CN218575019U

CN218575019U - 一种软芯轴夹具

Info

Publication number: CN218575019U
Application number: CN202222379739.0U
Authority: CN
Inventors: 杨锋; 袁康; 周亚军; 周文虎; 安丰强; 陈金玉; 薛景云
Original assignee: Shanxi Pingyang Industry Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanxi Pingyang Industry Machinery Co Ltd
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2032-09-08

Abstract

本实用新型涉及薄壁衬套、轴套等零件加工的辅助用具，具体为一种能够提高薄壁衬套、轴套装夹精度的软芯轴夹具。解决了目前薄壁衬套、轴套类零件的加工中用到的夹具影响工件加工圆度、同轴度加工完成后拆卸不便的技术问题。一种软芯轴夹具，由夹具体、涨套、垫片、螺钉组成；所述夹具体为轴状结构，轴状结构的中部设有一个限位圆台，位于限位圆台一侧的夹具体呈圆柱状结构，位于限位圆台另一侧的夹具体的外径呈由限位圆台向外侧收缩的锥形结构；锥形结构端面中心沿轴向开有与螺钉相配的螺孔；所述涨套内腔截面呈与锥形结构相配合的锥形；涨套侧壁上开有一条贯穿涨套前后的切口；垫片中心也开有螺孔；锥形结构和涨套内腔的锥度均为14度。

Description

一种软芯轴夹具

技术领域

本实用新型涉及薄壁衬套、轴套等零件加工的辅助用具，具体为一种能够提高薄壁衬套、轴套装夹精度的软芯轴夹具。

背景技术

薄壁衬套、轴套类零件的精度高、壁薄，内外圆的同轴度精度高，外圆的圆度、圆柱度精度高，加工外圆通用方法是采用芯轴夹具定位、装夹。衬套、轴套一般回转直径为φ10mm~φ80mm，壁厚一般为1 mm~5 mm，内外圆同轴度、外圆圆度、圆柱度精度等形位精度高达4级，外圆尺寸精度高达IT5 ~ IT6级。

目前，使用的芯轴夹具有淬火小锥度芯轴、淬火弹性芯轴，这两种芯轴的硬度高，习惯也叫硬芯轴。这两种夹具，由于其结构上的缺陷，导致其使用中存在精度低、变形大，同时易划伤工件表面，加工后工件变形大，难以满足高精度衬套、轴套设计精度要求（夹具设计精度一般为产品精度的1/5～1/3），给产品加工质量的稳定性和可靠性带来隐患。

具体而言，目前使用淬火小锥度芯轴、淬火弹性芯轴定位、夹紧的方法加工高精度薄壁衬套、轴套类零件存在以下几点不足。

1）、使用淬火弹性芯轴存在的不足为：淬火弹性芯轴配备的涨套经过淬火后，涨套本身的变形较大、涨套存在壁厚不均匀现象，同时涨套弹簧弹力大，装夹高精度薄壁衬套类零件时会使薄壁衬套产生变形，出现椭圆的现象，致使加工的衬套外圆的圆度、柱度差。

2）、使用淬火小锥度芯轴定位、夹紧，加工后需用紫铜棒或橡胶锤敲击才能拆卸下工件，敲击会造成衬套类零件变形、易碰伤零件。

为提高衬套、轴套的加工精度，保证质量稳定性，提高加工效率，研究新的芯轴夹具非常必要，应积极推广设计应用软芯轴夹具。

发明内容

本实用新型为解决目前薄壁衬套、轴套类零件的加工中用到的夹具影响工件加工圆度、加工完成后拆卸不便的技术问题，提供一种软芯轴夹具。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种软芯轴夹具，由夹具体、涨套、垫片、螺钉组成；所述夹具体为轴状结构，轴状结构的中部设有一个限位圆台，位于限位圆台一侧的夹具体呈圆柱状结构，位于限位圆台另一侧的夹具体的外径呈由限位圆台向外侧收缩的锥形结构；锥形结构端面中心沿轴向开有与螺钉相配的螺孔；所述涨套内腔截面呈与锥形结构相配合的锥形；涨套侧壁上开有一条贯穿涨套前后的切口；所述垫片外径大于涨套小口径一侧的内径且小于涨套外径，垫片中心也开有螺孔；锥形结构和涨套内腔的锥度均为14度。

