一种偏心套专用可胀心轴精车夹具

1.本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种偏心套专用可胀心轴精车夹具。


背景技术：

2.在机械传动中，回转运动变为往复直线运动或直线运动变为回转运动，一般是由偏心轴、偏心套或曲轴来完成的，工件的外圆与外圆、外圆与轴孔之间的轴线平行而不相重合时，这类工件称为偏心零件，两条轴线之间的距离称为偏心距。
3.偏心轴、偏心套一般都是在车床上加工。它们的加工原理基本相同，主要是装夹的方法不同；车床上加工偏心工件时必须把需要加工的偏心部分的轴线、中心线校正到与车床主轴旋转中心重合。
4.如图1和图2所示为偏心套的立体示意简图和剖视图，在机械加工过程中，通过精车大圆周面601和小圆周面602，可以调整键槽607的中心平面与轴线连线在同一平面上，控制小圆周面602与轴孔606的轴线偏心距在基准要求内(30
±
0.05mm)，同时保证大圆周面601对轴孔606轴线的平行度公差将至0.04mm，台肩面603的垂直度公差将至0.04mm，所以轴孔等定位基准的精度相对要求较高。而现有技术中的夹具定位精度还有很大提升空间，现有技术中对偏心套的大圆周面601、小圆周面602、右侧小端面605、小圆周长度精车以及总长精车均需要不同的夹具完成，导致加工效率和精度大大降低。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的偏心套夹具不能实现多个面的加工，需要多次拆装工件与夹具，导致加工效率和精度大大降低的技术问题，本发明提供了一种偏心套专用可胀心轴精车夹具来解决上述问题。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种偏心套专用可胀心轴精车夹具，包括夹具体，与车床主轴固定连接；心轴，所述心轴的轴向一端与夹具体固定，心轴的轴向另一端具有伸入工件的轴孔内的锥段，心轴上具有定位工件的大端面的轴向定位面，所述锥段的直径由心轴的中部至心轴的端部逐渐减小；固定销，所述固定销设置于锥段的外周面，且固定销的端部具有与工件的键槽滑动配合的端帽；弹性夹头，套设于所述锥段外，当弹性夹头沿轴向移动时，弹性夹头能够径向扩张或者收缩，以使所述弹性夹头的外周面与工件的轴孔抵接；紧固件，所述紧固件适于沿轴向固定弹性夹头。
7.进一步的，所述弹性夹头周向上设有供固定销穿过的腰形孔，所述腰形孔的中心轴与弹性夹头的中心轴位于同一平面内，以使弹性夹头能够相对固定销沿轴向移动。
8.进一步的，所述弹性夹头的轴向中心贯通，弹性夹头上周向阵列布置有若干延伸至弹性夹头一端的第一缺口和延伸至弹性夹头另一端的第二缺口，且所述第一缺口和第二缺口周向错列布置。
9.进一步的，所述第一缺口和第二缺口均沿弹性夹头的轴向延伸，且第一缺口和第二缺口的长度之和大于弹性夹头的总长。
10.进一步的，所述心轴包括沿轴向依次连接的连接段、端面定位段和锥段，所述连接段与夹具体周向定位，所述轴向定位面位于端面定位段的轴向一端；所述紧固件与锥段的端面连接且与弹性夹头的一端相抵，所述弹性夹头的另一端与所述端面定位段之间还设置有复位弹簧。
11.进一步的，所述夹具体的轴向一端具有与车床主轴配合的锥孔，夹具体的轴向另一端具有与所述连接段配合的偏心孔，所述偏心孔与锥孔偏心设置。
12.进一步的，所述固定销包括与端帽连接的圆柱段，所述锥段的外周具有径向延伸的并适于所述圆柱段插入的圆柱孔。
13.进一步的，所述端面定位段为圆柱形结构，端面定位段的直径大于连接段和锥段的直径，端面定位段与夹具体固定连接。
14.进一步的，所述锥段的轴向端面设有螺钉孔，所述紧固件为与螺钉孔连接的内六角压紧螺钉。
15.进一步的，所述第一缺口和第二缺口远离开口的一端均具有扩张孔，所述扩张孔的孔径大于第一缺口或者第二缺口的宽度。
16.本发明的有益效果是：
17.(1)本发明所述的偏心套专用可胀心轴精车夹具，完全定位工件，设计基准与工艺基准重合，符合基准重合原则；为工序的加工精度要求提供了基础。该夹具操作较为方便，测量也方便，可同时实现多个面的加工，从而大大提高加工效率。
18.(2)本发明中弹性夹头的设计和使用，消除了传统圆柱配合的间隙，提高了定位精度，胀紧作用还通过摩擦力提供了工件转动所需的部分动力。
