一种紧定衬套开槽加工工装夹具

技术领域

本发明涉及车床加工工装夹具技术和设备领域，具体是一种紧定衬套开槽加工工装夹具。

背景技术

紧定衬套作为轴承与转动轴装配在一起的中间连接紧定件，在圆周处沿着轴线方向设置开槽，即宽槽和窄槽，开槽的作用是：1、拧紧锁定螺母，使紧定衬套与转动轴、轴承内圈之间保持过盈配合，从而达到衬套与转动轴、轴承内圈固定不动的装配效果；2、拧松锁定螺母，方便轴承与转动轴之间的装拆。

常用的开槽工艺有：刨削、插削、线切割、铣削等；刨削、插削应用于该紧定衬套的开槽加工显然不合适，刨削、插削加工过程中，冲击力大，会破坏外螺纹牙型和造成工件内外轮廓较大变形；线切割加工生产效率低、生产成本高。

比较而言，采用铣削加工为好；但是，常规铣削加工存在工件径向变形、生产效率低、人力操作易疲劳等等问题，急需一种合适的开槽加工工装夹具，解决常规铣削加工存在的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种紧定衬套开槽加工工装夹具。

本发明使用的技术方案如下：

一种紧定衬套开槽加工工装夹具，其包括夹具体，连接于夹具体上方的定位装置，以及设置于定位装置轴线处的自动夹紧装置；

夹具体由底板、顶柱、安装板连接而成，底板底面与定向键固定连接，定向键与机床工作台T形槽间隙配合对定；

定位装置由可调圆柱销和可换圆柱销同轴组合而成；可换圆柱销内孔与可调圆柱销外圆配合，可换圆柱销的外圆开有退刀槽；在退刀槽的下端，位于可调圆柱销的底板中部和边部，分别设有圆柱销和摆动活页；可换圆柱销的外径与紧定衬套的内孔相匹配；

自动夹紧装置，包括压缩弹簧、活动心轴、开口压板、顶柱、端盖、联轴器、气缸；端盖与可调圆柱销连接为一体，把压缩弹簧压在可调圆柱销内孔；气缸利用顶柱与可调圆柱销连为一体，其缸杆用联轴器与活动心轴连接；气缸缸杆带动活动心轴上、下移动，对紧定衬套进行松开或夹紧。

进一步，两套上述的一种紧定衬套开槽加工工装夹具，沿着水平方向连接为一体；在两套工装夹具之间的顶端，沿着水平方向连接线的中部，并与连接线垂直方向，设有锯片铣刀，锯片铣刀装在轮毂上，轮毂内孔与主轴间隙配合，用长平键和紧定螺钉，锁死轮毂内孔与主轴；

锯片铣刀的直径，小于两套工装夹具的退刀槽的槽底之间的距离，大于两个紧定衬套内径之间的距离；锯片铣刀可以作上下、前后移动。

本发明待加工工件为紧定衬套，需要在紧定衬套加工开口槽，开口槽上部为宽槽，下部为窄槽，宽槽和窄槽相通；加工时分宽槽和窄槽两道工序完成，先加工宽槽，后工件倒立加工窄槽。为使窄槽对正宽槽，在可调圆柱销边部安装一个摆动活页，在加工窄槽时卡住宽槽定位即可。

本发明针对开槽铣削存在的问题，对于开槽加工工装夹具的研发过程介绍，常规的开槽铣削工艺有以下立式铣床和卧式铣床两种。

一.在立式铣床上用立铣刀或键槽铣刀进行加工：

1）工件以外圆作为定位基准，利用V形块作为定位元件对其定位、上压式夹紧进行加工。但该工件，即紧定衬套形状特别：①外轮廓为锥体+螺纹，不好定位；②属薄壁件，上压式夹紧引起工件径向变形；采用该工装方案试加工，造成产品全部报废，不可行；

2）工件以内孔作为定位基准，利用圆柱销作为定位元件对其定位，轴向压紧，虽然该工装方案方便定位和解决了工件夹紧变形，但由于工件开槽宽度为3mm，只能采用≤Φ3mm的立铣刀或键槽铣刀进行加工，刀具刚性差，径向进给切削时，进给速度需十分缓慢，以防刀具振动、折断。该开槽工艺方案虽然能保证产品质量，但生产效率十分低，不具经济效益，也不可取。

