一种花键轴沟槽加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及花键轴加工技术领域，尤其涉及一种花键轴沟槽加工装置及其加工方法。

背景技术

花键轴是机械传动一种，和平键、半圆键、斜键作用一样，都是传递机械扭矩的，在轴的外表有纵向的键槽，套在轴上的旋转件也有对应的键槽，可保持跟轴同步旋转。在旋转的同时，有的还可以在轴上作纵向滑动，如变速箱换档齿轮等。

花键轴加工过程中，开沟槽属于其中一步重要的工序，特别是对于双槽花键轴（花键轴上具有两条相互平行的凹槽），现有的加工方式，一般是采用卧式沟槽成型装置，一次只能加工一个面，一个面加工完毕后，需要通过分度头进行旋转来完成双槽加工，精度和效率都相对较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种花键轴沟槽加工装置及其加工方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种花键轴沟槽加工装置，包括切削机构和固定机构，所述切削机构设置有两组，切削机构位于固定机构的两侧，所述固定机构用于对待加工花键轴进行夹持，固定机构两侧的切削机构用于对固定后的花键轴进行同步切削；

所述固定机构包括升降板，所述升降板的下端固定安装有电磁铁安装座和油缸安装杆，所述电磁铁安装座下端固定安装有竖直设置的电磁铁，所述电磁铁的外侧套设有套管，所述套管的外壁上安装有第一定位块，所述第一定位块靠近升降板中心的端面为圆弧形，该圆弧形端面所在圆柱的轴线与升降板的轴线相重合，所述油缸安装杆的下端安装有水平设置的液压油缸，所述液压油缸的轴线经过升降板的轴线，液压油缸的输出端连接有第二定位块，所述第二定位块靠近升降板中心的端面为圆弧形。

优选的，所述固定机构还包括筒体，以及安装在筒体上的驱动机构，通过驱动机构驱动升降板进行升降，所述筒体的下端开设有与升降板适配的通槽。

优选的，所述筒体的下端安装有相互对应的切削液喷头以及相互对应的压缩空气喷头，切削液喷头和压缩空气喷头均向下倾斜设置，且切削液喷头的出口端和压缩空气喷头的出口端均朝向升降板的轴线，所述升降板的中部固定安装有竖直设置的限位杆。

优选的，所述第一定位块的圆弧形端面上沿其长度方向设置有第一凹槽，所述第一凹槽内安装有第一气囊，所述第一气囊靠近第一凹槽开口处的端面安装有第一橡胶条，所述第一橡胶条上开设有均匀分布的第一通孔，所述第二定位块的圆弧形端面上沿其长度方向设置有第二凹槽，所述第二凹槽内安装有第二气囊，所述第二气囊靠近第二凹槽开口处的端面安装有第二橡胶条，所述第二橡胶条上开设有均匀分布的第二通孔。

优选的，还包括检测机构，所述检测机构包括摄像头安装杆，以及安装在摄像头安装杆端部的摄像头，所述摄像头位于筒体的内部，摄像头安装杆穿过筒体的侧壁，且摄像头安装杆与筒体的侧壁之间存在间隙。

优选的，还包括两个相互对应的机架以及切削液回收槽，所述切削机构安装在机架上，其中一个机架上安装有竖直设置的第一支撑杆，所述第一支撑杆上固定连接有筒体安装杆，所述筒体安装杆的端部与筒体的外壁固定连接，所述切削液回收槽位于筒体的下方。

优选的，所述检测机构还包括第二支撑杆，所述第二支撑杆为竖直设置，所述第二支撑杆的下端与机架固定连接，所述第二支撑杆的上端设置有滑套，所述滑套内插设有水平设置的活动杆，所述活动杆的下端固定安装有竖直设置的第三支撑杆，所述摄像头安装杆的端部与所述第三支撑杆固定连接。

