内轴固定工装与内轴双顶尖装夹固定加工方法与流程

1.本发明属于轴系装置加工技术领域，更具体地说，特别涉及一种内轴固定工装以及一种内轴双顶尖装夹固定加工方法。


背景技术：

2.在机械加工领域中，典型的对转组件结构包括内轴支架组件和外转子前端盖组件，内轴支架组件和外转子前端盖组件是两种典型的轴系组件，也是整个电机传递动力的关键结构之一。
3.内轴支架组件包括有内轴、内转子支架以及衬套，内轴与内转子支架、衬套为过渡配合，并通过两个平键装配而成。由于公差配合紧，对内轴上键槽加工精度要求较高(公差在0.025mm以下)。
4.在现有技术中，对于内轴支架组件的传统加工工艺如下：对内轴的外圆加工完成后(精修后)，加工中心对内轴进行找正，内轴的径向公差小于0.01mm，之后再进行键槽的铣削加工成型。
5.传统加工方式存在找正时间长，加工尺寸精度难以保证，影响装配要求等缺陷。


技术实现要素：

6.(一)技术问题
7.综上所述，如何提高内轴支架组件中内轴的加工精度，同时还能够有效缩短内轴找正时长，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
8.(二)技术方案
9.本发明提供了一种内轴固定工装，该内轴固定工装包括：
10.工装主体，所述工装主体具有定位环，所述定位环包括有两条对称设置的、用于与待固定的内轴接触的定位斜面，两个所述定位斜面形成v型结构，于所述工装主体上设置有定位螺栓，所述定位螺栓与所述工装主体螺纹连接，所述定位螺栓的一端为夹紧端，所述夹紧端可穿过所述工装主体并穿入到所述定位环中、用于与待固定的内轴接触并对待固定的内轴进行夹紧；
11.固定架，所述固定架上设置有u形槽口、用于装配到三爪卡盘的一个卡爪上，所述固定架与所述工装主体垂直设置。
12.优选地，在本发明所提供的内轴固定工装中，所述定位环包括有圆弧段，所述圆弧段的弧度至少为1π，所述圆弧段与所述工装主体的外缘同心设置，两个所述定位斜面形成的v型结构的大口端与所述圆弧段的两段连接。
13.优选地，在本发明所提供的内轴固定工装中，于所述工装主体的外缘上设置有卡槽，所述卡槽的中心线、所述圆弧段的中点以及所述工装主体的外缘圆心位于同一个平面内。
14.优选地，在本发明所提供的内轴固定工装中，所述固定架的一端设置有所述u形槽
口，所述固定架的另一端卡装于所述卡槽内并通过螺栓固定。
15.优选地，在本发明所提供的内轴固定工装中，过所述卡槽的中点设置有螺纹孔，于所述固定架上设置有与所述螺纹孔对应的固定架通孔，所述定位螺栓穿过所述固定架通孔与所述螺纹孔螺纹配合。
16.优选地，在本发明所提供的内轴固定工装中，与所述固定架螺纹连接有固定螺栓，所述固定螺栓的末端能够穿过所述固定架穿入到所述u形槽口中；优选地，所述固定螺栓设置有两个，两个所述固定螺栓相对设置。
17.优选地，在本发明所提供的内轴固定工装中，所述工装主体为金属制结构，所述工装主体为一体式结构，所述工装主体的外缘为圆形；所述固定架为金属制结构，所述固定架为一体式结构。
18.本发明还提供了一种内轴双顶尖装夹固定加工方法，该内轴双顶尖装夹固定加工方法包括：
19.步骤一、将内轴的两端采用双顶尖装夹方式固定，统一加工基准；
20.步骤二、将如权利要求1至7任一项所述的内轴固定工装套装到内轴上，将所述内轴固定工装相对于加工机床固定，并通过定位螺栓夹紧所述内轴；
21.步骤三、对所述内轴进行外圆车削以及槽结构的磨削加工。
22.优选地，在本发明所提供的内轴双顶尖装夹固定加工方法中，在所述步骤一中，车铣复合中心对应待加工内轴的两端设置有三爪卡盘以及机床尾座，在所述三爪卡盘上固定待加工顶尖，在所述机床尾座上固定设置60
°
标准顶尖，然后在线对所述待加工顶尖进行车削并形成60
°
锥面，将所述60
°
标准顶尖以及加工后的顶尖对内轴的内孔进行顶紧。
