一種車削加工夾具及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車削加工夾具，包括：具有中空空腔的夾具本體，其一端固定連接有法蘭盤，以用于與機床固定連接；通過銷釘以與所述夾具本體中心軸線呈一定角度地固定在所述夾具本體的空腔內的定位塊，其具有與待加工的工件輪廓匹配的定位支撐面，工件固定在其中可使得工件上的圓環(huán)形加工要素的中心軸線與車床主軸重合；壓緊機構，其包括第一方向壓緊機構和第二方向壓緊機構，用于將工件分別在第一方向和第二方向鎖緊，以及穿過夾具本體的空腔并固定在相對的兩側面上的安全螺釘，用于阻擋空腔中工件脫落飛出。本發(fā)明還公開了其應用方法。本發(fā)明可以實現(xiàn)對中心軸線傾斜的圓環(huán)形加工要素的車削加工，解決目前存在的加工工件結構有限、夾持穩(wěn)定性不高以及具有安全隱患的問題。
【專利說明】一種車削加工夾具及其應用

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車削加工夾具【技術領域】，具體涉及一種用于車削加工軸線與車床主軸呈傾斜的圓環(huán)形加工要素的夾具，例如傾斜的圓柱孔、圓圓形凸臺以及內外螺紋的車削加工。

【背景技術】
[0002]機械產品加工中有時會遇到傾斜的加工要素，例如凸臺、內孔和內外螺紋等，當其形狀為圓環(huán)狀時，如圖2所示的零件，采用車削加工最為經濟和快捷。但是由于圓環(huán)形加工要素軸線與車床主軸呈傾斜狀態(tài)時，常規(guī)車床無法用其上的三爪或四爪卡盤進行安裝定位，
[0003]而現(xiàn)有的加工方法有兩種形式，一是改為銑床加工，這種方法的缺點是需要更換設備，且無法加工螺紋，還需要增加鉗工工序，加工效率極低，不適用于批量生產；二是改為用數(shù)控設備來完成加工，其缺點浪費精密加工資源，造成成本過高，不經濟實用。
[0004]專利文獻CN202780628U公開了一種一種偏心偏角渦殼的車床夾具，包括用于與車床定位的錐度板1，錐度板I的表面固定連接豎板2，豎板2的表面上傾斜地固定有斜板4，斜板4上設有去重孔，斜板4的左右兩側分別與用于增強夾具強度的筋板7固定連接，筋板7垂直于豎板2的表面，并與豎板2固定連接，兩個筋板7之間固定連接頂板8，頂板8上設有三個用于夾緊零件的夾緊螺栓9，斜板4的正對頂板8的內表面上固定連接有定位板5，定位板5相對于錐度板I之間的夾角等于渦殼偏角。豎板2的表面上還設有用于平衡工裝的配重板3。定位板5上過盈配合有兩個定位銷6，一個為圓銷，另一個為菱形銷。錐度板1、斜板4、筋板7與豎板2之間分別通過內六角螺釘和圓銷緊固連接。配重板3與豎板2之間通過內六角螺釘和圓銷緊固連接。定位板5與斜板4之間通過內六角螺釘緊固連接。頂板8與筋板7之間通過內六角螺釘緊固連接。夾緊螺栓9與頂板8之間螺紋連接。應用時，首先將零件放入定位銷6中，并緊貼在定位板5的平面上。然后，將夾緊螺栓9擰緊在零件表面，確保零件在加工過程中不會松動。加工完畢后，夾緊螺栓9擰松，將零件從夾具上取出，完成裝卸動作。
[0005]上述車床夾具在一定程度上可以實現(xiàn)對與車床主軸傾斜狀態(tài)的工件的車削加工，但是，其在工件的車削加工中還存在顯著的問題:1)該夾具僅通過定位板5這一個平板部件對工件進行支撐和固定，使得能夠加工的工件類型受到限制，不能適應各種特殊結構工件的裝夾固定；2)對工件的夾緊固定方式單一，僅通過夾緊螺栓9和定位銷6實現(xiàn)夾緊固定，無法保證車削中工件的松動，特別是對于圓環(huán)形工件的加工，上述緊固方式不夠穩(wěn)固，使得加工精度不高，特別是嚴重情況下可能因夾持不穩(wěn)導致工件飛出而影響安全。


【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種車削加工夾具，用于夾持具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件，以對所述圓環(huán)形加工要素進行車削加工，該夾具通過設置優(yōu)化的夾具內腔，并在其中按一定角度固定用于定位工件的定位塊，并采用優(yōu)化設計的夾緊部件以及安全部件，實現(xiàn)對中心軸線傾斜的圓環(huán)形加工要素的車削加工，解決目前存在的加工工件結構有限、夾持穩(wěn)定性不高以及具有安全隱患的冋題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]一種車削加工夾具，用于夾持具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件，以對所述圓環(huán)形加工要素進行車削加工，其特征在于，該夾角包括:
[0009]具有中空空腔的夾具本體，其一端固定連接有法蘭盤，以用于與機床固定連接；
[0010]定位塊，其通過銷釘以與所述夾具本體中心軸線呈一定角度地固定在所述夾具本體的空腔內，其具有與待加工的工件輪廓匹配的定位支撐面，工件固定在其中可使得工件上的圓環(huán)形加工要素的中心軸線與車床主軸重合；
[0011]壓緊機構，其包括第一方向壓緊機構和第二方向壓緊機構，其中第一方向壓緊機構包括第一螺釘以及具有螺紋孔的壓塊，所述壓塊緊貼于工件一側表面并通過該第一螺釘穿過夾具本體后旋入該壓塊中將工件在第一方向鎖緊，所述第二方向壓緊機構包括第二螺釘以及墊板，所述墊板為臺階圓柱，其中小端用于伸入工件內孔，大端與穿過夾具本體的所述第二螺釘端部抵接，以實現(xiàn)將工件在第二方向鎖緊并防止竄動；以及
[0012]安全螺釘，其穿過夾具本體的空腔并固定在相對的兩側面上，用于阻擋空腔中工件脫落飛出。
[0013]作為本發(fā)明的改進，所述定位塊上還設置有銷孔和螺紋孔，分別用于與定位銷和螺釘配合，以實現(xiàn)對定位塊在夾具本體上的定位和緊固連接。
[0014]作為本發(fā)明的改進，所述夾具本體為圓柱體，其內部空腔為矩形截面空腔。
[0015]作為本發(fā)明的改進，所述第一螺釘?shù)穆菁y部分的頂端為球面，以用于將旋轉力通過點接觸的方式與壓塊接觸，最終將旋轉力變?yōu)橹本€力，通過壓塊施加在工件上，防止在壓緊過程中轉動，而造成尺寸誤差。
[0016]作為本發(fā)明的改進，所述第二螺釘?shù)穆菁y部分的頂端為球面，以用于將旋轉力通過點接觸的方式與壓塊接觸，最終將旋轉力變?yōu)橹本€力，通過墊板施加在工件上，防止在壓緊過程中轉動，而造成尺寸誤差。
[0017]作為本發(fā)明的改進，所述定位塊和夾具本體之間設置成和待加工的工件傾斜角度互為余角的角度，使得從空間上將該傾斜角度所在軸線成為與機床主軸同軸。
[0018]作為本發(fā)明的改進，所述圓環(huán)形加工要素可以為圓形凸臺、孔或內外螺紋。
[0019]本發(fā)明還公開了一種利用上述夾具對具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件進行車削加工的方法。
[0020]本發(fā)明中該夾具從功能上可分為定位部分、壓緊部分和連接部分，其中所述定位部分上設置有和產品外形輪廓一致的凹槽，并形成反角度，用于放置和定位產品，讓其上的斜加工要素處于和車床主軸同軸的位置，并通過兩個壓緊機構對緊固；所述定位部分設置有和產品外形一致的凹槽，并設有三處平面為產品定位，能將產品準確定位。定位部分的夾具體內腔底面的平面上，設置有帶角度的銷孔，并用銷子將定位塊定位、用螺釘緊固并和夾具體之間設置成了和加工的斜孔角度互為余角的角度，從空間上將斜角變?yōu)楹蜋C床主軸同心。所述定位部分的夾具體設置有內圓環(huán)狀的止口，用于和連接部分配合定位。
[0021]另外，壓緊部分分為水平和垂直兩個機構，分別從不同方向，通過定位部分旋合后施力于被加工的產品上。垂直壓緊機構的壓緊螺釘上設置有內六角的螺釘頭、還設置有球面的頂端，球面與壓塊平面的形成點接觸將旋轉力變?yōu)橹本€力，垂直壓緊機構的壓塊為圓柱形，設置有環(huán)形凹槽的壓緊平面，還設置有內螺紋部分，讓壓緊螺釘I旋入，形成非固定連接，壓塊通過壓緊螺釘I將產品壓緊，還能隨螺釘一起脫開產品，實用方便，避免了因為旋合式壓緊時造成零件輕微竄動的弊端，產品加工尺寸穩(wěn)定。所述水平壓緊機構和垂直壓緊機構原理一致，不再贅述。
[0022]本發(fā)明中，所述連接機構設置有莫氏內圓錐面，和車床主軸配合、定位、連接。所述連接機構還設置有凸臺狀的止口，用于和定位部分配合、定位，并用螺釘連接，通過連接機構將整個加工裝置保持一定的精度，并保證加工裝置軸線與車床主軸同心，保證了產品被加工要素的角度轉換。
[0023]總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果:
[0024](I)采用具有優(yōu)化設計結構的定位塊，并將其以相應傾斜的角度固定于夾具本體的空腔中，從而可使得待加工的傾斜要素的軸線與車床主軸同軸，通過普通車床即可實現(xiàn)對傾斜要素的車削加工。
[0025](2)采用多個夾緊機構，從工件的不同方位對其進行定位、夾緊和固定，可使得車削過程中工件能夠抵抗切削力矩不發(fā)生旋轉或位移，從而可以保證車削的精度。
[0026](3)在夾具本體上設置安全螺釘，其穿過本體上的空腔，可以防止空腔內的工件在加工時可能因裝夾不緊產生的脫落或飛出的安全事故。
[0027](4)本發(fā)明可以直接在普通車床上加工產品的傾斜要素，完成包括斜孔、螺紋孔或凸臺的加工要素的加工；采用是一次性裝夾，所加工尺寸準確，加工效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具的一個視角方向的結構示意圖；
[0029]圖2為圖1中的夾具在另一個視角方向的結構示意圖；
[0030]圖3為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具優(yōu)選用于夾持的待加工工件的結構示意圖；
[0031]圖4為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具中定位塊與夾具本體的組合機構示意圖；
[0032]圖5為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具的壓緊機構的結構示意圖；
[0033]圖6為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具的法蘭盤的結構示意圖；
[0034]圖7為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具的定位塊的結構示意圖；
[0035]圖8為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具的整體結構示意圖；
[0036]圖9為按照本發(fā)明實施例所構建的夾具夾持工件后的整體結構示意圖。
[0037]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:1_壓緊螺釘、2-壓塊、3-安全螺釘、4-定位塊、5-銷、6-螺釘M8X60、7-螺釘M12X40、8_法蘭盤、9-壓緊螺釘、10-墊板、11-夾具體。

【具體實施方式】
[0038]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0039]按照本發(fā)明實施例所構建的夾具，其用于夾持具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件，以對所述圓環(huán)形加工要素進行車削加工。
[0040]如圖1和2所示，該夾角具體包括夾具本體11，壓緊機構和安全螺釘3。
[0041]具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件如圖3所示。
[0042]夾具本體11具有中空空腔，其一端固定連接有法蘭盤8，以用于與機床固定連接；通過銷釘以與所述夾具本體11中心軸線呈一定角度地固定在所述夾具本體11的空腔內的定位塊4，其具有與待加工的工件輪廓匹配的定位支撐面，工件固定在其中可使得工件上的圓環(huán)形加工要素的中心軸線與車床主軸重合。
[0043]壓緊機構，其包括第一方向壓緊機構和第二方向壓緊機構，其中第一方向壓緊機構包括第一螺釘I以及具有螺紋孔的壓塊2，所述壓塊2緊貼于工件一側表面并通過該第一螺釘I穿過夾具本體后旋入該壓塊2中將工件在第一方向(例如垂直方向)鎖緊。第二方向壓緊機構包括第二螺釘9以及墊板10，所述墊板10為臺階圓柱，其中小端用于伸入工件內孔，大端與穿過夾具本體11的所述第二螺釘9端部抵接，以實現(xiàn)將工件在第二方向(例如水平方向)鎖緊并防止竄動。
[0044]安全螺釘穿過夾具本體的空腔并固定在相對的兩側面上，用于阻擋空腔中工件脫落飛出。
[0045]本實施例的夾具根據(jù)功能又分為定位部分、壓緊部分和連接部分。