优选的，一种花键轴加工方法，应用上述的花键轴加工装置，包括以下步骤：

步骤1：先通过固定机构用于对待加工花键轴进行夹持，然后控制驱动机构，将升降板高度调节到最高；

步骤2：启动切削机构，打开切削液喷头，通过升降板带动待加工花键轴缓慢下降，花键轴下降过程中，在切削机构的作用下，对花键轴进行开槽；

步骤3：开槽完毕后，关闭切削机构，关闭切削液喷头，打开压缩空气喷头，并关闭电磁铁，通过升降板带动花键轴上移，通过压缩空气喷头对花键轴进行吹扫，并通过摄像头对进入筒体内部的花键轴进行检测，检测合格后，开槽加工完毕。

优选的，所述步骤1中，通过固定机构用于对待加工花键轴进行夹持时，先将花键轴的一端与限位杆接触，再将花键轴的侧面与第一定位块圆弧形端面相接触，启动电磁铁，通过电磁铁吸附住花键轴，然后启动液压油缸，通过第二定位块进一步夹住花键轴。

优选的，所述步骤3中，通过压缩空气喷头对花键轴进行吹扫前，向第一气囊和第二气囊进行充气，使得第一橡胶条和第二橡胶条压紧花键轴，然后关闭电磁铁，并控制液压油缸向后回缩1-2mm，然后进行空气吹扫。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出的花键轴沟槽加工装置中，通过固定机构将花键轴固定住，然后通过两组切削机构进行同步开槽，有效的提高了开槽效率，开槽过程中，不需要对花键轴进行翻转，提高了加工精度。

2、本装置中，固定花键轴时，将花键轴的侧面与第一定位块圆弧形端面相接触，启动电磁铁，通过电磁铁吸附住花键轴，对花键轴进行初步固定，然后启动液压油缸，通过第二定位块进一步夹住花键轴，即通过第一定位块和第二定位块能够有效的将花键轴固定住，且花键轴加工过程中，从上向下运动，花键轴的端部与限位杆接触，能够有效的避免花键轴发生径向串动。

3、本装置使用过程中，开槽完毕后，通过升降板带动花键轴上移，通过压缩空气喷头对花键轴进行吹扫，并通过摄像头对进入筒体内部的花键轴进行检测，即花键轴加工完毕后，通过摄像头对花键轴进行同步检测，保证产品质量可靠。

4、本装置使用过程中，通过压缩空气喷头对花键轴进行吹扫前，向第一气囊和第二气囊进行充气，使得第一橡胶条和第二橡胶条压紧花键轴，然后关闭电磁铁，并控制液压油缸向后回缩1-2mm，然后进行空气吹扫，即吹扫过程中，通过第一橡胶条和第二橡胶条夹住花键轴，使得花键轴与第一定位块、第二定位块之间存在间隙，第一橡胶条和第二橡胶条上分别设置有第一通孔和第二通孔，便于气体的流动，能够使得花键轴被尽量的吹扫干净，便于后续检测的顺利进行。

5、本装置使用过程中，吹扫时，通过第一橡胶条和第二橡胶条夹住花键轴，使得驱动机构运行过程中的震动不易传递到花键轴上，即第一橡胶条和第二橡胶条起到缓震作用，保证花键轴上升过程中处于相对平稳的状态，提高了检测结果的准确性。

附图说明

图1为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的主视结构示意图；

图2为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的俯视结构示意图；

图3为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的固定机构的主视结构示意图；

图4为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的固定机构的仰视结构示意图；

图5为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的图4中A-A的剖视结构示意图；

图6为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的第一定位块的俯视结构示意图；

图7为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的图6中B-B的剖视结构示意图；

图8为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的第二定位块的俯视结构示意图；

图9为本发明提出的一种花键轴沟槽加工装置的图8中C-C的结构示意图。

图中：1机架、2切削机构；

301第一支撑杆、302筒体安装杆；

401第二支撑杆、402滑套、403活动杆、404摄像头、405第三支撑杆、406摄像头安装杆；

5固定机构、501筒体、502伺服电机、503皮带传动机构、504丝杠、505丝杠螺母、506导向杆、507升降板、508电磁铁安装座、509电磁铁、510套管、511第一定位块、512第一橡胶条、513第一气囊、514第一通孔、515气嘴、516油缸安装杆、517液压油缸、518第二定位块、519第二橡胶条、520第二气囊、521第二通孔、522限位杆、523切削液喷头、524压缩空气喷头；

