一种用于加工细长回转类工件的装置的制作方法

1.本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种用于加工细长回转类工件的装置。


背景技术：

2.如图1所示，根据现有技术，加工图1所示的细长回转类的工件，加工人员需要在工件原材料1的轴向两端通过中心钻2进行定位、固定。工件原材料1此外还通过设置在其自身的一个轴向端的螺钉紧固件3来固定。具体而言，在中心钻2在工件原材料1的轴向两端钻入定位孔后，加工人员再旋拧螺钉紧固件3，使得螺钉紧固件3在径向上锁定工件原材料。
3.对于这种形式的加工方式，其存在以下各类缺陷：
4.1.细长回转类零件刚性较差，装夹零件时容易造成其发生变形。此外，该类零件在一端采用螺钉单点压入锁紧方式来固定，这会进一步导致零件发生变形的概率增大。
5.2.由于细长回转类零件的端面面积较小同时刚性较差，在零件加工过程中，细长回转类零件两端的中心钻很难保证将两侧中心孔连线维持在于零件中心轴同轴的状态。
6.3.零件加工过程中，冷却液从高速旋转的零件上方流到零件表面。由于细长回转类零件与冷却液的接触面积较小，落下的冷却液仅有部分能与零件接触。此外，在加工过程中，高速旋转的零件会产生较大离心力，落在零件表面的冷却液会很快被甩走，进而使得冷却液更难实现冷却作用，零件容易出现烧伤情况。
7.因此，有必要对现有的细长回转类工件的加工装置进行改进。


