用于端面齿工件的拉削夹具及其装卸方法和卧式拉床与流程

本发明涉及机械加工工具技术领域，特别是涉及一种用于端面齿工件的拉削夹具及其装卸方法和卧式拉床。

背景技术：

在汽车传动系统中，联结部分不断承受着剪切和拉伸的冲击，一旦失效，将造成安全事故。国内重型车传动系统的联结设计方案一般为法兰结构，端面止口配合，螺栓联结，传动系统在工作中靠两端面的摩擦及螺栓来传递力矩，在工作过程中螺栓承载力矩大，在不断被剪切和拉伸的冲击下，易引起螺栓剪切现象，造成失效。为保证螺栓足够的强度，在设计中，尽可能地增大零件的体积，增加螺栓数量，从而带来各种经济成本的增加，安全风险大，同时，端面止口配合精度要求高，法兰螺纹孔位置度要求高。

为了解决上述问题，目前在传动系统中已出现了端面齿零件，即零件的联结端面上设有两组呈一定角度分布的齿槽。这种结构解决了传动运行中的失效，提高了传动性能和产品质量，增大安全性能。同时，两组呈一定角度分布的齿槽，其在运行中，能保证零件的自定心，确保力矩的传输平稳。

在国内，端面齿零件正在逐步得到应用，加工端面齿零件的端面齿一般是采用铣削加工或拉削加工。目前，加工端面齿零件的两组端面齿采用的手段是:首先定位夹紧一次工件，加工出一组端面齿；再取下工件，旋转一定角度定位并夹紧工件，加工出另一组端面齿。这种加工手段存在以下缺陷:1)由于采用两次装夹加工端面齿，定位误差累计大，工件的质量不稳定，容易出现废品；2)由于加工端面齿需要两次装夹，因而单间加工的辅助时间较长，生产效率低。

另外，传统的卧式拉床的冷却方式是直接将冷却液由外部喷向加工工件的上部外侧，然后借助冷却液向下流动的特性逐步流至工件底端，这种方式是能够起到一定的冷却作用，但是效果不显著。因为工件与拉刀的配合面基本处在水平方向，冷却液流至该配合面时仅有一部分能够作用于拉刀和工件的加工面，却有较多部分冷却液没有起到实质作用。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种端面齿工件的拉削夹具，一次装夹，提高生产效率，并可避免压紧装置对工件的损伤，加工质量稳定性佳。

本发明采用的技术解决方案是：

端面齿工件的拉削夹具，包括升降支架、工件压紧装置和工件旋转装置，所述工件旋转装置包括竖向设置并与升降支架顶部转动配合的旋转筒体以及用于驱动旋转筒体旋转角度的角度控制机构；所述工件压紧装置包括与旋转筒体同轴设置并固设在升降支架上的压紧套筒、竖向穿过旋转筒体和压紧套筒的涨紧轴以及与所述涨紧轴顶部外壁螺纹连接且轴向固定的操作圆盘，所述涨紧轴的底部具有可径向伸缩而与工件活动配合的涨紧块，所述涨紧轴随操作圆盘的周向转动而上下直线升降，所述涨紧轴与旋转筒体内周面通过滑键连接而使得涨紧轴可随旋转筒体周向转动。

优选地，所述升降支架包括竖向设置在拉床上的升降油缸、与升降油缸的活塞杆固接的升降块、固定设置在升降块上的升降杆、水平设置在升降杆上的横梁及固定设置在横梁上的安装架，所述旋转筒体设置在安装架上，所述压紧套筒设置在与旋转筒体上下对应的横梁上并相对横梁下伸。

优选地，所述旋转筒体由转筒、相对转筒顶端径向外凸的角度盘以及通过螺栓同轴设置在角度盘上的轴向限位块组成，所述转筒与安装架之间安装有滚动轴承和平面轴承，所述轴向限位块的与操作圆盘相配合面上设有环形卡凸，所述操作圆盘上设有与环形卡凸相配合的环形凹槽。

优选地，所述角度盘上设有两个周向间隔设置的定位键槽，所述角度控制机构包括与角度盘相连接的手动拨杆及与所述定位键槽旋转配合的用于保持旋转筒体旋转角度的定位气缸。

优选地，所述涨紧轴外壁对称设有两个键，所述旋转筒体的与键径向对应的内周面位置处设有轴向键槽，涨紧轴上的键上下滑动配合于旋转筒体上的轴向键槽并使得所述涨紧轴与旋转筒体同步转动。

