校正环的轴线方向，所述刀尖顶点与所述刀尖位点位于同一直线上；沿校正环的轴线方向，所述刀尖位点与所述第一端部的端面之间的距离为65～70mm。

根据本发明一实施方式，在所述基座上设置有空腔，所述刀架设置于所述空腔，所述连接端位于所述空腔的外部。

根据本发明一实施方式，所述基座包括相对设置的两个底面以及夹设于所述两个底面之间的第一侧面，所述校正部及所述空腔的开口均设置于所述第一侧面。

根据本发明一实施方式，所述基座为长方体，所述空腔平行于所述长方体的底面开设，所述第一侧面为所述长方体的一个侧面。

根据本发明一实施方式，所述校正部包括连接部件，所述连接部件设置于所述第一侧面，所述连接部件包括具有第二通孔的环形结构，所述校正环设置于所述第二通孔；所述刀架为长方体，所述刀架平行于所述环形结构。

另一方面，本发明一实施方式提供了一种圆杆状工件的车削加工方法，包括：在车削加工过程中对圆杆状工件提供垂直于其轴线方向的作用力，且沿所述圆杆状工件的轴线方向，所述作用力作用于所述圆杆状工件上的位置与车削刀具对所述圆杆状工件进行加工的位置之间的距离保持不变。

本发明一实施方式的装夹装置，用于细长圆杆类工件的车削加工，能够对其进行高效的校准定位，大幅提高了车削效率。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。其中：

图1、2为本发明一实施方式的装夹装置的立体示意图；

图3为本发明一实施方式的装夹装置的俯视图；

图4为本发明一实施方式的校正部的示意图；

图5为沿图4中A-A方向的剖面图；

附图标记说明如下：

10、工件；20、基座；30、刀架；31、刀具；41、校正环；42、连接部件。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施方式进行具体描述，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施方式一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

参照图1至5所示，本发明一实施方式提供了一种装夹装置，可设置于车床上，用于圆杆状工件(以下简称“工件”)的加工。装夹装置包括装夹部和与装夹部相连的校正部，装夹部用于与车床的刀塔相连，以使装夹装置能够在刀塔的带动下进行沿工件轴线方向的移动；校正部用于对工件10提供支撑并进行定位校正，以使作业过程中工件10的轴线能够与车床主轴的轴线保持在同一直线上。

其中，装夹部可包括基座20和设置于基座20的刀架30，用于对工件进行加工的刀具31可安装在刀架30上，装夹部可通过基座20与车床的刀塔相连。校正部包括校正环41，校正环41包括一筒体，工件10设置于筒体内并能够在车床主轴的带动下围绕自身的轴线进行旋转。

于一实施方式中，校正环41为具有一第一通孔的环形筒体，工件10可穿设于环形筒体内。

于一实施方式中，工件10穿设于校正环41的筒体内时，筒体与工件10之间存在一间隙，该间隙不大于0.3mm，即工件10的垂直于轴线方向的截面半径与第一通孔的半径差不大于0.3mm，这种间隙配合既不会影响工件10的旋转又能使其在垂直于工件10轴线的各个方向(工件10截面的径向)为工件10提供作用力，该作用力包括多个方向的力，可以是支撑力，也可以是限制其运动的束缚力。由此，使得工件10不会发生沿垂直于其轴线方向(或径向)的移动。

本发明一实施方式的装夹装置，通过校正部为工件在加工过程中提供中间支撑，提高了工件的刚性；具体而言，通过校正环41限制了工件10沿垂直于其轴线方向的Y、Z方向(参见图1至4)的移动，实现了加工过程中对于工件10的校直；同时，在进行车削加工时，工件10的X方向(轴线方向)的两端均被限制，由此实现了对工件5个自由度进行限制，从而提高了工件的同心度和直线度，进而大幅度提高了车削效率。

进一步而言，由于装夹部与校正部相连，因而校正部能够随刀具31一起移动，从而使工件10上与校正部相接的支撑位置以及刀具31的加工位置之间始终保持特定的距离，进而使车削过程中工件10的加工位置的圆心与主轴的回转中心始终位于同一水平线上，便于工件10符合同心度、直线度和公差等加工要求，避免了现有技术中存在的由于支撑位置与加工位置距离较远(跨度大)而导致的工件变形的问题。

本发明对刀具31的种类没有限定，可根据作业需要选择适宜的车刀。

于一实施方式中，圆杆状工件可以是大长径比细长杆，进一步可以为圆柱形杆状工件。

于一实施方式中，进行加工时，工件10的一端与车床的主轴相连，在主轴的带动下，工件10可在校正环41内进行围绕自身轴线的旋转，以通过刀具31对其圆周面上的不同位置进行加工。在工件10进行旋转时，校正环41不会随之旋转。

于一实施方式中，在进行加工的过程中可通过校正环41对工件10进行校直处理，使得工件10的轴线、校正环41的轴线和车床主轴的轴线位于同一水平直线上。具体而言，在车床轴线方向校正环41处于刀具31的前方，随着车削加工的进行，刀塔带动校正环41、刀架30、刀具31一起沿着车床轴线方向移动，校正环41比刀具31先接触工件10的待加工部位，因此工件10在进行加工前得到了校正环41的校正。