[0046]如圖4所示，定位部分與連接部分是通過銷子定位，用螺釘連接的，定位部分采用分體設計，主要由夾具體11和定位塊4組成，定位塊4表面設有與產品輪廓一致的凹槽和躲避孔，用于安放和定位產品；通過調整定位塊4在夾具體11上的位置，讓被加工產品的傾斜加工要素與整個加工裝置同心。
[0047]如圖6所示，所述連接部分一頭同車床連接，一頭與定位部分和壓緊部分連接，保證了斜孔加工裝置的整體軸線與車床主軸同心，這兩個同心保證了產品加工要素可以直接在車床上進行車削加工。
[0048]定位部分與連接部分是通過銷子定位，用螺釘連接的，定位部分表面設有與產品輪廓一致的凹槽和躲避孔，用于安放和定位產品；壓緊部分通過壓緊螺釘與連接部分旋合施力，用壓塊2或墊板10將產品緊固，以抗衡加工中的切削力；連接部分一頭同車床連接，一頭與定位部分和壓緊部分連接。定位部分包括安全螺釘、定位塊、夾具體、銷、螺釘M8X60。
[0049]安全螺釘為具有普通內六角螺釘一樣的外形，優(yōu)選采用高強度合金鋼30CrMnSiA制成，用于抵抗可能出現(xiàn)的產品飛出的撞擊力。
[0050]如圖7所示，定位塊4上設置有和產品外形一致的槽和躲避孔，用于安放和定位產品，它為產品提供了兩處定位面(水平和垂直方向)；其上還設置有2處銷子過孔，用于銷與夾具體定位；其上還設置有4處螺紋過孔，用于通過螺釘M8X60與夾具體緊固；其上還設置有I處螺紋過孔，用于讓壓緊螺釘2旋合產生水平壓緊力；
[0051]夾具體11優(yōu)選為圓柱體，其上設置有矩形內通槽，用于放置定位塊4和產品，并為定位產品的一處定位面(高度方向)；其上還設置有與止口中心方向傾斜一定角度2處銷子過孔，用于通過銷與定位塊定位，將傾斜的角度與產品要加工的傾斜要素的角度互為余角，從而變加工要素的軸線變?yōu)榕c車床主軸一致；其上還設置有4處過孔，用于通過螺釘M8X60與定位塊緊固；其上還設置有I處螺紋過孔，用于讓壓緊螺釘I旋合產生垂直壓緊力；其上還設置有I處凹止口，用于與連連部分的凸止口過盈配合，保證整個裝置的軸線與車床主軸軸線重合，其上還設置有I處螺紋過孔，用于讓安全螺釘可以在工作時固定在夾具體上，用來阻擋可能出現(xiàn)的產品飛出的意外安全事故，在不工作時可將安全螺釘旋下，才能將產品放入裝置中；其上還設置有4處螺紋過孔，用于連接法拉盤，在夾具體的整圓部分還設置有對刀槽，用于打表檢查加工裝置整體跳動。
[0052]如圖5所示，壓緊部分包括:壓緊螺釘1、壓塊、壓緊螺釘2、墊板等組成。壓緊部分通過壓緊螺釘I和9與連接部分旋合施力，用壓塊2或墊板10將產品緊固，以抗衡加工中的切削力。其中壓緊螺釘I和壓塊2構成垂直壓緊機構，壓緊螺釘2和墊板構成水平壓緊機構。
[0053]垂直壓緊機構的壓緊螺釘1，其上設置有內六角的螺釘頭，用于方便扳手施力，其上還設置有在螺紋部分的頂端為球面，其作用是將旋轉力用球面與平面的點接觸的方式與壓塊接觸，最終將旋轉力變?yōu)橹本€力，通過壓塊施加在產品上，防止產品在壓緊過程中轉動，而造成尺寸超差。
[0054]垂直壓緊機構的壓塊為圓柱形，其上設置有帶有環(huán)形凹槽的壓緊平面，用于壓緊產品，其上還設置有內螺紋部分，其作用讓壓緊螺釘I旋入，并形成非固定連接，以便讓壓塊在完成壓緊后能隨螺釘一起脫開產品，節(jié)省操作時間；其上還設置有環(huán)形的內腔部分，其作用是讓螺釘球頭可以自由旋轉，并在底部平面形成點接觸；
[0055]水平壓緊機構的壓緊螺釘2，其上設置有內六角的螺釘頭，用于方便扳手施力；其上還設置有在螺紋部分的頂端為球面，其作用是將旋轉力用球面與平面的點接觸的方式與墊板接觸，最終將旋轉力變?yōu)橹本€力，通過墊板施加在產品上，防止產品在壓緊過程中轉動，而造成尺寸超差。
[0056]水平壓緊機構的墊塊10為臺階圓柱形，其上設置有大的圓柱面，其作用是讓螺釘球頭在其底部平面形成點接觸；其上還設置有小的圓柱面，其作用是套入產品內孔，防止產品竄動，用端面壓緊產品。連接部分包括螺釘M12 X 40和法蘭盤等組成
[0057]法蘭盤如圖6所示，其上設置有莫氏內圓錐面，用于與車床主軸配合；其上還設置有一處凸止口，用于與夾具體定位、安裝；其上還設置有一處外螺紋，用于與車床螺母的連接，緊固整個裝置，其上還設置有6處過孔，用于讓螺釘M12X40穿越后與夾具體緊固、連接。
[0058]如圖8和9所示，本發(fā)明的夾具工作原理和使用方法:首先將法蘭盤8通過莫氏圓錐與車床主軸裝配、緊固，然后將夾具體11與通過銷子定位與定位塊4定位，用螺釘裝配，緊固形成定位部分，最后將定位部分用夾具體11上的止口與法蘭盤8定位，用螺釘緊固，完成整個加工裝置的組裝后，用百分表檢測加工裝置的上的對刀槽，以確定安裝是否到位。