二.在卧式铣床上用锯片铣刀进行加工：

为解决以上问题，提高生产效率，决定改用卧式铣床，继续以工件内孔进行定位，改用锯片铣刀代替立铣刀或键槽铣刀在卧式铣床上对工件开槽。装夹方案为：工件水平放置，以内孔作为定位基准，利用悬挂在夹具体上的圆柱销作为定位元件对其定位，轴向压紧。采用该工装方案进行加工，加工效果尚好：产品质量合格、生产效率相对有所提高，但还存在以下问题：

①进给速度必须控制在25mm/min以内，否则夹具（包括工件）会产生振动，进给速度越大，振动越厉害，究其原因是水平方向的切削力对夹具体底部产生扭矩所引起。生产效率还是较低；

②人力操作夹紧、松开工件，对于大批量生产而言，既影响生产效率，又造成生产工人工作疲劳。

为消除切削振动，尽可能提高生产效率，对开槽加工工装夹具方案再做改进：工件由水平悬挂放置改为垂直放置，人力夹紧装置改为自动夹紧装置，从而研制、设计出本发明的一种紧定衬套开槽加工工装夹具。

本发明的有益效果是：

1）本发明两套工装夹具水平设置及使用锯片铣刀后，解决了切削振动问题，提高了切削加工的稳定性，保证了产品质量；

2）使用锯片铣刀，节省了刀具成本60%，锯片铣刀比立铣刀和键槽铣刀价钱便宜、使用寿命长、磨损后修复简单快速；

3）采用了自动夹紧、松开工件装置，节省了辅助时间，提高生产效率，减轻了生产工人的劳动强度；

4）切削进给速度由25mm/min，可大幅度提升到100mm/min,而且同时切削2个工件，单件加工时间缩短为常规工艺加工时间的十分之一左右，大幅度提高了生产效率和经济效益，生产效率提高100%，经济效益提高三成;

5）本发明结构简单稳定，现场操作容易，制造成本低廉，极具推广应用价值。

附图说明

图1为一种已经开槽的紧定衬套示意图。

图2为图1中A-A剖视示意图。

图3为图2中B-B剖视示意图。

图4为两套一种紧定衬套开槽加工工装夹具水平连接为一体示意图。

图中，2-可调圆柱销，3-可换圆柱销，4-压缩弹簧，5-活动心轴，6-开口压板，7-长平键，8-紧定螺钉，9-摆动活页，10-圆柱销，11-顶柱，12-端盖，13-联轴器，14-气缸，15-定向键，16-锯片铣刀，17-紧定衬套，18-宽槽，19-窄槽，20-主轴，21-轮毂,22-退刀槽，31-底板，32-顶柱，33-安装板。

具体实施方式

图4为两套一种紧定衬套开槽加工工装夹具水平连接为一体示意图，图1、图2、图3为已经开槽的紧定衬套示意图。待加工工件紧定衬套，其内壁为内径相同的管形结构，外壁中下部为圆锥结构，外壁上部为管形，并设有螺纹。

一种紧定衬套开槽加工工装夹具，其包括夹具体，连接于夹具体上方的定位装置，以及设置于定位装置轴线处的自动夹紧装置；夹具体由底板31、顶柱32、安装板33连接而成，底板31底面与定向键15固定连接，定向键15与机床工作台T形槽间隙配合对定。

定位装置由可调圆柱销2和可换圆柱销3同轴组合而成；可换圆柱销3内孔与可调圆柱销2外圆配合，可换圆柱销3的外圆开有退刀槽22；在退刀槽的下端，位于可调圆柱销2的底板中部和边部，分别设有圆柱销10和摆动活页9；可换圆柱销3的外径与紧定衬套的内孔相匹配。