于一实施方式中，校正部进一步包括连接部件42，连接部件42与装夹部相连，校正环41与连接部件42之间是过盈配合，在加工过程中校正环41不会与连接部件42发生相对运动。

于一实施方式中，连接部件42具有一第二通孔，第二通孔为台阶孔，进一步地，第二通孔沿平行于其轴线方向的截面为T形，校正环41可嵌设于第二通孔的具有较大直径的孔内，即，连接部件42通过第二通孔套设于校正环41的外部。台阶孔的设置可实现校正环41的快速拆装，由此，校正环41可拆卸地设置于连接部件42上，可根据需要将具有不同直径第一通孔的校正环41设置于连接部件42上，以对不同尺寸的工件10进行加工。

于一实施方式中，连接部件42可设置于基座20上。

于一实施方式中，校正环41为一圆筒，沿第一通孔的轴线方向，校正环41具有第一端部，连接部件42套设于第一端部的外部。

于一实施方式中，第一通孔、第二通孔均可为圆孔，且两者具有相同的轴线，进一步地，校正环41、第一通孔以及第二通孔具有相同的轴线。

于一实施方式中，连接部件42包括一环形结构，第二通孔设置于该环形结构。

于一实施方式中，沿校正环41的轴线方向，连接部件42位于校正环41和刀具31之间。

于一实施方式中，第二通孔为包含两个通孔的台阶孔，校正环41嵌设于第二通孔的具有较大直径的孔内，沿校正环41的轴线方向，较小直径的孔位于校正环41和刀架30之间。

于一实施方式中，刀架30具有用于与刀具31直接相连的连接端，刀具31包括一刀尖顶点，在连接端上具有一刀尖位点(与刀尖顶点相对应的点)，刀具31设置于刀架30上后，沿垂直于校正环41的轴线方向，刀尖顶点与刀尖位点位于同一直线上。沿校正环41的轴线方向，连接端的刀尖位点与校正环41的第一端部的端面之间的距离为65～70mm。该距离也是指沿校正环41的轴线方向校正环41的面对刀具31的端部的端面到刀尖顶点的距离，这一跨度远远小于细长圆杆工件的总长，进而提高了工件10的刚性并降低了工件10由于受刀具产生的径向力和两端面顶尖轴向挤压力产生的挠性形变。

另外，连接端与第一端部之间距离的设置，使得在加工过程中，刀具31在工件10上的加工位置(接触位置)与校正环41提供给工件10的支撑位置不会相差太远，进一步避免了由于刀具31的加工导致的工件10上加工位置的回转中心偏离车床主轴轴线，进而工件10沿径向发生变形，从而直线度降低的问题。

于一实施方式中，在基座20上开设有一空腔，刀架30可设置于该空腔内，连接端位于空腔之外，邻近校正环41的轴线。

于一实施方式中，刀具31与刀架30之间通过齿轮齿条传动机构(图中未视)相连，通过调整刀架30上的齿轮即可控制刀具31沿工件10径向的移动，进而改变刀具31的加工位置。

于一实施方式中，基座20包括一第一侧面，校正部及刀架30均位于第一侧面的外侧，即，第一侧面的远离基座20的一侧。进一步地，校正部及空腔的开口均可设置于第一侧面。

于一实施方式中，连接部件42设置于基座20的第一侧面。

于一实施方式中，沿校正环41的轴线方向，刀架30的连接端的投影与校正部41的部分投影相重合。

于一实施方式中，基座20包括相对设置的两个底面，第一侧面夹设于两个底面之间，第一侧面可以为凹陷的弧形面；连接部件42设置于该弧形面，该弧形面的形状与连接部件42的环形结构相匹配。

于一实施方式中，基座20可为一长方体，空腔平行于长方体的底面，第一侧面为长方体的一个侧面。

于一实施方式中，刀具31可设置于刀架30上距离校正环41最近的位置。例如，刀架30呈长方条形，刀具31可设置于距离连接部件42较近的顶点附近。

于一实施方式中，刀架30为长方体，平行于连接部件42的环形结构设置。

于一实施方式中，刀塔可通过夹钳夹持基座20，以带动装夹装置进行沿工件10轴线方向的移动。

本发明一实施方式进一步提供了一种杆状工件的车削加工方法，包括：在车削加工过程中对圆杆状工件提供垂直于其轴线方向的作用力，且沿杆状工件的轴线方向，作用力作用于圆杆状工件上的位置与车削刀具对圆杆状工件进行加工的位置之间的距离保持不变。