6切削液回收槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-9，一种花键轴沟槽加工装置，包括切削机构2和固定机构5，切削机构2设置有两组，切削机构2位于固定机构的两侧，固定机构用于对待加工花键轴进行夹持，固定机构5两侧的切削机构2用于对固定后的花键轴进行同步切削，切削机构2为传统的加工沟槽的铣刀装置，铣刀装置中的刀头对准待加工的花键轴；

固定机构5包括升降板507，升降板507的下端固定安装有电磁铁安装座508和油缸安装杆516，电磁铁安装座508下端固定安装有竖直设置的电磁铁509，电磁铁509的外侧套设有套管510，套管510的外壁上安装有第一定位块511，第一定位块511靠近升降板507中心的端面为圆弧形，该圆弧形端面所在圆柱的轴线与升降板507的轴线相重合，油缸安装杆516的下端安装有水平设置的液压油缸517，液压油缸517的轴线经过升降板507的轴线，液压油缸517的输出端连接有第二定位块518，第二定位块518靠近升降板507中心的端面为圆弧形，套管510和第一定位块511均为导磁性物质制成，电磁铁509接通后，电磁铁509能够通过磁力吸附住与第一定位块511接触的花键轴，第一定位块511的圆弧形端面上沿其长度方向设置有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一气囊513，第一气囊513靠近第一凹槽开口处的端面安装有第一橡胶条512，第一橡胶条512上开设有均匀分布的第一通孔514，第二定位块518的圆弧形端面上沿其长度方向设置有第二凹槽，第二凹槽内安装有第二气囊520，第二气囊520靠近第二凹槽开口处的端面安装有第二橡胶条519，第二橡胶条519上开设有均匀分布的第二通孔521，第一气囊513和第二气囊520均与压缩空气管道连接，压缩空气管道上安装有阀门，第一橡胶条512和第二橡胶条519的总数至少为3根，保证花键轴被夹持后的稳定性，本实施例中，第一橡胶条512的数量为3根，第二橡胶条519的数量为1根；

电磁铁509的外侧设置有防护壳，套管510通过紧固螺丝与电磁铁509的防护壳连接，当加工不同直径的花键轴时，可以将套管510上的紧固螺丝拆下，更换配套的第一定位块511和套管510，提高产品的适用范围，由于套管510可更换，套管510的外部设置有与第一气囊513连接的气嘴515，将气嘴515与压缩空气管道连接后，第一气囊513能够被充气。

固定机构5还包括筒体501，以及安装在筒体501上的驱动机构，通过驱动机构驱动升降板507进行升降，筒体501的下端开设有与升降板507适配的通槽，驱动机构包括伺服电机502，转动安装在筒体501上的丝杠504，伺服电机502通过皮带传动机构503驱动丝杠504转动，与丝杠504配合的丝杠螺母505安装在升降板507上，筒体501顶端与升降板507之间还安装有两组相互对应的导向杆506。

筒体501的下端安装有相互对应的切削液喷头523以及相互对应的压缩空气喷头524，切削液喷头523和压缩空气喷头524均向下倾斜设置，且切削液喷头523的出口端和压缩空气喷头524的出口端均朝向升降板507的轴线，升降板507的中部固定安装有竖直设置的限位杆522，切削液喷头523通过供料泵与切削液储存槽连接，压缩空气喷头524与压缩空气储罐连接。

还包括检测机构，检测机构包括摄像头安装杆406，以及安装在摄像头安装杆406端部的摄像头404，摄像头404位于筒体501的内部，摄像头安装杆406穿过筒体501的侧壁，且摄像头安装杆406与筒体501的侧壁之间存在间隙，摄像头安装杆406上还安装有用于提高筒体501内部亮度的灯泡，将整个检测过程设置在筒体501的内部，通过筒体501起到了一定的隔离作用，提高了检测结果的准确性。