优选地，所述涨紧轴内设有容置腔室和涨紧组件，所述容置腔室的顶部开口并具有内螺纹，所述容置腔室的底部对称设置有两个径向通孔，所述容置腔室内部中段设有台阶面；所述涨紧组件包括推力轴、活动杆、连接块、复位弹簧以及两个通过销活动连接在活动杆底部的涨紧块，所述活动杆插设在容置腔室内并在其顶端通过螺栓固定连接所述连接块，所述复位弹簧套在活动杆外并位于连接块与台阶面之间，所述推力轴螺纹连接在容置腔室内部顶端且其底端与连接块顶部相抵接，各所述涨紧块随活动杆的下压或上升而经相应的径向通孔外伸或内缩。

优选地，所述容置腔室的底端还连接有调节螺丝，所述调节螺丝竖向设置且其顶端与涨紧块相抵。

本发明还进一步提供一种卧式拉床，包括机架、拉刀、刀座、定位盘以及上述端面齿工件的拉削夹具，所述刀座上凹设有拉刀滑槽，所述定位盘固设在刀座上并位于拉刀滑槽上方和压紧套筒下方，所述拉刀沿拉刀滑槽直线运动并对压紧设置在压紧套筒和刀座之间的工件底面进行拉削作业。

优选地，所述拉刀滑槽宽度方向两侧的刀座内分别设有至少一组冷却通道，各冷却通道的出液口与工件底面相对；该卧式拉床还包括冷却系统，所述冷却系统包括冷却管道，冷却液经冷却管道和刀座上的冷却通道喷向压紧设置在刀座和压紧套筒之间的工件底面。

本发明还进一步提供一种用于端面齿工件的拉削夹具的装卸方法，具体包括如下步骤：

提升升降支架使得工件夹紧装置和工件旋转装置随升降支架上升至预设高度，调整好旋转筒体的第一角度，然后将工件套在涨紧轴底部外并使得涨紧块外伸而支撑工件，接着转动操作圆盘使得涨紧轴和工件直线上升至与压紧套筒底端紧密相抵；

降低升降支架使得工件夹设在压紧套筒和刀座之间以进行第一角度的端面齿拉削；

第一角度的端面齿拉削完成后，上升升降支架，调整好旋转筒体的第二角度并使工件同步旋转；

降低升降支架使得工件再次夹设在压紧套筒和刀座之间以进行第二角度的端面齿拉削，此过程不需要卸下工件；

第二角度的端面齿拉削完成后，上升升降支架，逆向转动操作圆盘使得涨紧轴和工件直线下降脱离压紧套筒，接着逆向操作使得涨紧块内缩与工件相离，从而将加工好两组端面齿的工件取下。

本发明的有益效果：

由于工件压紧装置包括压紧套筒、涨紧轴及与涨紧轴螺纹配合的操作圆盘，涨紧轴与旋转筒体通过滑键连接，由此通过转动操作圆盘可使得涨紧轴及预先与涨紧轴支撑配合的工件直线升降以达到与压紧套筒压紧或分离，通过转动旋转筒体可带动涨紧轴及与涨紧轴配合的工件同步周向转动以调整端面齿加工角度，因此本发明只需装夹一次工件即可，加工完一组端面齿后不需要取下工件而只需转动角度盘即可继续加工另一组端面齿，大大缩短单件加工的辅助时间，没有定位误差累计，加工质量稳定性佳，生产效率高。

而且，本发明工件与压紧套筒的紧密相抵是先借助涨紧轴的上升带动工件上升的，然后再降低升降支架，这样做法可大大增强纵向压紧效果和压紧配合面定位准确性的同时保护好工件，避免压紧套筒与工件上下错位而造成工件受损。

另外，本发明的工件同时受到刀座的纵向支撑和定位盘的横向限位、压紧套筒的纵向压紧以及涨紧轴的径向涨紧支撑作用，可保证拉削过程的位置稳固性，实现自动化加工，有效降低工人的劳动强度、提高生产效率和批量加工产品的质量稳定性。

另外，由于在拉床的拉刀滑槽两侧的刀座内部均预埋有冷却通道，且冷却通道的出液口与工件底面相对，冷却液经过冷却通道喷向工件的加工面再大部分落入拉刀的刀刃面上，从而可大大增强冷却效果，保护拉刀。