19.(3)本发明中弹性夹头的结构设计具有创造性，左右均匀错开地开设了若干周向均匀分布的缺口，使得其整个轴向长度上具有均匀的弹性，韧性也很好，从而变形均匀，胀紧力均匀，定位精度较高。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
21.图1是本发明所加工的偏心套的立体图；
22.图2是本发明所加工的偏心套的剖视图；
23.图3是本发明所述的偏心套专用可胀心轴精车夹具的具体实施方式的侧视图；
24.图4是图3的a-a向剖视图；
25.图5是本发明中夹具体的示意图；
26.图6是本发明中的心轴的示意图；
27.图7是本发明中弹性夹头的示意图。
28.图中，1、夹具体，101、锥孔，102、偏心孔，2、心轴，201、连接段，202、端面定位段，2021、轴向定位面，203、锥段，3、固定销，301、端帽，302、圆柱段，4、弹性夹头，401、第一缺口，402、第二缺口，403、腰形孔，404、扩张孔，5、紧固件，6、工件，601、大圆周面，602、小圆周面，603、台肩面，604、大端面、605、小端面，606、轴孔，607、键槽，7、螺钉孔，8、圆柱孔，9、第一锁紧螺钉，10、第二锁紧螺钉，11、复位弹簧。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.实施例一
31.如图3、图4所示，一种偏心套专用可胀心轴精车夹具，包括夹具体1、心轴2、固定销3、弹性夹头4和紧固件5，夹具体1与车床主轴固定连接；心轴2的左端与夹具体1固定，心轴2上具有定位工件6的大端面604的轴向定位面2021，心轴2的右端具有伸入工件6的轴孔606内的锥段203，锥段203的直径由心轴2的中部至心轴2的右端逐渐减小，锥段203与弹性夹头4配合，弹性夹头4套设于锥段203外，当弹性夹头4沿轴向移动时，弹性夹头4能够径向扩张或者收缩，以使弹性夹头4的外周面与工件6的轴孔606抵接，弹性夹头4受锥段203的直径变化影响而径向扩张和收缩；固定销3设置于锥段203的外周面，且固定销3的端部具有与工件6的键槽607滑动配合的端帽301，紧固件5适于沿轴向固定弹性夹头4。
32.通常情况下夹具体1、心轴2和固定销3三者为固定部件，弹性夹头4由紧固件5控制轴向运动，弹性夹头4的内表面为与锥段203配合的圆锥面，弹性夹头4的外表面与工件6的轴孔606配合，当弹性夹头4右移时，锥段203与弹性夹头4的配合面直径逐渐减小，弹性夹头4收缩，反之则弹性夹头4扩张。
33.加工时，手握工件6，使大端面604向左套在弹性夹头4外，同时注意让工件6的键槽607与端帽301配合，直至工件6的大端面604紧靠连接段202，接着锁紧紧固件5使弹性夹头4左移胀紧工件6，就可以进行精车加工工作了。
34.精车加工结束后，可以松开紧固件5使弹性夹头4右移放松，从而取下工件6，为下一个工件6的加工做准备。
35.本发明以工件6的轴孔606为定位面(利用弹性夹头4定位)定位限制以下四个自由度：绕垂直轴线的两个坐标轴方向的旋转运动和沿垂直轴线的两个坐标轴方向的平移运动；再以键槽607的中心平面(利用端帽301定位)定位限制绕轴线的旋转运动，再通过轴向定位面2021定位限制沿轴线的平移运动；最后通过内部胀紧方式夹紧，从而可以同时精车外圆和右端面等。
36.本发明采用弹性夹头4定位轴孔606，与传统的圆柱配合定位相比，弹性定位可以消除配合间隙，并且弹性夹头4以锥段203的轴线为中心，可以保证中心固定，提高定位精度。弹性夹头4可以采用机床上常用的弹性卡爪。
37.作为优选的，如图4和图6所示，锥段203的轴向端面设有螺钉孔7，紧固件5为与螺钉孔7连接的内六角压紧螺钉。内六角压紧螺钉与锥段203锁紧的同时还轴向挤压弹性夹头4，从而使弹性夹头4向左移动扩张。当内六角压紧螺钉与锥段203松开时，弹性夹头4可以在自身弹性力作用下右移收缩。
38.本实施例中，心轴2的结构如图6所示，心轴2包括沿轴向依次连接的连接段201、连接段202和锥段203，连接段201和连接段202均为圆柱形结构，连接段202的直径大于连接段201和锥段203的直径，从而使连接段202径向凸出，形成位于连接段202的右端的轴向定位面2021。连接段201与夹具体1周向定位，再利用连接段202与夹具体1固定连接；紧固件5与锥段203的端面连接且与弹性夹头4的右端相抵。
