一种压力可视可调可控的同步锁紧液压尾座

技术领域

本发明涉及航空发动机轴类零部件外圆面孔，槽，花键，外形等铣加工使用的尾座。具有高刚性，低摩擦系数，与转台同步，顶尖顶紧压力可视可控可调等特点。

背景技术

轴类零件是现代航空发动机必备部件，在生产过程中经常需要对轴的外圆上的孔，槽，花键，外形等等进行加工。在实际加工中通常采用的是一夹一顶的方式经行加工。这时就需要用到尾座来实现顶的方式。通常我们尾座顶尖有两种，一种是固定顶尖，一种是可回转顶尖，这两种都是通过将顶尖莫氏锥柄插入尾座的莫氏锥孔中，再通过尾座的扶轮转动从而推动顶尖顶入工件的中心孔中，使顶尖锥面紧紧贴合在零件中心孔的锥面上，再锁紧锁紧螺钉来完成顶紧工件的。

CN2019101728292一种数控车床尾座进给控制系统，其使用的是一种液压缸驱动车床尾座顶尖轴进给的驱动装置，包括顶尖轴、顶尖、尾座、顶尖筒、液压缸、液压杆、转动丝杠和手柄，液压缸内部的液压杆通过联轴器固定连接有顶尖轴，液压杆的另一端伸出液压缸固定连接有手柄，液压缸通过法兰盘固定安装在尾座端部，液压缸侧壁固定连接有液压集成阀，液压集成阀包括外壳体、换向摇杆、调速转扭、电磁控制开关和进给摇杆，液压集成阀底部固定连通有进油管道和出油管道，尾座顶部固定安装有位移传感器和显示器。可以实现自动进给或自动退出，换向简单快捷，可以调整进给速度，可以实现定量进给。用于车床的尾座，取代丝杆尾座进给，不能跟随旋转。

CN2019222930928公开了一种车削加工中心尾座牵引与锁定的液压控制装置，包括尾座主体、设置在尾座主体底部的底座，竖直朝下设置在底座上的锁定液压缸，设置在底座底部的锁定机构，设置在尾座上的牵引连接机构，以及液压控制机构；所述锁定液压缸用于驱动锁定机构压紧机身导轨，所述牵引连接机构包括与尾座移动方向垂直的牵引液压缸，所述液压控制机构分别与锁定液压缸和牵引液压缸油路连接。也是用于车床的尾座结构。

但铣床或功能性加工中心，尤其是具有转台结构的设备在实际的使用中，当我们使用固定顶尖来顶紧工件时，由于我们要加工的是轴的外圆，轴是需要转动的，这样在不断地转动过程中，零件的中心定位孔的锥面是在和尾座顶尖的锥面不断的旋转摩擦，当我们加工玩工件后，通常情况下零件的中心定位孔锥面会有比较大的磨损，甚至于变形，导致后道工序不能准确定心，从而造成零件的报废。更严重的情况是，由于我们加工的航空发动机用轴一般都是中空的，所以中心孔是打在工艺堵盖上的，当尾座顶紧的压力过大时，工艺堵盖使用不当时，甚至于出现零件在转动而工艺堵盖不和零件同时转动的情况，造成零件内控直接划伤，甚至于由于长时间回转摩擦使得零件与工艺堵盖“焊接“在一起造成零件报废的情况。

而当我们使用外旋式回转顶尖的时候，由于整个顶尖的回转顶尖部件刚性的问题，是我们在加工时经常出现没有规律的尺寸不到位的情况，零件表面有明显振纹的情况，由于刚性不足导致的切削震动崩坏刀具的情况等等，经过几次加工后回转顶尖就要报废。从而增加了不必要的成本。

当然，除了上述使用尾座加工以外，我们还可以使用有同步转台的机床即有两个可以同步回转转台的机床来加工，但即使是这样的机床也要解决怎样在同步轴上加装工装来顶紧或夹紧工件，加工时需要使用加长刀具带来的刚性不足等等一系列问题。同时也因增加了转台，工装等等，大幅增加了成本。