23.优选地，在本发明所提供的内轴双顶尖装夹固定加工方法中，在所述步骤三中，首先对所述内轴进行外圆车削，然后对所述内轴进行槽结构铣削加工。
24.(三)有益效果
25.本发明提供了一种内轴固定工装，该内轴固定工装包括：工装主体，工装主体具有定位环，定位环包括有两条对称设置的、用于与待固定的内轴接触的定位斜面，两个定位斜面形成v型结构，于工装主体上设置有定位螺栓，定位螺栓与工装主体螺纹连接，定位螺栓的一端为夹紧端，夹紧端可穿过工装主体并穿入到定位环中、用于与待固定的内轴接触并对待固定的内轴进行夹紧；固定架，固定架上设置有u形槽口、用于装配到三爪卡盘的一个卡爪上，固定架与工装主体垂直设置。本发明还提供了一种内轴双顶尖装夹固定加工方法，该内轴双顶尖装夹固定加工方法包括如下步骤：步骤一、将内轴的两端采用双顶尖装夹方式固定，统一加工基准；步骤二、将如权利要求1至7任一项的内轴固定工装套装到内轴上，将内轴固定工装相对于加工机床固定，并通过定位螺栓夹紧内轴；步骤三、对内轴进行外圆车削以及槽结构的磨削加工。
26.通过上述结构以及方法的设计，本发明在内轴批量生产时，统一了车削和磨削的加工基准，并将键槽加工和内轴的外圆车削加工合并，由于基准统一，既保证了键槽的对称度，又减少了周转装夹找正等时间，同时还提高了加工效率和加工质量。
附图说明
27.图1为本发明实施例中内轴固定工装的主视图；
28.图2为本发明实施例中内轴固定工装的俯视图；
29.图3为本发明实施例中内轴固定在机床上是的结构示意图。
30.在图1至图3中，部件名称与附图标记的对应关系为：
31.工装主体1、定位斜面2、定位螺栓3、固定架4、u形槽口5、内轴6、三爪卡盘7、机床尾座8。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
33.另外，在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
34.请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例中内轴固定工装的主视图；图2为本发明实施例中内轴固定工装的俯视图；图3为本发明实施例中内轴固定在机床上是的结构示意图。
35.本发明提供了一种内轴固定工装，该内轴固定工装用于实现轴类部件的周向固定(例如在对内轴6进行加工时，内轴6两端由顶尖固定，非常容易出现周向转动，造成加工精度的降低)，从而解决双顶尖装夹方式中轴类部件可能存在的周向转动问题(如果轴类部件在加工时出现周向转动，即使是非常微小的偏移，也会造成加工精度的降低)。
36.在本发明中，该内轴固定工装包括如下组成部分：
37.1、工装主体1。
38.工装主体1是实现轴类部件(内轴6)固定夹持的主要部件，在实际使用状态下，工装主体1相对于加工机床固定设置，轴类部件卡在工装主体1内，从而实现轴类部件相对于加工机床的固定(该固定既能够保持轴类部件的轴线固定，又能够实现轴类部件的周向固定)。
39.工装主体1具有定位环，轴类部件通过定位环穿过工装主体1，轴类部件的外表面能够与定位环的内侧面相抵，通过“三点固定”方式实现轴类部件与工装主体1之间的相对固定。
40.轴类部件的外表面为曲面，定位环包括有两条对称设置的、用于与待固定的内轴6接触的定位斜面2，定位斜面2与轴类部件的外表面接触为点接触(实际上是线接触方式)，上述的两个定位斜面2形成v型结构，用于实现与轴类部件的两点接触。基于上述的定位斜面2，本发明在工装主体1上还设置了一个定位螺栓3，定位螺栓3与工装主体1螺纹连接，定位螺栓3的一端为夹紧端，夹紧端可穿过工装主体1并穿入到定位环中、用于与待固定的内轴6接触并对待固定的内轴6进行夹紧，定位螺栓3与两个定位斜面2配合，能够与轴类部件实现三点接触，从而对轴类部件起到固定作用。
41.2、固定架4。
