用于筒形工件的心轴支撑装置的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种用于筒形工件的心轴支撑装置。

背景技术：

在机械加工技术领域中，车削加工滚筒、卷筒和盾构壳体等筒形工件通常采用心轴装夹的方式支撑筒形工件，心轴装夹通常通过支撑筒形工件内壁来达到装夹筒形工件的目的，可使刀具加工筒形工件外壁面时无装夹工具的阻碍，降低车床加工筒形工件的难度。目前，常见的几种心轴形式包括：圆柱体心轴、锥度心轴和胀力心轴等。其中圆柱体心轴适用于筒形工件的长度尺寸小于孔径尺寸的情况，锥度心轴多用于盘类零件，而胀力心轴适用于中小型筒形工件的装夹。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的心轴装夹方式对大型筒形工件的适应性较差，圆柱体心轴仅能在筒形工件的长度尺寸小于孔径尺寸情况下使用，由于圆柱体心轴为实心轴且该实心轴需与装夹的筒形工件内径尺寸一致才可实现筒形工件的装夹，因此在装夹较大孔径的筒形工件时，会提高圆柱体心轴制作成本较高，而胀力心轴一般通过其胀力环和胀力套间的径向锥度配合，使得其支撑尺寸可在小范围内微调，且胀力心轴也是实心轴支撑筒形工件内壁，若要装夹大尺寸筒形工件，同样需要增大心轴尺寸，提高成本。因此现有的心轴装夹技术对大型筒形工件装夹能力有限。

技术实现要素：

为了解决现有心轴支撑装置对大型筒形工件适应性较差的问题，本发明实施例提供了一种用于筒形工件的心轴支撑装置。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种用于筒形工件的心轴支撑装置，所述心轴支撑装置包括：心轴、剖分式衬体和多个长度调节杆，所述剖分式衬体包括两个半筒体结构，所述剖分式衬体通过两个所述半筒体结构夹设在所述心轴上，所述长度调节杆一端固定在所述剖分式衬体上，多个所述长度调节杆沿所述剖分式衬体外边缘周向均匀分布，所述长度调节杆包括：管状件、轴套、过渡接头、撑杆、顶杆和顶块组件，所述管状件与所述剖分式衬体固定连接，所述轴套安装在所述管状件内，所述过渡接头两端设有螺纹，所述过渡接头一端与所述轴套通过螺纹连接，所述过渡接头另一端与所述撑杆的一端通过螺纹连接，所述轴套、所述撑杆与所述过渡接头连接的螺纹孔的旋向相反，所述撑杆的另一端与所述顶杆的一端通过螺纹连接，所述顶杆另一端与所述顶块组件连接，所述顶块组件用于与待加工筒形工件的内壁相抵。

在本发明实施例的一种实现方式中，两个所述剖分式衬体夹设在所述心轴上。

在本发明实施例的另一种实现方式中，相邻两个所述管状件之间设有连接板。

在本发明实施例的另一种实现方式中，，所述轴套套设在所述管状件内，所述轴套和所述管状件接触位置设有销孔，所述销孔一半开设在所述轴套外壁，所述销孔另一半开设在所述管状件内壁，所述销孔内插有销轴。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述顶杆的与所述顶块组件连接的一端为半球形结构，所述顶块组件与所述顶杆连接的一端面上设有用于容纳所述半球形结构的凹槽。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述顶块组件包括顶块本体、容差板和盖板件，所述容差板采用螺钉固定在所述顶块本体一端面上，所述容差板与所述筒形工件的内壁相抵，所述盖板件上设有圆孔，所述圆孔直径小于所述半球形结构直径，所述盖板件通过螺栓将所述半球形结构固定在所述凹槽内。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述顶块本体与所述容差板连接的端面为圆柱面，所述顶块本体圆柱面的圆弧外径与所述筒形工件内孔直径相同。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述心轴的两端面设有以所述心轴的中心线为基准线的中心孔，所述心轴轴向的横截圆面直径恒定。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述剖分式衬体的两个所述半筒体结构采用可拆卸紧固件连接。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述剖分式衬体与所述心轴间设有环形橡胶圈。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例通过在心轴上装夹剖分式衬体并在剖分式衬体外边缘周向均布多个长度调节杆，长度调节杆的另一端与所需加工的筒形工件内壁相抵，因此在装夹筒形工件时，仅需固定心轴两端即可实现对筒形工件的支撑，支撑装置未与筒形工件直接接触，便于对筒形工件的加工。在本发明中，旋钮长度调节杆内的过渡接头时，由于轴套和撑杆上螺纹孔的螺纹旋向相反，使得在旋钮过渡接头的过程中撑杆和轴套间产生相对伸缩位移(即实现长度调节杆的长度调节)，因此使得本发明可支撑不同尺寸筒形工件，增强了心轴支撑装置对不同尺寸工件的适应性，同时还可通过更换不同长度的撑杆，实现对更大尺寸工件的支撑，此外，本发明中在支撑不同尺寸的筒形工件时，心轴尺寸无需与筒形工件尺寸相当，因此降低了心轴的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种心轴支撑装置装配示意图；