因此，需要提供一种航空发动机轴类零件外圆面加工的尾座，这种尾座要求顶紧的压力可以调整可以控制，压力值可以实时显示，顶尖可旋转的同时还要能和转台同步锁紧松开，具有较高的刚性，结构要紧凑可靠，要便于控制刀长以获得刀具最佳的刚性利用等等。在使用中能够确保零件装夹稳定可靠及安全，同时也要在使用过程中操作简单、方便，又能提高劳动生产率和质量，又对生产现场的工装管理工作带来便利，降低了加工成本的浪费。

发明内容

本发明目的是，针对就是针对以上的问题，以及航空发动机轴类零件圆周加工要求提出的一种切实有效的解决方案。设计航空发动机轴类零件圆周加工使用的压力可视可调可控的同步锁紧液压尾座。

本发明的技术方案是，一种压力可视可调可控的同步锁紧液压尾座，包括回转单元，回转锁紧放松单元，液压顶尖推动与后退单元，基座单元；

回转单元包括一对圆锥滚子轴承7、18，第四、五密封圈9、17，液压涨紧圈12，第二内六角螺钉13，端盖14，顶尖15，回转轴16，螺母219，第三内六角螺钉20，顶杆30，防尘盖31，芯轴32；顶尖15的锥面结构插入匹配的回转轴16的锥孔中，一对圆锥滚子轴承18内圈装在回转轴16外周上，安装第四密封圈9的液压涨紧圈12能够在液压作用下锁紧在芯轴32的中心孔内，圆锥滚子轴承18外圈固定在筒状芯轴32内孔；工作时由转台带动用顶尖15顶紧的待加工工件回转，回转轴16通过一对圆锥滚子轴承在芯轴32内旋转；回转单元装入底座23；

液压顶尖推动与后退机构包括第一液压组件、第一液压组件匹配的顶尖进油口1，顶尖回油口2，第一密封圈4，第二密封圈5，第三密封圈8，第一内六角螺钉10，角向限位块11，底座23，第六密封圈28，第5内六角螺钉29，芯轴32和液压端盖33；密封圈为第一液压组件的液压密封圈，第一液压组件的油缸推动芯轴的平动，芯轴为能够平动不旋转的套筒件并安装在轨道上；

回转锁紧放松单元包括第二液压组件、液压涨紧圈12，第三组内六角螺钉20，第二液压组件的回转进油口26和回转出油口27；芯轴32外圆上第二液压组件的两个进出油孔26、27，液压涨紧圈是弹性金属或弹性高分子材料薄壁筒形，筒内同轴安装回转轴16；筒形的两端设有密封槽，筒形至少一端设有法兰，通过法兰锁紧在芯轴32上，从而液压涨紧圈12的外侧与芯轴的内侧之间构成液压油腔，用密封圈将液压涨紧圈12与芯轴32之间的液压油腔间隙密封；

基座部分包括开槽沉头螺钉21，盖子22，底座23，内六角螺钉424，定位块25；将底座23上用第4内六角螺钉24固定定位块25放置在机床的T型槽中。

所述回转单元装入底座23，使芯轴32外圆上第二液压组件的两个进出油孔26、27朝向底座23的地面方向，由底座23下方将回转进油口26，回转出油口27分别安装在芯轴32上。

工作时，将回转进油口26，回转出油口27分别和转台液压锁紧的进油口接口和出油口接口相连接，当转台液压锁紧的进油口通油时，转台锁紧，回转轴16被由回转进油口26进的油液将液压涨紧圈12压紧变形而锁紧；当转台液压松开的出油口通油时，转台松开，被液压涨紧圈12锁紧的回转轴16在通过回转出油口27泄油后，液压涨紧圈12的弹性变形恢复，从而松开了锁紧状态。

第一液压组件中，第六密封圈28和第一密封圈4安装在第一液压组件液压端盖33内孔的相应位置，将第二密封圈5安装在芯轴32外圆的相应位置上，将第三密封圈8安装在底座23内孔的相应位置上，将回转部分装入底座23内，使芯轴32上的缺口槽与底座23上方的缺口槽重合，插入角向限位块11，并用第一内六角螺钉10固定在底座23上，再将已安装好第六密封圈28和第一密封圈4的液压端盖33穿过芯轴32小外圆，用6-8颗第5内六角螺钉29将其与底座23连接起来，最后将顶尖进油口1通过管螺纹旋入液压端盖33里，将顶尖回油口2通过管螺纹旋入底座23里，设有压力表3通过管螺纹旋入液压端盖33里。