42.由上述可知，工装主体1的主要功能是实现与轴类部件的“抱紧”，同时，工装主体1还应当相对于加工机床固定。本发明提供了固定架4，固定架4与工装主体1连接，其作用为：与加工机床上的某一个结构进行固定连接，从而实现工装主体1相对于加工机床的固定。、
43.具体地，固定架4上设置有u形槽口5、用于装配到三爪卡盘7(三爪卡盘7是加工机床上的一个夹持结构)的一个卡爪上，固定架4与工装主体1垂直设置(即固定夹与工装主体1之间具有90
°
的夹角)。
44.进一步地，定位环的具体结构如下：定位环为一个异形环结构，定位环包括有圆弧段，圆弧段的弧度至少为1π(在本发明的一个优选实施方式中，圆弧段的弧度为1π)，圆弧段与工装主体1的外缘(工装主体1的外缘为圆形)同心设置，两个定位斜面2形成的v型结构的大口端与圆弧段的两段连接。
45.在本发明的另一个实施方式中，定位环可以为正三角形环结构，定位环的形心与工装主体1的外缘同心设置。
46.在本发明中，工装主体1与固定架4为两个独立的部件，固定架4应当采用一定的固定连接方式安装到工装主体1上。为了提高固定夹在工装主体1上的固定连接强度，本发明在工装主体1的外缘上设置了卡槽，卡槽为u型槽，卡槽的中心线、圆弧段的中点以及工装主体1的外缘圆心位于同一个平面内。
47.进一步地，过卡槽的中点设置有螺纹孔，于固定架4上设置有与螺纹孔对应的固定架4通孔，定位螺栓3穿过固定架4通孔与螺纹孔螺纹配合。
48.具体地，固定架4的一端设置有u形槽口5，固定架4的另一端卡装于卡槽内并通过螺栓固定。同时，本发明还设置了固定螺栓，固定螺栓与固定架4螺纹连接，固定螺栓的末端能够穿过固定架4穿入到u形槽口5中。优选地，固定螺栓设置有两个，两个固定螺栓相对设置。设置有两个固定螺栓能够提高固定夹相对于卡爪连接的牢固程度。
49.具体地，工装主体1为金属制结构，工装主体1为一体式结构，工装主体1的外缘为圆形。
50.具体地，固定架4为金属制结构，固定架4为一体式结构。
51.本发明还提供了一种内轴双顶尖装夹固定加工方法，该内轴双顶尖装夹固定加工方法包括如下步骤：
52.步骤一、将内轴6的两端采用双顶尖装夹方式固定，统一加工基准(在本发明中，车削、铣削、磨削加工的加工基准都是内轴6的两端的内孔，本发明就是通过双顶尖顶住内轴6的两端的内孔实现内轴6的结构找准与固定)。
53.步骤二、将如上述的内轴固定工装套装到内轴6上，将内轴固定工装相对于加工机床固定，并通过定位螺栓3夹紧内轴6。
54.步骤三、对内轴6进行外圆车削以及槽结构的磨削加工。
55.其中，在步骤一中，车铣复合中心对应待加工内轴6的两端设置有三爪卡盘7以及机床尾座8，在三爪卡盘7上固定待加工顶尖，在机床尾座8上固定设置60
°
标准顶尖，然后在线对待加工顶尖进行车削并形成60
°
锥面，将60
°
标准顶尖以及加工后的顶尖对内轴6的内孔进行顶紧。
56.具体地，在步骤三中，首先对内轴6进行外圆车削，然后对内轴6进行槽结构铣削加工。
57.本发明的目的是提供一种双顶尖装夹状态下轴类键槽的铣削加工方法，本发明可保证键槽的对称度要求，提高轴件加工精度。
58.具体地，本发明所要解决的主要技术问题总结如下：
59.1、满足特种电机对内轴6的加工技术要求，保证高精度外圆上三处键槽对称度小于0.025mm等要求；
60.2、轴类零件的键槽加工一般是对内轴6的一端采用三爪夹紧，内轴6的另一端采用60
°
顶尖顶紧，对内轴6固定后进行铣削加工，由于内轴6一端通过三爪夹紧固定，因此，内轴6找正微调操作非常难以实现，造成加工时找正外圆误差大，对称度难以满足加工要求；
61.3、普通的顶车所用的鸡心夹头，只能限制一个方向的旋转，只适合车削加工，而键槽的铣削加工如果采用这种办法装夹，即只通过两端的顶紧力，没有限制径向方向的自由度，零件稍微旋转有所偏差，就会造成键槽加工不对称和尺寸超差。