附图说明

图1为本发明拉削夹具和刀座结构示意图。

图2为本发明拉削夹具俯视图。

图3为本发明涨紧轴与操作圆盘外观视图。

图4为本发明涨紧轴与操作圆盘剖视图。

图5为本发明刀座工作台面示意图。

附图标记说明：

10、升降支架；11、升降油缸；12、升降杆；13、横梁；14、安装架；20、旋转筒体；21、转筒；22、角度盘；23、轴向限位块；24、定位键槽；25、手动拨杆；26、定位气缸；27、轴向键槽；30、压紧套筒；31、滚动轴承；40、涨紧轴；41、推力轴；42、连接块；43、活动杆；44、复位弹簧；45、涨紧块；46、键；401、容置腔室；402、径向通孔；403、调节螺丝；50、操作圆盘；51、刀座；52、拉刀滑槽；53、冷却通道；54、定位盘；55、保护垫块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-5所示，本实施例提供一种端面齿工件的拉削夹具，包括升降支架10、工件压紧装置和工件旋转装置。

在本实施例中，所述升降支架10包括竖向设置在拉床上的升降油缸11、与升降油缸11的活塞杆固接的升降块、固定设置在升降块上的升降杆12、水平设置在升降杆12上的横梁13及固定设置在横梁13上的安装架14，所述安装架14的底端与横梁13相接而形成口字型结构。通过升降油缸11的工作，或使得升降支架10适时下压以使工件压紧装置与工件压紧配合，或使升降支架10适时上升以进行调整加工角度或安装加工工件，在本实施例所述的端面齿工件可为制动法兰或其他中空结构件。

在本实施例中，所述工件旋转装置包括旋转筒体20以及用于驱动旋转筒体20旋转角度的角度控制机构。所述旋转筒体20竖向设置并由转筒21、相对转筒21顶端径向外凸的角度盘22以及通过螺栓同轴设置在角度盘22上的轴向限位块23组成，所述转筒21与升降支架10的安装架14转动配合，可在所述转筒21与安装架14之间安装有滚动轴承和平面轴承以保证旋转筒体20的转动顺畅、阻力小。

所述角度盘22上设有两个周向间隔设置的定位键槽24，所述角度控制机构包括与角度盘22相连接的手动拨杆25及与所述定位键槽24旋转配合的用于保持旋转筒体20旋转角度的定位气缸26。优选地两个定位键槽24之间的圆心角为70°，通过手动拨杆25可使得旋转筒体20转动并通过定位气缸26的活塞杆配合于定位键槽24而使得旋转筒体20不会再发生周向转动。

在本实施例中，所述工件压紧装置包括与旋转筒体20同轴设置并固设在升降支架10上的压紧套筒30、竖向穿过旋转筒体20和压紧套筒30的涨紧轴40以及与所述涨紧轴40顶部外壁螺纹连接且轴向固定的操作圆盘50，所述轴向限位块23的与操作圆盘50相配合面上设有环形卡凸，所述操作圆盘50上设有与环形卡凸相配合的环形凹槽，所述涨紧轴40随操作圆盘50的周向转动而上下直线升降以使得工件与压紧套筒30紧密配合。其中，所述压紧套筒30设置在与旋转筒体20上下对应的横梁13上并相对横梁13下伸，所述压紧套筒30与涨紧轴40之间留有用于装填工件的间隙且所述压紧套筒30的顶端与涨紧轴40之间设有滚动轴承31，在拉削作业时工件由压紧套筒30向下压紧并位于拉刀滑槽52上。

在本实施例中，所述涨紧轴40与旋转筒体20内周面通过滑键连接而使得涨紧轴40可随旋转筒体20周向转动，具体的：所述涨紧轴40外壁对称设有两个键46，所述旋转筒体20的与键46径向对应的内周面位置处设有轴向键槽27，涨紧轴40上的键46上下滑动配合于旋转筒体20上的轴向键槽27并使得所述涨紧轴40与旋转筒体20同步转动且不会影响涨紧轴40的上下升降。另所述涨紧轴40底部与工件可通过花键连接而限制工件在加工过程中的周向转动。