工作时，将压力油通过顶尖进油口1进入油缸内部，推动芯轴32即回转组件向前运动，当顶尖顶上工件时，随着不断加大的油压，使压力表有了数值，调整油压，使压力表的数值达到规定的值后关闭阀门保压。当完成加工后，首先打开阀门，使油腔里的油可以通过顶尖进油口1回流，同时将压力油通过顶尖出油口1进入油缸内部，推动芯轴32即回转组件反向运动，从而使顶尖脱离工件，以完成待加工工件的装夹。

工作时，将底座23上用第4内六角螺钉24固定定位块25放置在机床的T型槽中，调节到合适的位置，用前后各一个螺钉将底座固定在工作台上，旋下开槽沉头螺钉21，取下盖子22，将与控制转台锁紧松开的液压油管分别接到顶尖进油口1，顶尖回油口2上，盖上盖子22，锁紧开槽沉头螺钉21即可。

随着回转进油口26的进油口的液压油压力增大，使液压涨紧圈12的薄壁部分变形，从而抱紧回转轴16完成夹紧，回转轴此时则完全转动，完成加工后，打开回转出油口27的阀门，使油腔内的液压油从出油口流出，随着油腔压力的减小，液压涨紧圈12恢复原样，从而松开回转轴16；液压涨紧圈12是固定在芯轴32上的，是不回转的；液压涨紧圈无液压时则回转轴和顶尖随转。

有益效果：本发明的航空发动机轴类零件圆周加工使用的压力可视可调可控的同步锁紧液压尾座。压力值可以实时显示，顶尖可旋转在加工工件时对准跟转，支撑力均匀，同时还要能和转台同步锁紧松开，刚柔并济，结构紧凑可靠，使用中能够确保零件装夹稳定可靠及安全，同时也要在使用过程中操作简单、方便，又能提高劳动生产率和质量，又对生产现场的工装管理工作带来便利。液压同步锁紧旋转尾座的结构同时具有柔性的顶尖结构，芯轴的进动距离决定顶尖的夹紧度，涨紧圈的松开使得转轴可以随顶尖转或涨紧具有同转台同时的转角调节功能。对航空发动机的空心轴类零件的铣加工尤其合适。

附图说明

图1所示是本发明压力可视可调可控的同步锁紧液压尾座的3D图。

图2所示是芯轴、顶尖和回转轴的外形结构示意图；

图3所示是回转轴液压锁紧结构示意图；

图4是涨紧圈结构示意图；

图5是本发明芯轴32与第一液压组件的结构示意图；

图6是角向限位块11的3D图；

图7是角将芯轴32的3D图；

图8是底座23的3D图。

具体实施方式

1.顶尖进油口 2.顶尖回油口 3.压力表 4.第一密封圈 5.第二密封圈 6.螺母1、7.圆锥滚子轴承1 8.第三密封圈 9.第四密封圈 10.第一内六角螺钉 11.角向限位块12.液压涨紧圈 13.第二内六角螺钉 14.端盖 15.顶尖 16.回转轴 17.第五密封圈 18.圆锥滚子轴承2 19.锁紧螺母 20.第三内六角螺钉 21.开槽沉头螺钉 22.盖子 23.底座 24.第四内六角螺钉 25.定位块 26.回转进油口 26-1油腔 27.回转出油口 28.第六密封圈29.第五内六角螺钉 30.顶杆 31.防尘盖 32.芯轴 33.液压端盖 34.防转腔 35.前进油腔36.回退油腔 37.密封圈安装槽。

如图1所示，整个尾座的结构如图主要由四个部分组成：回转部分，回转锁紧放松即与转台同步部分，液压顶尖推动与后退机构，基座部分共同组成。

回转部分由第1螺母6，第1圆锥滚子轴承7，第四密封圈9，液压涨紧圈12，第二内六角螺钉13，端盖14，顶尖15，回转轴16,第五密封圈17,第2圆锥滚子轴承18，螺母19，第三内六角螺钉20，顶杆30，防尘盖31，芯轴32组成。

