一种锥环自定心装置的制作方法

1.本发明属于机床夹具技术领域，具体涉及一种锥环自定心装置。


背景技术：

2.当工件加工面以中心要素，如轴线、中心平面等为工序基准时，为了使基准重合以减少定位误差，需采用定心夹紧机构。定心夹紧机构能保证工件的对称线、对称面在夹紧过程中始终处于准确固定位置。
3.锥环结构如图1所示，在钻孔
①⑥
时对加工的孔有
②③④⑤
位置度与对称度要求。锥环在铣削钻孔加工时，采用的定心夹紧机构如图2所示，包括底板11、与底板11通过连接螺钉13固定连接的定位底座12、套设于定位底座12上的定位轴15、压置于定位轴15上的以及用于压紧开口压板16的压紧螺钉17，待加工产品14放置于定位底座12上，采用内锥面定位且同时涨内锥的定位压紧方式进行加工。该方式虽说能达到内锥定位的效果，但是由于内锥面是精加工面，在此加工过程中，往往会使内锥产生压伤，磕碰；并且操作者在装夹待加工锥环时无法掌握压紧力，因此在夹紧时，若使用的力过大会导致待加工锥环挤压变形，从而使待加工锥环在加工完成取下时出现回弹，尺寸跑偏，并且很难取下，甚至需要通过敲击的方式取下，工装定位极易受损失去定位作用，敲击还增加产品磕碰的风险。但在夹紧时如果用力过小待加工锥环夹不紧，定位不准，在加工受力时待加工锥环移动，会导致最终加工出来的产品不合格甚至报废，合格率大大降低，成本增加。
4.综上所述，现有的锥环定心装夹方式存在以下缺陷：
①
工装压紧易压伤产品锥面，使产品报废；
②
不易装夹和取下产品，在夹紧时加紧力度受操作者影响大；取下时需使用敲击的方式才能取下，影响效率；
③
压紧和定位一体容易使工装磨损，磕碰失去定位作用，工装失效，加工的产品达不到质量要求；
④
夹紧力大小全靠操作者经验，人为因素影响大，合格率很难保证。
5.因此，开发一种在保护内锥面不受压伤的同时又能使用内锥面定位，以保证达到质量要求的锥环铣削钻孔定心夹紧机构，对于提高锥环生产加工效率具有重要意义。