在本实施例中，所述涨紧轴40内设有容置腔室401和涨紧组件，所述容置腔室401的顶部开口并具有内螺纹，所述容置腔室401的底部对称设置有两个径向通孔402，所述容置腔室401内部中段设有台阶面。所述涨紧组件包括推力轴41、活动杆43、连接块42、复位弹簧44以及两个通过销活动连接在活动杆43底部的涨紧块45，所述活动杆43插设在容置腔室401内并在其顶端通过螺栓固定连接所述连接块42，所述复位弹簧44套在活动杆43外并位于连接块42与台阶面之间，所述推力轴41螺纹连接在容置腔室401内部顶端且其底端与连接块42顶部相抵接，通过转动推力轴41可使得活动杆43下压或同时结合复位弹簧44而上升，各所述涨紧块45随活动杆43的下压或上升而经相应的径向通孔402径向伸缩与工件活动配合。更进一步地，所述容置腔室401的底端还连接有调节螺丝403，所述调节螺丝403竖向设置且其顶端与涨紧块45相抵，通过该调节螺丝403一方面可引导涨紧块45经径向通孔402内外活动，另一方面还可适当调整伸入高度以保证涨紧块45对工件的支撑作用，防止由于涨紧块45长期使用后磨损而不能有效平稳支撑工件。

本实施例拉削夹具的装夹过程为：

一、通过升降油缸11工作使得工件夹紧装置和工件旋转装置随升降支架10上升至预设高度，调整好旋转筒体20的第一角度，然后将工件套在涨紧轴40底部外并旋转推力轴41使得涨紧块45外伸而支撑工件，接着转动操作圆盘50使得涨紧轴40和工件直线上升至与压紧套筒30底端紧密相抵；

二、然后降低升降支架10使得工件夹设在压紧套筒30和刀座51之间以进行第一角度的端面齿拉削；

三、第一角度的端面齿拉削完成后，上升升降支架10，调整好旋转筒体20的第二角度并使工件同步旋转；

四、降低升降支架10使得工件再次夹设在压紧套筒30和刀座51之间以进行第二角度的端面齿拉削，此过程不需要卸下工件；

五、第二角度的端面齿拉削完成后，上升升降支架10，逆向转动操作圆盘50使得涨紧轴40和工件直线下降脱离压紧套筒30，接着逆向旋转推力轴41使得涨紧块45内缩与工件相离，从而可将加工好两组端面齿的工件取下。

其中，所述第一角度由定位气缸26与角度盘22上的其一定位键槽24限固，所述第二角度由定位气缸26与角度盘22上的另一定位键槽24限固，涨紧轴40和工件的同步升降是需要涨紧块45先外涨支撑工件。传统夹具的纵向压紧是依靠升降支架10直接带动压紧块下压再与工件紧密相抵压，而本实施例工件与压紧套筒30的紧密相抵是先借助涨紧轴40的上升带动工件上升的，然后再降低升降支架10，这样做法可大大增强纵向压紧效果的同时保护好工件，可避免压紧套筒30与工件上下错位而造成工件受损。

本实施例还进一步提供一种卧式拉床，包括机架、冷却系统、拉刀、刀座51、定位盘54以及上述端面齿工件的拉削夹具，所述刀座51上凹设有拉刀滑槽52，所述定位盘54固设在刀座51上并位于拉刀滑槽52上方和压紧套筒30下方，所述拉刀沿拉刀滑槽52直线运动并对压紧设置在压紧套筒30和刀座51之间的工件底面进行拉削作业。

在本实施例中，所述定位盘54上设有与工件底部外形相匹配的用于限制工件水平移动的定位型腔，所述定位型腔与拉床的拉刀滑槽52对应且连通，其可通过紧固螺栓固定设置在刀座51上并位于工件压紧装置的正下方。另外，为了保护刀座51的工作台面，可在定位型腔所围范围内的工作台面上设置容置槽及适配固设在容置槽内的保护垫块55，材料选用cr12，热处理硬度hrc为60°～62°。

在本实施例中，所述拉刀滑槽52宽度方向两侧的刀座51内分别设有至少一组冷却通道53，各冷却通道53的出液口与工件底面相对，优选的冷却通道53呈l型，一端通至刀座51宽度一侧，另一端通至刀座51的工作台面并与工件底面相对。所述冷却系统包括冷却管道，冷却液经冷却管道和刀座51上的冷却通道53喷向压紧设置在刀座51和压紧套筒30之间的工件底面，如此相对传统的冷却做法可大大增强对工件和拉刀的冷却效果，冷却液可最大程度地喷在工件底面和拉刀的刀刃面。而传统的冷却做法是将冷却液喷向工件顶部外侧，然后利用液体往下流动的特性从上往下流至工件底端，但很难对工件的拉削面和拉刀的刀刃面有效冷却。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。