将顶尖15的锥面插入回转轴16的锥孔中，再将第2圆锥滚子轴承18装在回转轴16上，第二锁紧螺母19，插入通过8颗第三内六角螺钉20将已安装第四密封圈9的液压涨紧圈12锁紧在芯轴32上的中心孔里，使第2圆锥滚子轴承18的一端靠在芯轴32的轴承档位上，安装上由8颗第二内六角螺钉13固定的已安装好第五密封圈17的端盖14；再将第1圆锥滚子轴承7通过芯轴32的内孔装在回转轴16上，使其一端靠在芯轴32的轴承档位上，旋紧第1螺母6，将顶杆30装入回转轴16内，将防尘盖31旋入芯轴32内。

工作时由转台带动用顶尖15顶紧的工件回转，回转轴16通过第1第2圆锥滚子轴承在芯轴32内旋转。

回转锁紧放松即与转台同步部分，是有芯轴32，第四密封圈9，液压涨紧圈12，第三内六角螺钉20，回转进油口26和回转出油口27组成。

将已装配好的回转部分装入底座23，使芯轴32外圆上的两个进出油孔朝向底座23的地面方向，由底座23下方将回转进油口26，回转出油口27分别安装在芯轴32上即可。

工作时，将回转进油口26，回转出油口27分别和转台液压锁紧的进油口接口和出油口接口相连接，当转台液压锁紧的进油口通油时，转台锁紧，回转轴16被由回转进油口26进的油液将液压涨紧圈12压紧变形而锁紧；当转台液压松开的出油口通油时，转台松开，被液压涨紧圈12锁紧的回转轴16在通过回转出油口27泄油后，液压涨紧圈12的弹性变形恢复，从而松开了锁紧状态。

液压顶尖推动与后退机构，由顶尖进油口1，顶尖回油口2，压力表3，第一密封圈4，第二密封圈5，第三密封圈8，第一内六角螺钉10，角向限位块11，底座23，第六密封圈28，内六角螺钉29，芯轴32和液压端盖33组成。

首先将密封圈28和密封圈4安装在液压端盖33内孔的相应位置，将第二密封圈5安装在芯轴32外圆的相应位置上，将密封圈8安装在底座23内孔的相应位置上，将回转部分装入底座23内，使芯轴32上的缺口槽与底座23上方的缺口槽重合，插入角向限位块11，并用第一内六角螺钉10固定在底座23上，再将已安装好密封圈28和密封圈4的液压端盖33穿过芯轴32小外圆，用8颗第5内六角螺钉29将其与底座23连接起来，最后将顶尖进油口1通过管螺纹旋入液压端盖33里，将顶尖回油口2通过管螺纹旋入底座23里，将压力表3通过管螺纹旋入液压端盖33里，完成装配。

工作时，将压力油通过顶尖进油口1进入油缸内部，推动芯轴32即回转组件向前运动，当顶尖顶上工件时，随着不断加大的油压，使压力表有了数值，调整油压，使压力表的数值达到规定的值后关闭阀门保压。当完成加工后，首先打开阀门，使油腔里的油可以通过顶尖进油口1回流，同时将压力油通过顶尖出油口1进入油缸内部，推动芯轴32即回转组件反向运动，从而使顶尖脱离工件，以完成工件的装夹。

基座部分由开槽沉头螺钉21，盖子22，底座23，第4内六角螺钉24，定位块25组成。工作时，将底座23上用第4内六角螺钉24固定定位块25放置在机床的T型槽中，调节到合适的位置，用前后各一个螺钉将底座固定在工作台上，旋下开槽沉头螺钉21，取下盖子22，将与控制转台锁紧松开的液压油管分别接到顶尖进油口1，顶尖回油口2上，盖上盖子22，锁紧开槽沉头螺钉21即可。

1.尾座的装配过程

将第六密封圈28和第一密封圈4安装在液压端盖33内孔的相应位置，将顶尖进油管1和压力表3通过管螺纹分别安装在在液压端盖33的斜侧面的两个对应管螺纹位置上，调整好零件位置，构成液压端盖33组件。