39.夹具体1的具体结构如图5所示，夹具体1的左端具有与车床主轴配合的锥孔101，夹具体1通过锥孔101与车床主轴前端的锥面配合后定位，再用第一锁紧螺钉9紧固在车床主轴上，夹具体1的右端具有与连接段201配合的偏心孔102，偏心孔102与锥孔101偏心设置，使偏心孔102与工件6上的轴孔606同轴(工件6上轴孔606也是偏心的)。心轴2通过左端的连接部与偏心孔102配合定位，用第二锁紧螺钉10紧固在夹具体1上，再将固定销3装在心轴2上。
40.固定销3可以固定在心轴2上，但是这样不利于固定销3和弹性夹头4的拆装更换，为此，如图4和图6所示，本实施例中固定销3包括与端帽301连接的圆柱段302，锥段203的外周具有径向延伸的并适于圆柱段302插入的圆柱孔8，此时固定销3可以在圆柱孔8内旋转，但是不能作平移运动，在其他可选实施方式中，固定销3与锥段203也可以通过棱柱面配合。
41.实施例二
42.实施例一中的弹性夹头4使用常规的弹性卡爪，但是常规的弹性卡爪仅在一端扩张，此时无法保证整个轴向长度上弹性均匀，定位夹持过程中可能会出现间隙，导致定位精度降低，为此，本实施例对弹性夹头4进行改进，具体结构为：弹性夹头4的轴向中心贯通，弹性夹头4上周向阵列布置有若干延伸至弹性夹头4一端的第一缺口401和延伸至弹性夹头4另一端的第二缺口402，且第一缺口401和第二缺口402周向错列布置。如图7所示，第一缺口401和第二缺口402分别设置有四个，均为较窄的槽口，并且轴向不贯通，即仅延伸至轴向一端，第一缺口401保证弹性夹头4左端的弹性，第二缺口402保证弹性夹头4右端的弹性，同时由于第一缺口401和第二缺口402错列布置，因此可以保证弹性的轴向和周向均匀，使弹性夹头4每个轴向长度上的外周面均为圆柱面，且直径相等。
43.作为优选的，第一缺口401和第二缺口402均沿弹性夹头4的轴向延伸，且第一缺口401和第二缺口402的长度之和大于弹性夹头4的总长。如图7所示，在轴向上，第一缺口401和第二缺口402也是相互错列，这样可以弹性夹头4的中部也具有弹性。
44.在更进一步的设计中，第一缺口401和第二缺口402远离开口的一端均具有扩张孔404，扩张孔404的孔径大于第一缺口401或者第二缺口402的宽度，所述第一缺口401或者第二缺口402的宽度是指第一缺口401或者第二缺口402开口的宽度。扩张孔404的设置可以消减扩张时的应力，提高结构韧性，避免在第一缺口401或者第二缺口402处裂开。
45.实施例三
46.在实施例一或者实施例二中，弹性夹头4上需要具有固定销3的让位区域，或者弹性夹头4与固定销3需要错开布置，让位区域越大，对弹性夹头4的弹性均匀性影响也较大，而错开布置则会增加夹具整体尺寸，为此，本实施例作如下设计：弹性夹头4周向上设有供固定销3穿过的腰形孔403，腰形孔403的中心轴2与弹性夹头4的中心轴2位于同一平面内，以使弹性夹头4能够相对固定销3沿轴向移动。腰型孔的宽度尺寸近似为固定销3的圆柱段302直径，由于弹性夹头4轴向移动距离较少，因此腰型孔需要占据的长度尺寸也较小，对弹性夹头4的弹力均匀性影响不大，同时也使整个夹具结构更紧凑。
47.实施例四
48.在上述实施例的基础上，为了有助于紧固件5松开后弹性夹头4快速复位，本实施例在弹性夹头4的左端与连接段202之间还设置有复位弹簧11。复位弹簧11优选为蝶形弹簧，如图4所示，弹性夹头4与连接段202之间设有两个蝶形弹簧，蝶形弹簧套在心轴2上，当
紧固件5右移时，弹簧力主动作用于弹性夹头4端部，迫使弹性夹头4右移松开工件6，方便快速拆卸工件6。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“轴向”、“径向”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发明的限制。
50.在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
51.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。