本实用新型采用夹具体、涨套、垫片以及螺钉，使用时涨套套在夹具体的锥形结构一侧，涨套由于开有一个切口，套在夹具体上之后，垫片装在涨套外侧的一端，然后将螺钉穿过垫片之后拧入夹具体的螺孔内，将涨套顶住，并将待加工的衬套、轴套套在涨套外侧。通过转动螺钉调整涨套与待加工衬套之间的夹紧力，衬套外圆上用千分表实时检测，表跳值约0.001-0.003 mm，即为夹紧，停止拧螺钉。涨套开有一个切口，减弱了其弹力，装夹过程中能够有效避免薄壁衬套产生变形从而出现椭圆的现象，提高了加工衬套外圆的圆度、同轴度。同时由于涨套上开有一个切口，在工件加工完成后，也能够较容易的从涨套上取下。涨套与夹具体采用较小的锥角，在保证涨套强度的同时，确保了定位精度，且拆卸更加方便。

另外，涨套上开有切口，留出一定的形变裕量，涨套经过加工完成后外形变化较小，有效减轻了壁厚不均匀的现象。

通过设计软芯轴夹具，可以实现以下效果：

1）本实用新型所述软芯轴夹具的涨套变形小，在装夹工件后工件变形极小，同时不划伤工件表面。

2）软芯轴的夹具体与涨套的配合锥面为14°，定位精度高，装拆方便。

3）应用软芯夹具可加工精度更高的衬套、轴套类零件。加工后内外圆同轴度、外圆圆柱度、圆度可达到4级，加工后零件变形小，加工效率高。

附图说明

图1某薄壁衬套结构示意图。

图2 软芯轴夹具结构示意图。

图3夹具体的结构示意图。

图4涨套结构示意图。

图5为图4的侧视图。

1-夹具体，2-涨套，3-垫片，4-螺钉，11-限位圆台，21-切口。

具体实施方式

公司批产某系列产品中的衬套如图1，该零件的材料为沉淀硬化型不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb，零件硬度要求为HRC38~43，结构为多台阶、有径向环形槽、壁薄，内孔的圆柱度为0.011 mm、外圆的圆柱度为0.011 mm、圆度为0.011 mm、内外圆的同轴度为φ0.015mm，外圆尺寸精度高达IT5，衬套台阶的轴向台阶尺寸精度为IT6，表面粗糙度为0.8um。现有的淬火弹性芯轴安装后，存在芯轴与机床主轴不同心，特别是目前所有的数控车床、数控外圆磨床主轴孔中没有设计莫氏锥孔、一般也没有花盘，芯轴安装于三爪或四爪上，安装后无法消除芯轴与机床主轴的同轴度误差，加工零件后，存在外圆对内孔的同轴度误差大。而使用淬火小锥度芯轴时，要求基准内孔的尺寸精度、圆度、圆柱度的精度很高，否则会出现每次装夹后的状态不一致，加工后会出现端面对内孔的端跳动较大。

精加工该衬套使用新设计的软芯轴夹具，夹具结构图如图2-5所示。

本实用新型设计软芯轴夹具。软芯轴夹具由夹具体1、涨套2、垫片3、螺钉4组成，如图2-5所示。

1）夹具体1材料采用40Cr，热处理（调质）硬度为HRC32~HRC38，具有好的机械性能，且夹具安装于车（磨）床后，可通过修正夹具体与涨套配合的锥面，使夹具与车（磨）床主轴的同轴度实际误差为0，该措施消除了夹具与机床不同心带来的误差。

2）涨套2材料采用黄铜H62或其它有色金属等低于工件材料硬度，具有好的机械性能，涨套变形小，涨套耐磨性高，在装夹高精度薄壁衬套类零件时一方面使工件变形极小，另一方面不宜划伤工件。