技术实现要素：

8.本发明的目的之一在于提供一种用于加工细长回转类工件的装置，其至少能够有效解决上述问题中的至少一个。
9.本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种用于加工细长回转类工件的装置，该装置包括工件夹持机构和辅助支撑机构。所述工件夹持机构设有用于接纳并保持所述工件的一端的安装孔，以及彼此相互间隔地形成在所述安装孔的周壁上并且与所述安装孔连通的多个螺纹孔，紧固件能够穿过所述螺纹孔而锁紧所述工件。所述辅助支撑机构被构造成具有沿所述工件的径向接合所述工件的开口部。
10.加工细长回转类工件前，工件的一端(第一端)由工件夹持机构的多个紧固件牢固夹紧。由于工件的第一端由工件夹持机构的安装孔支撑，因此工件在该第一端能够获得较大的支撑面积。工件的另一端则可以由径向相对的辅助支撑机构和刀具夹持。刀具在切削工件的过程中，其抵靠在辅助支撑机构的相对侧，工件因此不会承受明显的弯矩载荷，不易于出现变形。
11.作为优选，辅助支撑机构包括跟刀架以及用于向所述工件提供冷却液的冷却导管，其中，所述跟刀架内设有用于容纳所述冷却导管的通道，使得所述冷却导管与开口部的底部连通。由于开口部接合工件，开口部和工件之间彼此贴合或紧邻，冷却导管流出的冷却液能够基本流到工件表面，使得冷却液起到冷却效果。进一步地，在工件高速旋转的过程
中，被工件甩开的冷却液会有一部分撞击到开口部表面，这部分冷却液会进一步反弹到工件表面，从而对工件进行二次冷却。另一部分冷却液则会顺着开口部的表面流到工件与开口部接触或紧邻的位置处，并顺着工件流向未其他区域，冷却液因此能够较为完整地包络工件，实现良好的冷却效果，避免烧伤。
12.作为优选，所述辅助支撑机构还包括支撑块和螺杆，其中，所述螺杆具有外螺纹部和沿其轴向延伸的通孔，所述通道具有与所述外螺纹部配合的内螺纹部，所述支撑块限定所述开口部，所述冷却导管和所述支撑块分别固定在所述螺杆的不同端向端。通过转动螺杆，冷却液的出口与工件之间的距离能够被调整，冷却液接触工件时的速度会对应地被调整。通过这种结构，工件的冷却效果能够被定性地调整。
13.作为优选，所述跟刀架设有用于容纳所述支撑块的容纳槽，其中，容纳槽至少在竖向方向上支撑所述支撑块。
14.作为优选，所述开口部被构造成，在所述开口部接纳所述细长回转类工件时，所述开口部的底部与所述细长回转类工件彼此间隔。
15.作为优选，所述开口部的底部具有矩形横截面。
16.作为优选，多个螺纹孔中的至少一部分被构造成沿垂直于所述安装孔的轴向的方向延伸。
17.作为优选，所述安装孔的横截面呈圆形，且多个螺纹孔中的至少一部分沿所述安装孔的径向延伸。
18.作为优选，多个螺纹孔的中心轴线位于同一平面。
19.作为优选，所述开口部在对应于所述工件的轴向方向上的延伸距离不小于20mm。
20.作为优选，所述支撑块为v形块或u形块。
21.作为优选，所述安装孔为贯通孔。
22.本发明的有益效果是：本发明中，细长轴的两端不再由顶针进行固定，而是分别由工件夹持机构和辅助支撑机构支撑。细长轴在其轴向两端都能获得较大的支撑面积，因此不易出现弯折情况。此外，辅助支撑机构的开口部可以和细长轴形成一个封闭空间。开口部底部流出的液体能够直接喷向细长轴，并在该封闭空间内通过开口部的表面进一步反弹到细长轴表面，冷却液会沿着细长轴表面流向其他位于开口部接触的区域，从而保证了良好的冷却效果。
附图说明
23.为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
24.图1为现有技术中加工细长类回转工件的加工原理图。
25.图2为本发明的用于加工细长回转类工件的装置的结构示意图。
26.图3为图2的工件夹持机构的透视性结构示意图。
27.图4为图2的辅助支撑机构的结构示意图。
28.图5为图2的用于加工细长回转类工件的装置的侧视图。
具体实施方式
29.接下来将参照附图详细描述本发明的发明构思。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。在以下的具体描述中，例如“上”、“下”、“内”、“外”、“纵”、“横”等方向性的术语，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
30.参见图2所示的本公开的用于加工细长回转类工件的装置，该装置100由工件夹持机构10和辅助支撑机构20等组成。在图2所示的示例中，细长回转类工件被以细长轴1的方式示出，但不限于此，任何具有图2所示细长轴1的部件、装置的细长轴部分均可通过本公开的装置100中来加工。为了方便说明，以下以细长轴1为例说明细长轴1、具有细长轴部分的细长回转类工件。
31.在一种实施方式中，参见图3并结合图2，工件夹持机构10设有用于接纳并保持细长轴1的一端的安装孔11，以及彼此相互间隔地形成在安装孔11的周壁上并且与安装孔11连通的多个螺纹孔12。安装孔11可选地被设置成具有圆形横截面。诸如螺钉的紧固件25能够穿过螺纹孔12而锁紧细长轴1。优选地，螺钉25上用于与细长轴1的表面配合的端部表面形状配合的圆弧形构造。
32.安装孔11的延伸长度可选地被设定成不小于细长轴1直径的5倍，用于保证细长轴1穿入安装孔11后能与安装孔11之间具有较大的接触面积，从而减小细长轴1在加工过程所承受的剪切应力。安装孔11的延伸长度例如可设定长细长轴1直径的10倍、15倍等。此外，根据细长轴1在加工过程中，外界刀具或者细长轴1的转速、所需加工的细长轴1成品的直径等，安装孔11的延伸长度被设置成不小于刀具与细长轴1的接触长度。
33.为了保证工件夹持结构的安装孔11具有较长的延伸孔，辅助支撑结构，工件夹持机构10设有具有大致呈六面体结构的主体部分13突出的柱体部分14(图中示意性示出圆柱体形式的柱体部分14)。柱体部分14内与主体部分13内设有连续延伸的安装孔分段。两个安装孔分段组合成总的安装孔11，这种形式使得工件夹持机构10具有总体较轻的特点。