技术实现要素：

6.针对现有技术中锥环铣削钻孔时定心装夹方式存在的加工效率低、合格率难以保证等技术问题，本发明的目的旨在提供一种锥环铣削钻孔自定心装置，该自定心装置具有内锥面保护防压伤、凸键自定心等功能，可实现多基准定位功能，装夹简单方便，能极大提高加工效率及产品合格率。
7.为达到上述目的，本发明提供的一种锥环铣削钻孔自定心装置，包括基座单元、锥面定位单元以及凸键定位单元；
8.所述基座单元包括连接板、与连接板固定连接的定位底座、定位芯轴；所述定位底座包括底座本体；底座本体顶面沿外边缘开有多个凹槽，用于容置待加工锥环凸键，至少一个凹槽为上下贯通的上小下大的台阶孔，其中下部的孔为导向槽井，台阶孔侧部设置有上
下贯通的开口；定位芯轴设置在底座本体中部的通孔内；
9.所述锥面定位单元包括设置在定位底座上部从下往上依次套设在定位芯轴上的定位涨芯、压板ⅰ，定位销从上至下依次穿过压板ⅰ、定位涨芯、底座本体；定位涨芯和压板ⅰ之间设置弹性限位组件，用于调节定位涨芯的位置，压板ⅰ上部设置与定位芯轴固连的压板组件；
10.所述凸键定位单元包括从上至下依次安装于导向槽井内的定位块、弹性部件和挡块；挡块与底座本体固连；定位块通过弹性部件与挡块弹性连接；
11.上述锥环铣削钻孔自定心装置，定位涨芯主要用于对待加工锥环内锥面施以压力以实现锥面定位，因此定位涨芯的形状尺寸与锥环的内锥面形状尺寸相适配。压板ⅰ主要用于压住待加工锥环端面，因而其尺寸应大于锥环内锥直径。本发明提供的锥环铣削钻孔自定心装置，待加工锥环在铣削钻孔时，可分别进行端面定位、锥面定位以及凸键定位，具体如下：
12.端面定位：以待加工锥环的小端为定位基准，以定位底座作为基准定位面，将待加工锥环安放于定位底座上以实现端面定位；
13.锥面定位：通过调节组件使定位涨芯对待加工锥环内锥面施以压力大小的调节，以实现锥面定位，压板组件压紧压板ⅰ，压板ⅰ压住待加工锥环大端从而压紧整个待加工锥环，如此可避免依靠操作者经验来施加夹紧力，有效的防止用力过大导致的压伤以及对产品的挤压变形；
14.凸键定位：由包括定位块、弹簧ⅱ和挡块所组成的凸键定位单元，通过弹簧ⅱ的伸缩使定位块可沿导向槽井上下移动，待加工锥环的凸键放入定位槽后，对应于设有凸键定位单元位置处的凸键，其两侧接触定位块后受定位涨芯的压力从而实现凸键自动定心。因每件锥环产品的凸键宽度存在不一致性，采用可滑动定位块自动定心的设计，可以有效保证待加工锥环的位置度。
15.上述锥环铣削钻孔自定心装置，所述弹性限位组件主要用于调节定位涨芯的位置，实现待加工锥环的定位，其优选包括弹簧ⅰ、限位螺钉，所述定位涨芯、压板ⅰ相对面上的相对位置处分别开设有槽口ⅰ、槽口ⅱ，所述弹簧ⅰ安装于槽口ⅰ、槽口ⅱ内且套设在限位螺钉上。限位螺钉可以调节弹簧的压缩量，从而调节定位涨芯对代加工产品施加的压力，可以避免压力过大压伤产品。
16.上述锥环铣削钻孔自定心装置，所述压板组件主要用于压紧压板ⅰ以进一步锁紧待加工锥环。压板组件优选包括设置在设置于压板ⅰ上部的压板ⅱ，压板ⅱ通过压紧螺钉与定位芯轴连接。
17.上述锥环铣削钻孔自定心装置，所述定位块和挡块相对面上的相对位置处分别开设有槽口ⅲ、槽口ⅳ，所述弹簧ⅱ的两端分别与槽口ⅲ、槽口ⅳ连接。
18.上述锥环铣削钻孔自定心装置，所述定位块的上端部优选开设有楔形槽口。可更好地保证凸键与定位块的接触稳定性。
19.上述锥环铣削钻孔自定心装置，所述底座本体中部的通孔为台阶孔，定位芯轴与台阶孔形状相适配。
20.本发明的锥环铣削钻孔自定心装置，定位涨芯主要用于实现整个装置的中心轴线定位。
21.上述锥环铣削钻孔自定心装置，定位销的作用是连接压板ⅰ和底座本体，因此定位销直接穿过定位涨芯，两端分别与压板ⅰ和底座本体连接。优选定位销的下端部与底座本体过盈配合。定位销的上端部与压板ⅰ滑动连接，压板ⅰ可沿定位销移动。
22.上述锥环铣削钻孔自定心装置，所述连接板与定位芯轴通过螺钉ⅰ固定连接。所述连接板与定位底座通过螺钉ⅱ固定连接。所述挡块与定位底座通过螺钉ⅲ固定连接。螺钉为可拆卸连接，因而更便于装置的安装拆卸。
23.与现有技术相较，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
24.(1)本发明提供的锥环铣削钻孔自定心装置，包括基座单元、锥面定位单元以及凸键定位单元，其通过定位基座实现锥环端面定位，通过锥面定位单元实现锥面定位，通过凸键定位单元实现锥环凸键定位，如此同时满足多基准定位，有效保证待加工锥环的加工位置度与对称度，达到产品质量要求，提升产品合格率。
25.(2)本发明提供的锥环铣削钻孔自定心装置，具有防装夹变形以及锥面保护功能，通过调整限位螺钉对定位涨芯和压板ⅰ的固定长度以调节弹簧ⅰ的压缩量，通过弹簧的弹力实现定位涨芯的定位，从而对待加工锥环内锥面的压力大小的调节以实现锥面定位，再旋拧压紧螺钉压住压板ⅱ，压板ⅱ下压时，压板ⅰ会下移，直到接触到产品为止,通过压板ⅱ压紧压板ⅰ，压板ⅰ压住待加工锥环大端,从而压紧整个待加工锥环，如此可避免依靠操作者经验来施加夹紧力，有效的防止用力过大导致的压伤以及对产品的挤压变形。
26.(3)本发明提供的锥环铣削钻孔自定心装置，由包括定位块、弹簧ⅱ和挡块所组成的凸键定位单元，通过弹簧ⅱ的伸缩使定位块可沿导向槽井上下移动，待加工锥环的凸键放入定位槽后，对应于设有凸键定位单元位置处的凸键，其两侧接触定位块后受定位涨芯的压力从而实现凸键自动定心，不需要找正，适用于量产。