3）夹具体1的锥面与涨套2的配合锥面为14°，定位精度高，装拆方便。即夹具体的锥面按涨套锥面配合加工，配合面贴合度高，既定心又不自锁，定位精度高，使得既定位可靠又装拆工件方便。

4）选用涨套外径与被加工衬套、轴套零件内孔间隙小于0.005mm，可加工同轴度高的零件。可根据被加工零件同轴度精度要求，选用涨套不同的外径。

5）夹具体1、涨套2、被加工零件安装后，用垫片3、螺钉4定位、夹紧。垫片3的两端面的平行度一般不大于0.03mm，可根据实际被加工零件的精度确定垫片3两端面的平行度要求。螺钉4采用淬火热处理，应选用机械性能高的金属材料，螺钉夹紧力不能过大。垫片一般选用铜合金；螺钉选用不锈钢。

6）所述切口21宽度为2mm，在工件加工完成后，能够较容易的从涨套上取下。限位圆台11外径为56mm，圆柱状结构外径为46mm，长度为34mm；锥形结构长度为49mm，夹具体1长度为94mm；涨套2外径为46mm，长度为41mm；夹具体1螺孔螺纹部分长度为25mm。

具体夹具使用过程及加工衬套结果如下：

1）软芯轴体（通过圆柱状结构）安装到车床卡盘，打表找正夹具体锥面，表跳至值不大于0.02 mm，夹紧夹具体。然后修正夹具体锥面14°，14°锥面实际按涨套的实际锥面配加工，加工后夹具体锥面与涨套贴合度高大95%，修正后夹具体配合面后，夹具体中心与车机床主轴中心误差为0。

2）根据被加工衬套内孔实际尺寸选涨套，选择涨套外径与衬套内径间隙不大于0.005 mm。然后把涨套、衬套安装到夹具体上，用垫片、螺钉定位、夹紧。夹紧力应小，实际是在拧紧螺钉过程中，衬套外圆上用千分表实时检测，表跳值约0.001-0.003 mm，即为夹紧，停止拧螺钉。

3）加紧后在数控车床上加工衬套。

4）加工，经三坐标计量，衬套外圆的圆度为0.003mm，外圆的圆柱度为0.004 mm，外圆对内孔的同轴度为φ0.004 mm。

本实用新型设计的软芯轴夹具，实现装夹后软芯轴夹具中心与机床主轴同轴度误差为0，即软芯轴安装到车（磨）床后，可消除芯轴与机床主轴的同轴度误差。

Claims

1.一种软芯轴夹具，其特征在于，由夹具体（1）、涨套（2）、垫片（3）、螺钉（4）组成；所述夹具体（1）为轴状结构，轴状结构的中部设有一个限位圆台（11），位于限位圆台（11）一侧的夹具体（1）呈圆柱状结构，位于限位圆台（11）另一侧的夹具体（1）的外径呈由限位圆台（11）向外侧收缩的锥形结构；锥形结构端面中心沿轴向开有与螺钉（4）相配的螺孔；所述涨套（2）内腔截面呈与锥形结构相配合的锥形；涨套（2）侧壁上开有一条贯穿涨套（2）前后的切口（21）；所述垫片（3）外径大于涨套（2）小口径一侧的内径且小于涨套（2）外径，垫片（3）中心也开有螺孔；锥形结构和涨套（2）内腔的锥度均为14度。

2.如权利要求1所述的一种软芯轴夹具，其特征在于，夹具体（1）材料采用40Cr制成，硬度为HRC32~HRC38。

3.如权利要求1或2所述的一种软芯轴夹具，其特征在于，涨套（2）采用黄铜H62制成。

4.如权利要求1或2所述的一种软芯轴夹具，其特征在于，所述切口（21）宽度为2mm。

5.如权利要求4所述的一种软芯轴夹具，其特征在于，限位圆台（11）外径为56mm，圆柱状结构外径为46mm，长度为34mm；锥形结构长度为49mm，夹具体（1）长度为94mm；涨套（2）外径为46mm，长度为41mm；夹具体（1）螺孔螺纹部分长度为25mm。

6.如权利要求4所述的一种软芯轴夹具，其特征在于，垫片（3）的两端面的平行度不大于0.03mm。