62.在传统技术方案中，由于车削和磨削的加工基准不一致，在进行键槽加工时，对内轴6磨削外圆精修后再进行找正加工，由于键槽对称度要求不大于0.025mm，因此，对内轴6的加工找正要求高，找正困难，耗费时间长。
63.采用本发明所提供的加工方法后，在内轴6批量生产时，统一了车削(对内轴6的精修加工)和磨削(对键槽的加工)的加工基准，以内轴6两端60
°
锥孔为工艺基准(统一了加工基准)，并将键槽加工和内轴6的外圆车削加工合并，由于基准统一，既保证了键槽的对称度，又减少了周转装夹找正等时间(至少缩短了4小时)，提高了加工效率和加工质量。通过转换、统一车削和磨削的加工基准，实现了在加工中心上同时完成内轴6外圆车削、键槽铣削等操作，保证了键槽的对称度要求。
64.本发明的具体操作方式如下：
65.1、车铣复合中心设置有三爪卡盘7以及机床尾座8，在机床尾座8上安装有固定顶尖，通过三爪卡盘7夹紧一个待加工顶尖，通过在线车削该待加工顶尖，使其端部在线加工成60
°
的锥面，这样可以保证加工顶尖锥面的中心与机床尾座8上装夹的顶尖的顶尖锥面保持高度同轴；
66.2、利用三点定位原理，实现内轴6外圆的装夹。本发明设计一个特殊形状的v型卡箍，利用v型卡箍的内侧两面与内轴6外圆的两点接触，之后通过v型卡箍顶部设置的可调节螺钉将内轴6外圆的第三点顶紧实现对内轴6的定位，通过上述操作能够将卡箍与内轴6装配在一起；
67.3、双向定位拨叉通过v型卡箍顶部设置的定位槽进行定位，并利用螺钉与v型卡箍固定装配在一起；
68.4、将双向定位拨叉的两个拨叉卡在三爪卡盘7的一个卡爪上，用调节螺钉顶紧三转卡盘的卡爪，从而限制内轴6的双向回转自由度；
69.5、以内轴6两端设置的60
°
锥孔进行定位，通过双顶尖锥面上的锥面接触顶紧内轴6，实现零件的轴向定位装夹；
70.6、以上完成内轴6的装夹，并且保证内轴6与三爪固定在一起，不会产生径向和轴向的位移；
71.7、装夹完成后，对内轴6同时进行外圆车削操作和铣键槽操作的加工，从而保证键槽与外圆基准的对称度小于0.025mm，后续磨削的加工基准同样也是两端锥孔，从而保证内
轴6的外圆尺寸及形位公差。
72.通过以上技术方案，解决了车铣复合机床加工双顶尖装夹、定位，实现双顶尖定位和磨削外圆的基准统一，保证内轴6的车削铣削复合加工。
73.本发明在加工高精度轴类零件时，通过对车削、磨削、铣削等不同工艺加工操作的基准转换，并特别提供了新型的工艺装夹，解决了双顶尖装夹状态下轴类零件的槽铣削加工精度不高的问题，为以后同类型零件的加工奠定了理论基础，提供了解决问题的思路。
74.由上述可知，本发明提供了一种内轴固定工装，该内轴固定工装包括：工装主体1，工装主体1具有定位环，定位环包括有两条对称设置的、用于与待固定的内轴6接触的定位斜面2，两个定位斜面2形成v型结构，于工装主体1上设置有定位螺栓3，定位螺栓3与工装主体1螺纹连接，定位螺栓3的一端为夹紧端，夹紧端可穿过工装主体1并穿入到定位环中、用于与待固定的内轴6接触并对待固定的内轴6进行夹紧；固定架4，固定架4上设置有u形槽口5、用于装配到三爪卡盘7的一个卡爪上，固定架4与工装主体1垂直设置。本发明还提供了一种内轴双顶尖装夹固定加工方法，该内轴双顶尖装夹固定加工方法包括如下步骤：步骤一、将内轴6的两端采用双顶尖装夹方式固定，统一加工基准；步骤二、将如权利要求1至7任一项的内轴固定工装套装到内轴6上，将内轴固定工装相对于加工机床固定，并通过定位螺栓3夹紧内轴6；步骤三、对内轴6进行外圆车削以及槽结构的磨削加工。
75.通过上述结构以及方法的设计，本发明在内轴6批量生产时，统一了车削和磨削的加工基准，并将键槽加工和内轴6的外圆车削加工合并，由于基准统一，既保证了键槽的对称度，又减少了周转装夹找正等时间，同时还提高了加工效率和加工质量。
76.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。