将第三密封圈9安装在液压涨紧圈12外圆的相应位置上构成液压涨紧圈12组件。

将第三密封圈8安装在底座23内孔的相应位置上，将顶尖回油口2通过管螺纹安装在底座23的外侧面对应管螺纹孔中，调整好零件位置，构成底座23组件

将第五密封圈17安装在端盖14内孔的相应位置构成端盖14组件。

将第二密封圈5安装在芯轴32外圆的相应位置上，将已安装好的液压涨紧圈12组件插入芯轴32内孔，并通过8颗第三内六角螺钉20将其与芯轴32连接，构成芯轴32组件。

将顶尖15的锥面插入回转轴16的锥孔中，再将圆锥滚子轴承18装在回转轴16上，旋入第二锁紧螺母19并旋紧，使第2圆锥滚子轴承18的内圈一端紧紧靠在回转轴16的轴承档台阶上，把组件按顶尖向外将组件的另一端插入芯轴32组件，使第2锥滚子轴承18的外圈一端靠在芯轴32组件的轴承档台阶上，将端盖14组件穿过安装有顶尖一端的的回转轴16，使端盖14的轴承压紧端压在圆锥滚子轴承18外圈的另一端，通过8颗第二内六角螺钉13将端盖14与芯轴32组件连接起来。

将圆锥滚子轴承7通过芯轴32的另一端内孔装在回转轴16上，使其圆锥滚子轴承7的外圈一端靠在芯轴32组件的轴承档位上，同一端的内圈靠在回转轴16的轴承档位上，旋入第1螺母6并旋紧；将顶杆30旋入回转轴16内到合适位置；将防尘盖31旋入芯轴32内。

将上述安装好的组件插入底座23组件中，调整好位置，使芯轴32外圆上的限位槽与底座23组件上方的限位槽重合，插入角向限位块11并用4颗第1内六角螺钉10将其固定在底座23组件上；从底座23组件的下方将回转进油口26，回转出油口27的管螺纹分别旋进芯轴32上对应的管螺纹接口上，并调整好回转进油口26，回转出油口27的方向。

将液压端盖33组件的内孔套如芯轴32的小端外圆上，调整好压力表3和顶尖进油口1的方向后，用8颗第5内六角螺钉29将其固定在底座23组件上。

将盖子22放在底座23组件的窗口上，用8颗开槽沉头螺钉21将其固定在底座23组件上。

将2件定位块25分别放在底座23组件的底面卡槽里，用第4内六角螺钉(24)固定在底座23组件上。完成尾座的装配。

2.尾座的工作即使用过程

使用时，将尾座上的固定定位块25放置在机床的T型槽中，调节到合适的位置后，前后各用一个螺栓通过底座上的螺栓槽将尾座固定在工作台上。旋下开槽沉头螺钉21，取下盖子22，将与控制转台锁紧的液压油管通过一转二的转接头分成两个进油管，将其中一根接到回转进油口26上，另一根接到转台锁紧的进油接口上；同样，将与控制转台松开的液压油管通过一转二转接头分成两个出油管，将其中一根接到回转出油口27上，能一根接到转台松开的出油接口上。

使用时，通过顶尖进油口1将液压站的液压油输入由液压端盖33，底座23和芯轴32组成的两个液压油腔中靠液压端盖33一端的液压油腔中，由于液压油的不断输入，推动芯轴32向一端移动，将顶尖顶入被加工零件的中心孔里，使二者锥面紧密接触，随着压力油的不断注入，使压力表3开始有数值变化，当达到所需要的压力值时，关闭顶尖进油口1的液压油口阀门。由转台带动工件转动，再因由顶尖锥面与零件中心孔锥面的紧密接触使的回转轴16在第1圆锥滚子轴承7和在第2圆锥滚子轴承18支撑作用下产生回转运动。当要求锁紧转台时，转台液压锁紧的进油口的液压油管通油，转台锁紧，同时因为是将与控制转台锁紧的液压油管通过一转二的转接头分成两个进油管，一个管子是接转台上，一个管子是接到尾座的回转轴进油口26的，所以当转台锁紧时，尾座上由液压涨紧圈12与芯轴32构成的液压腔也是注满液压油的，并且压力和转台锁紧的液压压力相同，液压涨紧圈12也应为这个压力，使其内圆面与回转轴16对应的外圆面紧密接触在一起，抱紧了回转轴16，使其无法转动，同时由于芯轴32的回转自由度被角向限位块11所限制从而形成一个稳定的状态，可以经受住零件加工带来的冲击，从而确保了零件加工尺寸的稳定与准确。