[0059]一切無誤后，可以開始安放產品:將產品沿著定位塊的輪廓安放定位；再調整兩處壓緊機構將產品牢固壓緊；最后將安全螺釘在夾具體上安放旋緊，就可以開始加工，整個過程十分簡捷方便，加工尺寸的精度靠裝置本身保證，可靠性高，安全性也好。
[0060]在本發(fā)明的所有構成件中，除了定位塊、夾具體、和法蘭盤上等3個部件的配合和定位部位的尺寸、形位公差、表面粗糙度的精度要求較高，需采用精加工外；其余部分的精度和尺寸均設置為自由公差，即可滿足使用，成本低，加工工藝性和經濟性好。
[0061]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種車削加工夾具，用于夾持具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件，以對所述圓環(huán)形加工要素進行車削加工，其特征在于，該夾角包括: 具有中空空腔的夾具本體(11)，其一端固定連接有法蘭盤(8)，以用于與機床固定連接; 定位塊(4)，其通過銷釘以與所述夾具本體(11)中心軸線呈一定角度地固定在所述夾具本體(11)的空腔內，其具有與待加工的工件輪廓匹配的定位支撐面，工件固定在其中可使得工件上的圓環(huán)形加工要素的中心軸線與車床主軸重合； 壓緊機構，其包括第一方向壓緊機構和第二方向壓緊機構，其中第一方向壓緊機構包括第一螺釘(I)以及具有螺紋孔的壓塊(2)，所述壓塊(2)緊貼于工件一側表面并通過該第一螺釘(I)穿過夾具本體(11)后旋入該壓塊(2)中將工件在第一方向鎖緊，所述第二方向壓緊機構包括第二螺釘(9)以及墊板(10)，所述墊板(10)為臺階圓柱，其中小端用于伸入工件內孔，大端與穿過夾具本體(11)的所述第二螺釘(9)端部抵接，以實現(xiàn)將工件在第二方向鎖緊并防止竄動；以及 安全螺釘(3)，其穿過夾具本體(11)的空腔并固定在相對的兩側面上，用于阻擋空腔中工件脫落飛出。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種車削加工夾具，其中，所述定位塊(4)上還設置有銷孔和螺紋孔，分別用于與定位銷和螺釘配合，以實現(xiàn)對定位塊(4)在夾具本體(11)上的定位和緊固連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種車削加工夾具，其中，所述夾具本體(11)為圓柱體，其內部空腔為矩形截面空腔。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種車削加工夾具，其中，所述第一螺釘(I)的螺紋部分的頂端為球面，以用于將旋轉力通過點接觸的方式與壓塊接觸，最終將旋轉力變?yōu)橹本€力，通過壓塊施加在工件上，防止在壓緊過程中轉動，而造成尺寸誤差。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的一種車削加工夾具，其中，所述第二螺釘(9)的螺紋部分的頂端為球面，以用于將旋轉力通過點接觸的方式與墊板(10)接觸，最終將旋轉力變?yōu)橹本€力，通過墊板施加在工件上，防止在壓緊過程中轉動，而造成尺寸誤差。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的一種車削加工夾具，其中，所述定位塊(4)和夾具本體(11)之間設置成其軸線和待加工的工件軸線的傾斜角度互為余角的角度，使得從空間上將該傾斜角度所在軸線成為與機床主軸同軸。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的一種車削加工夾具，其中，所述圓環(huán)形加工要素可以為圓形凸臺、孔或內外螺紋。
8.一種利用權利要求1-7中任一項所述的夾具對具有中心軸線與車床主軸不平行的圓環(huán)形加工要素的工件進行車削加工的方法。
【文檔編號】B23Q3/12GK104440329SQ201410631685
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權日:2014年11月11日
【發(fā)明者】涂華 申請人:湖北三江航天紅峰控制有限公司