自动夹紧装置，包括压缩弹簧4、活动心轴5、开口压板6、顶柱11端盖12、联轴器13、气缸14；端盖12与可调圆柱销2连接为一体，把压缩弹簧压在可调圆柱销2内孔；气缸14利用顶柱11与可调圆柱销2连为一体，其缸杆用联轴器13与活动心轴5连接；气缸缸杆带动活动心轴上、下移动，带动开口压板6，对紧定衬套进行松开或夹紧。开口压板为马蹄形结构，对紧定衬套的前后进行压紧。

两套一种紧定衬套开槽加工工装夹具，沿着水平方向连接为一体；在两套工装夹具之间的顶端，沿着水平方向连接线的中部，并与连接线垂直方向，设有锯片铣刀16，锯片铣刀装在轮毂上，轮毂内孔与主轴20间隙配合，用长平键7和紧定螺钉8，锁死轮毂内孔与主轴；主轴20由车床提供动力。

锯片铣刀的直径，小于两套工装夹具的退刀槽22的槽底之间的距离，大于两个紧定衬套内径之间的距离；锯片铣刀可以作上下、前后移动。

根据锯片铣刀直径大、主轴左右都有同等空间的特点，把工装夹具设计成左右对称的2个装夹位，同时装夹2个工件进行加工，这样既能平衡X轴向切削力，提高工装夹具整体的稳定性，又能倍增生产效率。

本发明工装夹具使用操作说明：

一.工装夹具对定、调整：

1）工装夹具在车床工作台上对定，把装配好的整套夹具轻放在工作台上，夹具体底面的二个定向键对正工作台的T形槽并放进槽内，用T型螺栓、螺母连接固定完成夹具对定；

2）根据所加工紧定衬套的直径大小，合理调整二个工装夹具工位中心距，锯片铣刀外缘进入可换圆柱销3退刀槽约2-3mm处，然后锁死可调圆柱销2；

3）选用相匹配的可换圆柱销3套进可调圆柱销2，退刀槽对准圆柱销10。

二.生产加工中操作流程之一，两道工序双刀加工：

第一道工序，加工18mm宽槽：

1）主轴安装18mm宽锯片铣刀；

2）把二个工件套进可换圆柱销3，再把二个开口压板放好；

3）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，带动开口压板6，夹紧工件，即可加工；

4）加工完毕，工作台下移远离刀具；

5）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

6）更换工件，继续下一个工件加工；

第二道工序，加工3mm窄槽：

1）主轴换装3mm宽锯片铣刀，或将工件转移至安装有3mm宽锯片铣刀的车床；

2）把摆动活页9摆放在定位位置；

3）工件宽槽端朝下放进可换圆柱销3，宽槽对正摆动活页9落到底，把2个开口压板放好；

4）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，夹紧工件，即可加工；

5）加工完毕，工作台下移远离刀具；

6）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

7）更换工件，继续下一个工件加工。

三.生产加工中操作流程之二，一道工序双刀加工：

1）主轴分别安装18mm宽锯片铣刀和3mm宽锯片铣刀，两锯片铣刀轴向间隔与工件的最大外径相当；

2）把二个工件套进可换圆柱销3，再把二个开口压板放好；

3）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，带动开口压板6，夹紧工件，即可加工；

4）先加工18mm宽槽，再移动锯片铣刀，加工3mm窄槽；

5）加工完毕，工作台下移远离刀具；

6）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

7）更换工件，继续下一个工件加工。

四.生产加工中操作流程之三，一道工序单刀加工：

1）主轴安装3mm宽锯片铣刀；

2）把二个工件套进可换圆柱销3，再把二个开口压板放好；

3）按动“夹紧”按钮，活动心轴下移，带动开口压板6，夹紧工件，即可加工；

4）先加工18mm宽槽，加工方法：操控车床主轴，使3mm宽锯片铣刀作上下、前后移动即可；

5）操控车床主轴，使3mm宽锯片铣刀只作上下移动，不作前后移动，即可加工3mm窄槽；

5）加工完毕，工作台下移远离刀具；

6）按动“松开”按钮，活动心轴上移，松开工件；

7）更换工件，继续下一个工件加工。

以上可见，一道工序单刀加工效率最高，其次一道工序双刀加工，最后两道工序双刀加工。但是，大批量加工时，综合效率以两道工序双刀加工，为首选。