当加工结束时，首先打开顶尖进油口1的液压油口阀门，然后通过连接顶尖回油口的液压油管，将液压站里的液压油输入到由液压端盖33，底座23和芯轴32组成的两个液压油腔中远离液压端盖33一端的液压油腔中，使芯轴32回退，使顶尖15脱离工件，当芯轴32上的限位块与液压端盖上的限位块接触式停止加压。

由于顶尖在与工件不断的接触过程中慢慢的会被磨损，所以我们还设计了更换顶尖的机构。当顶尖15磨损需跟换时，用开口扳手卡住回转轴16靠近顶尖处的六角头如图4，拆下防尘盖31，用内六角扳手转动顶杆30，将顶尖15顶出回转轴16的内锥孔，退回顶杆30，旋上防尘盖31，将新的顶尖15插入回转轴16的内锥孔即可完成顶尖的更换。

3、回转轴液压锁紧结构

如图3回转轴液压锁紧结构所示，液压涨紧圈12是弹性金属或弹性高分子材料筒形薄壁，筒形的两端设有密封槽，一端设有法兰，液压油由回转进油口26的进油口处进入由内六角螺钉20将已安装好第四密封圈(9)的液压涨紧圈12通过法兰锁紧在芯轴32上，从而液压涨紧圈12的外侧与芯轴的内侧之间构成液压油腔，用第四密封圈(9)将液压涨紧圈12与芯轴32之间的液压油腔间隙密封图4所示，随着回转进油口26的进油口的液压油压力增大，使液压涨紧圈12的薄壁部分变形，从而抱紧回转轴16完成夹紧，回转轴此时则完全转动，完成加工后，打开回转出油口27的阀门，使油腔内的液压油从出油口流出，随着油腔压力的减小，液压涨紧圈12恢复原样，从而松开回转轴16。在整个过程中，液压涨紧圈12是固定在芯轴32上的，是不回转的。液压涨紧圈无液压时则回转轴和顶尖随转，图4是液压涨紧圈12的3D图。设有密封圈安装槽37。

4.液压推进防转机构

如图5所示，以第二密封圈5所在的圆环将芯轴分成左右两边。由芯轴32的左边，底座23，第三密封圈8，第二密封圈5和顶尖出油口2构成液压油的回退油腔,回退油腔的左边是由安装在底座23上的第三密封圈8将芯轴32与底座23之间的间隙密封；右边是由安装在芯轴(32)上的第二密封圈(5)将芯轴32的第二密封圈5所在的圆环与底座23之间的间隙密封。以芯轴32的右边，由第二密封圈5，底座23，第一密封圈(4),第六密封圈28，顶尖进油口1和液压端盖33构成液压油的前进油腔35。前进油腔35的左边是由安装在芯轴(32)上的第二密封圈(5)将芯轴32的第二密封圈5所在的圆环与底座23之间的间隙密封，右边是由安装了第一密封圈(4)液压端盖33将液压端盖33与底座23密封，由安装第六密封圈28的液压端盖33将液压端盖33与芯轴32之间的间隙密封。

工作时由顶尖进油口1的进油口注入液压油，液压油进入前进油腔后随着压力的增大，推动芯轴32向左运动，顶住工件，当结束加工时，液压油由顶尖出油口2的回油口注入回退油腔36，使芯轴32向右运动，从而使顶尖退出工件顶尖孔，从而完成工件的装拆。

如图7所示，由芯轴32，底座23，角向限位块11和第一内六角螺钉10构成了芯轴32的防转机构。将芯轴32插入底座23中，调整好位置，使芯轴32上的防转腔与底座23的方形缺口重合，插入角向限位块11，用第一内六角螺钉10将角向限位块11固定在底座23上，工作时，芯轴32只能在底座23的内孔里前后滑动，不能旋转。