还包括两个相互对应的机架1以及切削液回收槽6，切削机构2安装在机架1上，其中一个机架1上安装有竖直设置的第一支撑杆301，第一支撑杆301上固定连接有筒体安装杆302，筒体安装杆302的端部与筒体501的外壁固定连接，切削液回收槽6位于筒体501的下方。

检测机构还包括第二支撑杆401，第二支撑杆401为竖直设置，第二支撑杆401的下端与机架1固定连接，第二支撑杆401的上端设置有滑套402，滑套402内插设有水平设置的活动杆403，活动杆403的下端固定安装有竖直设置的第三支撑杆405，摄像头安装杆406的端部与第三支撑杆405固定连接，滑套402与活动杆403之间连接有紧固螺丝，松开紧固螺丝后，活动杆403可以移动，从而微调摄像头404的位置。

一种花键轴加工方法，应用上述的花键轴加工装置，包括以下步骤：

步骤1：先通过固定机构用于对待加工花键轴进行夹持，然后控制驱动机构，将升降板507高度调节到最高；

步骤2：启动切削机构2，打开切削液喷头523，通过升降板507带动待加工花键轴缓慢下降，花键轴下降过程中，在切削机构2的作用下，对花键轴进行开槽；

步骤3：开槽完毕后，关闭切削机构2，关闭切削液喷头523，打开压缩空气喷头524，并关闭电磁铁509，通过升降板507带动花键轴上移，通过压缩空气喷头524对花键轴进行吹扫，并通过摄像头404对进入筒体501内部的花键轴进行检测，检测合格后，开槽加工完毕。

步骤1中，通过固定机构用于对待加工花键轴进行夹持时，先将花键轴的一端与限位杆522接触，再将花键轴的侧面与第一定位块511圆弧形端面相接触，启动电磁铁509，通过电磁铁509吸附住花键轴，然后启动液压油缸517，通过第二定位块518进一步夹住花键轴。

步骤3中，通过压缩空气喷头524对花键轴进行吹扫前，向第一气囊513和第二气囊520进行充气，使得第一橡胶条512和第二橡胶条519压紧花键轴，然后关闭电磁铁509，并控制液压油缸517向后回缩1-2mm，然后进行空气吹扫。

本发明提出的花键轴沟槽加工装置中，通过固定机构将花键轴固定住，然后通过两组切削机构进行同步开槽，有效的提高了开槽效率，开槽过程中，不需要对花键轴进行翻转，提高了加工精度。

本装置中，固定花键轴时，将花键轴的侧面与第一定位块511圆弧形端面相接触，启动电磁铁509，通过电磁铁509吸附住花键轴，对花键轴进行初步固定，然后启动液压油缸517，通过第二定位块518进一步夹住花键轴，即通过第一定位块511和第二定位块518能够有效的将花键轴固定住，且花键轴加工过程中，从上向下运动，花键轴的端部与限位杆522接触，能够有效的避免花键轴发生径向串动。

本装置使用过程中，开槽完毕后，通过升降板507带动花键轴上移，通过压缩空气喷头524对花键轴进行吹扫，并通过摄像头404对进入筒体内部的花键轴进行检测，即花键轴加工完毕后，通过摄像头404对花键轴进行同步检测，保证产品质量可靠。

本装置使用过程中，通过压缩空气喷头524对花键轴进行吹扫前，向第一气囊513和第二气囊520进行充气，使得第一橡胶条512和第二橡胶条519压紧花键轴，然后关闭电磁铁509，并控制液压油缸517向后回缩1-2mm，然后进行空气吹扫，即吹扫过程中，通过第一橡胶条512和第二橡胶条519夹住花键轴，使得花键轴与第一定位块511、第二定位块518之间存在间隙，第一橡胶条512和第二橡胶条519上分别设置有第一通孔514和第二通孔521，便于气体的流动，能够使得花键轴被尽量的吹扫干净，便于后续检测的顺利进行。

本装置使用过程中，吹扫时，通过第一橡胶条512和第二橡胶条519夹住花键轴，使得驱动机构运行过程中的震动不易传递到花键轴上，即第一橡胶条512和第二橡胶条519起到缓震作用，保证花键轴上升过程中处于相对平稳的状态，提高了检测结果的准确性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。