34.呈六面体结构的主体部分13的周向外表面可与能够带动工件夹持机构10旋转的机床30的夹头32配合。在机床30启动后，机床30能够带动工件夹持机构10绕延伸孔的中心轴线回转。
35.参见图3，工件夹持结构上与安装孔11连通多个螺纹孔12中的至少一部分被构造成沿垂直于安装孔11的轴向的方向延伸。对于具有圆形横截面的安装孔11而言，螺纹孔12即表示沿安装孔11的径向延伸。优选地，多个螺纹孔12的中心轴线被设置位于同一平面，从而利于螺钉将细长轴1的中心轴线维持成与机床30的中心轴线同轴。
36.当细长轴1被以较快的速度加工时，可选地，螺纹孔12能够沿安装孔11的轴向成排地设置在安装孔11的不同轴向位置处(图3仅示出了位于一个轴向位置处的4个安装孔11)。更多的螺纹孔12有利于更稳固地夹紧细长轴1。
37.为了便于安装人员快速地将细长轴1的中心轴线调节成与机床30的回转中心同轴，根据一些实施方式，各个螺纹孔12被设置成具有相同的延伸长度，并且各个螺钉25上分别设有刻度。诸如螺钉的紧固件25被旋入到所需刻度位置处时，各个螺钉25能够将细长轴1直接定位成与机床30的回转中心轴同轴。
38.参见图4并结合图2，辅助支撑机构20在朝向细长轴1的一侧设有开口部s1。该开口部s1能够在细长轴1的另一端支撑细长轴1。更具体地，在细长轴1的轴向两端分别由工件夹持机构10和辅助支撑机构20支撑，细长轴1的径向相对侧则分别接触辅助支撑机构20的开口部s1和刀具。
39.根据本公开的一些实施方式，辅助支撑机构20由跟刀架22、冷却导管24、和支撑块26等组成。在图3的示例中，跟刀架22为厚板状构件，可替换地，其可以为多个部件固定组装而成的支架形式。辅助支撑机构20的开口部s1由支撑块26限定。
40.跟刀架22在朝向细长轴1的侧面上设有用于容纳支撑块26的容纳槽s2，其中，容纳槽s2至少在竖向方向上支撑上述支撑块26。跟刀架22内还设有用于容纳冷却导管24的通道23，使得冷却导管24与开口部s1的底部a连通。在一些实施方式中，冷却导管24能够穿过通道23而将出液口设置在支撑块26的底部a。此时，冷却导管24与支撑块26直接连接，二者可通过螺纹连接等方式彼此固定。
41.冷却导管24通过未示出的冷却泵、储液槽等连接，从而提供用作冷却细长轴1的冷却液。
42.与以上冷却导管24与支撑块26直接连接的实施方式不同的是，在另一些实施方式中，冷却导管24通过间接连接的方式与支撑块26连接。具体而言，辅助支撑机构20设有包括外螺纹部的螺杆28。螺杆28内设有沿其轴向延伸的通孔，该通孔一方面用于接合冷却导管24，另一方面用作连通冷却导管24和支撑块26底部a的通道23。
43.可以理解，在设有螺杆28的情况下，跟刀架22的内部通道23被设置成具有内螺纹部的螺纹通孔。通过旋转螺杆28的方式，辅助支撑机构20的开口部s1位置能够在细长轴1的径向方向上被调节，使得辅助支撑机构20能够适用于加工具有不同直径的各类细长轴1。
44.继续参见图2、4，作为优选，开口部s1被构造成，在开口部s1接纳细长轴1时，开口部s1的底部a与细长轴1彼此间隔。具体地，开口部s1为v形或u形开口，此时支撑块26形成为v形块或u形块。参见图5，细长轴1抵接开口部s1后，在垂直于细长轴1中心轴线的截面上，开口部s1和细长轴1形成一个封闭空间s。由于开口部s1底部a上的冷却液出口与细长轴1邻接，冷却液会直接喷到细长轴1表面，使得冷却液起到冷却效果。进一步地，在细长轴1高速旋转的过程中，被细长轴1甩开的冷却液会有一部分撞击到开口部s1表面，这部分冷却液会进一步反弹到细长轴1表面，从而对细长轴1进行二次冷却。另一部分冷却液则会顺着开口部s1的表面流到细长轴1与开口部s1接触或紧邻的位置处，并顺着细长轴1流向未其他区域，冷却液因此能够较为完整地包络细长轴1，实现良好的冷却效果。
45.继续参见图4、5，开口部s1的底部a优选地被设置成具有矩形横截面。此时，由开口部s1和细长轴1限定的所述封闭空间s能够容纳更多的液体，便于细长轴1将液体沿其表面传送到其他未与支撑块26接触的位置处。
46.为了保证辅助支撑机构20在细长轴1的另一端与开口部s1具有较大的接触面积，使其进一步减少被刀具压弯的风险，开口部s1在对应于细长轴1的轴向方向上的延伸距离不小于20mm，例如25mm、30mm、40mm等。这可以根据位于辅助支撑机构20和工件夹持机构10之间的细长轴1的长度来确定。
47.作为一种优选实施方式，根据本公开的工件夹持机构10的安装孔11被设置成为贯通孔。当细长轴1的一段被加工完毕后，安装人员可松开各个用于固定细长轴1的螺钉25，轴
向移动细长轴1后再进一步固定、加工其他形成细长轴1的其他分段。
48.根据本公开的用于加工细长回转类工件的装置100特别地适用于加工直径范围φ0.5mm-φ5mm，长度范围≤100mm的零件。
49.根据本公开，加工细长轴1前，细长轴1的一端(第一端)由工件夹持机构10的多个紧固件25牢固夹紧。由于细长轴1的第一端由工件夹持机构10的安装孔11支撑，因此细长轴1在该第一端能够获得较大的支撑面积。细长轴1的另一端则可以由径向相对的辅助支撑机构20和刀具夹持。刀具在切削细长轴1的过程中，其抵靠在辅助支撑机构20的相对侧，细长轴1因此不会承受明显的弯矩载荷，不易于出现变形。
50.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
51.附图标记说明：
52.用于加工细长回转类工件的装置：100。
53.工件夹持机构：10。
54.辅助支撑机构：20。
55.机床：30。
56.细长轴：1。
57.安装孔：11。
58.螺纹孔：12。
59.主体部分：13。
60.柱体部分：14。
61.跟刀架：22。
62.冷却导管：24。
63.紧固件、螺钉：25。
64.支撑块：26。
65.螺杆：28。
66.开口部：s1。
67.通道：23。
68.容纳槽：s2
69.开口部的底部：a。夹头：32。