27.(4)本发明提供的锥环铣削钻孔自定心装置，整体而言，装夹简单方便，可有效防止装夹变形，在保护内锥面不受压伤的同时，又能使用内锥面定位，可实现锥环的量产加工，具备产业化前景，值得进行推广应用。
附图说明
28.图1是锥环结构以及加工位置度示意图，其中图(a)为锥环侧视图，图(b)为图(a)中a视图，图(c)为锥环主视图，图(d)为图(c)中b视图；
29.图2是现有锥环铣削钻孔加工定位压紧方式示意图；
30.图3是本发明锥环铣削钻孔自定心装置的剖视图；
31.图4是本发明锥环铣削钻孔自定心装置的侧面示意图；
32.图5是本发明锥环铣削钻孔自定心装置的俯视示意图；
33.图6是定位底座示意图，其中图(a)为主视图，图(b)为图(a)的俯视图，图(c)为图(a)的仰视图；
34.图7是定位涨芯示意图，其中图(a)为主视图，图(b)为图(a)的a-a剖视图；
具体实施方式
35.以将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领
域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明。
36.本实施例提供的一种锥环铣削钻孔自定心装置，如图3-5所示，包括基座单元、锥面定位单元以及凸键定位单元。
37.基座单元包括连接板21、定位底座22以及定位芯轴23。
38.连接板21通过螺钉与加工中心工作台连接，以及通过螺钉ⅱ215与定位底座22固连。
39.如图6，定位底座22包括底座本体，底座本体顶面沿外边缘开有9个凹槽，其中一个凹槽为上下贯通的上小下大的台阶孔219，台阶孔下部的孔为导向槽井220，台阶孔侧部设置有上下贯通的开口。底座本体中部设置有通孔，通孔内安装有定位芯轴，定位芯轴通过螺钉ⅰ214与连接板21固定连接。
40.锥面定位单元包括定位涨芯24、压板ⅰ25、弹性限位组件、压板组件以及定位销210。
41.弹性限位组件包括弹簧ⅰ27、限位螺钉28，压板组件包括压板ⅱ26、压紧螺钉29。
42.定位涨芯24主要用于对待加工锥环31内锥面施以压力以实现锥面定位，定位涨芯24的外侧形状尺寸与锥环的内锥面形状尺寸相适配。压板ⅰ25主要用于压住待加工锥环31端面，定位涨芯24、压板ⅰ25从下往上依次套设在定位芯轴上，压板ⅰ上部设置压板ⅱ26，压板ⅱ通过压紧螺钉29与定位芯轴连接。如图7，定位涨芯24上开设有用于穿过定位销210的通孔218，定位销210从上至下依次穿过压板ⅰ、定位涨芯、底座本体，定位销210的下端部与底座本体过盈配合。定位销210的上端部与压板ⅰ25滑动连接。定位涨芯24和压板ⅰ25通过弹性限位组件相连接，定位涨芯24、压板ⅰ25相对面上的相对位置处分别开设有槽口ⅰ217、槽口ⅱ，弹簧ⅰ27呈压缩状态安装于槽口ⅰ、槽口ⅱ内且套设在限位螺钉28上。
43.凸键定位单元包括定位块211、弹簧ⅱ212和挡块213。定位块211、弹簧ⅱ212和挡块213从上至下依次安装于导向槽井220内。定位块211和挡块213相对面上的相对位置处分别开设有槽口ⅲ、槽口ⅳ，弹簧ⅱ212的两端分别与槽口ⅲ、槽口ⅳ连接。挡块213与底座本体通过螺钉ⅲ216固定连接，定位块通过与挡块连接的弹簧，可以在导向槽井里面上下浮动。定位块211的上端部开设有楔形槽口，待加工锥环31的凸键穿过台阶孔与定位块211楔形槽口抵接，提高了接触的稳定性。
44.本实施例提供的锥环铣削钻孔自定心装置，待加工锥环31在铣削钻孔时，可分别进行端面定位、锥面定位以及凸键定位，具体如下：
45.端面定位：以待加工锥环31的小端为定位基准，以定位底座22作为基准定位面，将待加工锥环31安放于定位底座22上以实现端面定位；
46.锥面定位：通过调整限位螺钉28对定位涨芯24和压板ⅰ25的固定长度以调节弹簧ⅰ27的压缩量，通过弹簧的弹力实现定位涨芯24的定位，从而对待加工锥环31内锥面的压力大小的调节以实现锥面定位，再旋拧压紧螺钉29压住压板ⅱ26，再通过压板ⅱ26压紧压板ⅰ25，压板ⅰ25压住待加工锥环31大端从而压紧整个待加工锥环31，如此可避免依靠操作者经验来施加夹紧力，有效的防止用力过大导致的压伤以及对产品的挤压变形；
47.凸键定位：由包括定位块211、弹簧ⅱ212和挡块213所组成的凸键定位单元，通过弹簧ⅱ212的伸缩使定位块211可沿导向槽井上下移动，待加工锥环31的凸键放入台阶孔
后，压板ⅱ26施力的过程中，凸键两侧接触定位块211楔形槽口，使定位块下移，受定位涨芯24的压力从而实现凸键自动定心。因每件锥环产品的凸键宽度存在不一致性，采用可滑动定位块211自动定心的设计，可以有效保证待加工锥环31的位置度。
48.综上所述，本发明提供的锥环铣削钻孔自定心装置，是一种锥环铣削钻孔时内锥凸键端面定位夹具，具有内锥保护防压伤，凸键自定心功能，可实现多基准定位功能，能大大提高产品质量。该装置能同时满足多基准定位，具有防装夹变形以及锥面保护功能，达到产品质量要求；可实现待加工产品自定心，不需要找正，适用于量产；整体装夹方式简单方便，减少了操作者技术经验的影响，较现有技术极大地提高了产品合格率。
49.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。