图2是本发明实施例提供的一种剖分式衬体结构图；

图3是本发明实施例提供的一种心轴支撑装置的局部放大图；

图4是本发明实施例提供的一种顶杆结构图；

图5是本发明实施例提供的一种心轴支撑装置装夹筒形工件示意图；

图中各符号表示含义如下：

1-剖分式衬体，2-轴套，3-过渡接头，4-撑杆，5-顶杆，51-半球形结构，6-顶块组件，61-顶块本体，62-容差板，63-盖板件，7-管状件，8-连接板，9-筒形工件，10-心轴，11-销孔，12-销轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种心轴支撑装置装配示意图，如图1所示，心轴支撑装置包括：心轴10、剖分式衬体1和多个长度调节杆，剖分式衬体1包括两个半筒体结构，剖分式衬体1通过两个半筒体结构夹设在心轴10上，长度调节杆一端固定在剖分式衬体1上，多个长度调节杆沿剖分式衬体1外边缘周向均匀分布，长度调节杆包括：管状件7、轴套2、过渡接头3、撑杆4、顶杆5和顶块组件6，管状件7与剖分式衬体1固定连接，轴套2安装在管状件7内，过渡接头3两端设有螺纹，过渡接头3一端与轴套2通过螺纹连接，过渡接头3另一端与撑杆4的一端通过螺纹连接，轴套2、撑杆4与过渡接头3连接的螺纹孔的旋向相反，撑杆4的另一端与顶杆5的一端通过螺纹连接，顶杆5另一端与顶块组件6连接，顶块组件6用于与待加工筒形工件9的内壁相抵。

本发明实施例通过在心轴10上装夹剖分式衬体1并在剖分式衬体1外边缘周向均布多个长度调节杆，长度调节杆的另一端与所需加工的筒形工件9内壁相抵，因此在装夹筒形工件9时，仅需固定心轴10两端即可实现对筒形工件9的支撑，支撑装置未与筒形工件9直接接触，便于对筒形工件9的加工。在本发明实施例中，旋钮长度调节杆内的过渡接头3时，由于轴套2和撑杆4上螺纹孔的螺纹旋向相反，使得在旋钮过渡接头3的过程中撑杆4和轴套2间产生相对伸缩位移(即实现长度调节杆的长度调节)，因此使得本发明可支撑不同尺寸筒形工件9，增强了心轴支撑装置对不同尺寸工件的适应性，同时还可通过更换不同长度的撑杆4，实现对更大尺寸工件的支撑，此外，本发明中在支撑不同尺寸的筒形工件9时，心轴10尺寸无需与筒形工件9尺寸相当，因此降低了心轴10的制造成本。

具体地，两个剖分式衬体1夹设在心轴10上，在心轴10设置两个剖分式衬体1，且两个剖分式衬体1上皆设有长度调节杆与筒形工件9相抵，设置两个剖分式衬体1可增强心轴支撑装置对筒形工件9的支撑作用，在本发明中剖分式衬体1可夹设在心轴10任意位置，因此可通过调节两个剖分式衬体1心轴10轴向间的距离，让心轴支撑装置适应不同长度的筒形工件9，若筒形工件9长度较大，则可增大两个剖分式衬体1心轴10轴向间的距离，若筒形工件9长度较小，则可减小两个剖分式衬体1心轴10轴向间的距离，使得本发明可适应不同长度的筒形工件9，增大了心轴支撑装置的适用范围。

图2是本发明实施例提供的一种剖分式衬体结构图，如图2所示，相邻两个管状件7之间设有连接板8。管状件7周向分布在剖分式衬体1的外边缘，每两个相邻的管状件7间通过连接板8连接，通过设置连接板8增强了管状件7的强度，提高了剖分式衬体1的稳定性和管状件7在圆周方向上的抗拉能力，其中连接板8可以为焊接在管状件7两端的筋板，需要说明的是，设置在管状件7间的连接板8不限于筋板这种形式，凡可提高管状件7圆周向抗拉能力的连接板8，皆可使用，在此不做限制。

图3是本发明实施例提供的一种心轴支撑装置的局部放大图，如图3所示，轴套2套设在管状件7内，轴套2和管状件7接触位置设有销孔11，销孔11一半开设在轴套2外壁，销孔11另一半开设在管状件7内壁，销孔11内插有销轴12。通过在管状件7与轴套2接触位置设置销孔11，且销孔11在管状件7和轴套2内个占一半，同时在销孔11中插入销轴12，可防止在旋钮过渡接头3调整长度调节杆的长度时，轴套2与管状件7发生相对转动阻碍撑杆4和轴套2间的伸缩移动，同时，设置销轴12插装在销孔11内(销孔11与销轴12间为过盈配合)也可防止轴套2从管状件7内脱落，提高了心轴支撑装置的稳定性。