于一实施方式中，作用力作用于圆杆状工件上的位置与车削刀具对圆杆状工件进行加工的位置之间的距离为65～70mm。

以下，结合具体实施例及附图对本发明一实施方式的装夹装置及其使用进行进一步说明。

实施例

一种装夹装置，包括装夹部和与装夹部相连的校正部，装夹部包括基座20和设置于基座20的刀架30，刀具31安装在刀架30上。基座20为一长方体，该长方体包括一第一侧面，第一侧面为凹陷的弧形面，在长方体内开设有一空腔，该空腔的开口设置于第一侧面；刀架30通过该开口设置于基座20的空腔内，其设置刀具31的一端位于基座20的外部；在空腔内还设置有与刀架30相连的齿轮齿条传动机构。

校正部包括校正环41和连接部件42，校正环41为一圆筒，在圆筒内形成有圆形的第一通孔；连接部件42设置于基座20的第一侧面；连接部件42具有一第二通孔，第二通孔为台阶孔，第二通孔沿平行于其轴线方向的截面为T形；校正环41嵌设于第二通孔的具有较大直径的孔内，校正环41和连接部件42为过盈配合。沿校正环41的轴线方向，校正环41的面对刀具31的端部的端面到刀具31的刀尖顶点的距离为65mm。

作业时，将基座20连接于车床的刀塔上，工件10穿入校正环41内，工件10与校正环41的内壁之间存在0.2mm的间隙，工件10的一端与车床的主轴相连。刀塔带动基座20沿工件10的轴线方向移动，同时工件10随车床主轴转动，校正环41先到达工件10的加工位置，校正环41的支撑力起到校直作用，随后，刀具31到达上述加工位置进行加工作业。

本发明一实施方式的装夹装置，在进行工件10的车削加工作业时，可先通过校正部对工件10进行校准定位，使工件10的轴线、校正环41的轴线与车床主轴的轴线位于同一水平线上。再通过将刀架30在基座20的空腔内沿垂直于工件10轴线方向的移动来调整刀具31沿工件10径向的位置，以确定刀具31在工件10上的作业位置。在主轴的带动下，工件10围绕其轴线旋转，刀塔带动装夹装置沿工件10的轴线方向移动，刀具31和校正环41随之移动。

随着工件10的转动、装夹装置的移动，刀具31对工件10的不同部位进行车削作业，且在作业过程中，校正环41提供给工件10的支撑位置与刀具31之间的距离较小且始终保持不变，减小了作业跨度，实现了加工过程中对工件10的校直，提高了工件10的直线度。同时，无论在静止还是运动状态下，都能使工件10的轴线、校正环41的轴线和主轴的轴线位于同一水平线上。

本发明一实施方式的装夹装置，定位准确、校正精度高、结构简单可靠。

本发明一实施方式的装夹装置，能够使工件的轴线在校直和车削过程中位于同一水平线上，满足同心度和直线度的加工要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种装夹装置，用于圆杆状工件的车削加工，所述装夹装置包括：

装夹部，包括基座和设置于所述基座上的刀架；以及

校正部，与所述装夹部相连，用于对所述圆杆状工件提供支撑并能够以车床主轴的轴线为基准对所述圆杆状工件进行校直；

其中，所述校正部包括校正环，所述校正环包括一筒体，所述筒体用于设置所述圆杆状工件，所述圆杆状工件能够在所述筒体内围绕自身的轴线进行旋转。

2.根据权利要求1所述的装夹装置，其中，所述校正部包括连接部件，所述连接部件与所述装夹部相连，在所述连接部件上设置有第二通孔，所述校正环设置于所述第二通孔。

3.根据权利要求2所述的装夹装置，其中，所述校正环为具有第一通孔的环形筒体，所述第二通孔为台阶孔，所述校正环嵌设于所述第二通孔；

和/或，所述第二通孔为圆形台阶孔，所述第一通孔和所述第二通孔具有相同的轴线。

4.根据权利要求3所述的装夹装置，其中，所述刀架具有用于设置刀具的连接端，沿所述校正环的轴线方向，所述连接端的投影与所述校正部的部分投影相重合。

5.根据权利要求4所述的装夹装置，其中，沿所述第一通孔的轴线方向，所述校正环包括第一端部，所述连接部件套设于所述第一端部的外部；所述刀具包括一刀尖顶点，所述连接端具有一刀尖位点，沿垂直于所述校正环的轴线方向，所述刀尖顶点与所述刀尖位点位于同一直线上；

沿所述校正环的轴线方向，所述刀尖位点与所述第一端部的端面之间的距离为65～70mm。

6.根据权利要求4所述的装夹装置，其中，在所述基座上设置有空腔，所述刀架设置于所述空腔，所述连接端位于所述空腔的外部。

7.根据权利要求6所述的装夹装置，其中，所述基座包括相对设置的两个底面以及夹设于所述两个底面之间的第一侧面，所述校正部及所述空腔的开口均设置于所述第一侧面。

8.根据权利要求7所述的装夹装置，其中，所述基座为长方体，所述空腔平行于所述长方体的底面开设，所述第一侧面为所述长方体的一个侧面。

9.根据权利要求7所述的装夹装置，其中，所述校正部包括连接部件，所述连接部件设置于所述第一侧面，所述连接部件包括具有第二通孔的环形结构，所述校正环设置于所述第二通孔；所述刀架为长方体，所述刀架平行于所述环形结构。

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