图4是本发明实施例提供的一种顶杆结构图，如图4所示，顶杆5的与顶块组件6连接的一端为半球形结构51，顶块组件6与顶杆5连接的一端面上设有用于容纳半球形结构51的凹槽。顶杆5上的半球形结构51设置在顶块组件6的凹槽内，凹槽与半球形结构51的配合方式使得顶块组件6沿着顶杆5上的半球形结构51产生一定角度的倾斜，因此使得顶块组件6能适应筒形工件9内壁上一定程度的形位公差，增强了本发明对不同工件的适应性。

具体地，顶块组件6包括顶块本体61、容差板62和盖板件63，容差板62采用螺钉固定在顶块本体61一端面上，容差板62与筒形工件9的内壁相抵，盖板件63上设有圆孔，圆孔直径小于半球形结构51直径，盖板件63通过螺栓将半球形结构51固定在凹槽内。在本发明实施例中，顶块本体61两端设有盖板件63和容差板62，其中盖板件63和容差板62皆通过可拆卸固定件安装在顶块本体61上，便于顶块组件6的快速维护更换，降低了维修的难度。

在本发明实施例中容差板62为聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板的摩擦系数极低，具有良好的润滑性能，因此使得设置在顶块本体61上的容差板62具有减小装夹过程中筒形工件9受到损伤的作用，设置容差板62可适应筒形工件9内壁上一定的形位公差，且可减缓筒形工件9的磨损周期，增加顶块组件6的使用寿命，降低了心轴支撑装置的维护成本。

优选地，顶块本体61与容差板62连接的端面为圆柱面，顶块本体61圆柱面的圆弧外径与筒形工件9内孔直径相同。将顶块本体61与筒形工件9接触的面设为圆柱面且该面的圆弧外径与筒形工件9内孔直径相同，使得顶块组件6更好地与筒形工件9贴合，加大顶块组件6与筒形工件9的接触面积，提高了心轴支撑装置的支撑能力。

更具体地，心轴10的两端面设有以心轴10中心线为基准线的中心孔，心轴10轴向的横截圆面直径恒定。心轴10为两端带中心孔的无阶梯光轴，在心轴10两端设置中心孔，便于心轴10与机床的连接，方便心轴10定位，提高了装夹效率，同时心轴10设置成无阶梯轴便于剖分式衬体1的轴向换位安装，使得心轴支撑装置可适应不同长度筒形工件9的支撑。

如图1所示，剖分式衬体1的两个半筒体结构采用可拆卸紧固件连接，使用可拆卸紧固件连接剖分式衬体1的两个半筒体结构，便于剖分式衬体1的快速拆卸与安装。

在本发明实施例提供的心轴支撑装置中，剖分式衬体1与心轴间设有环形橡胶圈，设置环形橡胶圈可增大剖分式衬体1与心轴10装夹时的摩擦力，从而增强心轴10与筒形工件9间的扭矩传递的效果，同时设置环形橡胶圈还可减缓心轴10与剖分式衬体1的磨损速度，增长心轴支撑装置的使用周期。

在通过本发明实施例所提供的心轴支撑装置装夹筒形工件9时，图5是本发明实施例提供的一种心轴支撑装置装夹筒形工件示意图，如图5所示，首先将两个剖分式衬体1夹设到心轴10上，并将带有螺纹孔的轴套2装入剖分式衬体1的管状件7内，接着将两端带有螺纹孔的撑杆4与两端皆设有螺纹的过渡接头3连接并将过渡接头3另一端的与装入在剖分式衬体1内的轴套2连接，使用撑杆4装接在心轴支撑装置上实现了对大管径、尺寸的筒形工件9的支撑，并且，撑杆4、轴套2与过渡接头3之间采用螺纹连接，撑杆4与过渡接头3连接的螺纹孔和轴套2与过渡接头3连接的螺纹孔内的螺纹旋向相反，因此可通过旋钮过渡接头3使轴套2和撑杆4间发生相对伸缩的移动，实现对心轴支撑装置支撑尺寸范围的调节，如需适应更大尺寸范围的筒形工件9，可通过更换撑杆4或过渡接头3，来适应更大尺寸筒形工件9的支撑。同时，撑杆4另一端与顶杆5通过螺纹连接，也可小范围微调心轴支撑装置支撑的尺寸范围。然后将顶杆5另一端与顶块组件6连接，其中顶杆5中的半球形结构51设置在顶块组件6的凹槽内，凹槽与半球形结构51的配合方式使得顶块组件6抵住筒形工件9内壁时，适应筒形工件9内壁上一定程度的形位公差，接着使用盖板件63装入顶块本体61将半球形结构51固定在凹槽内，同时将容差板62安装至筒形工件9上，降低装夹过程中对工件的损伤。需要装夹的轴向长度较大的筒形工件9时，可更换心轴10或调节两剖分式衬体1间距离实现对轴向长度较大筒形工件9的适应。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。