浮动式硬车夹具及其用于热后从动圆柱齿轮的端面加工的加工方法与流程

本发明涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种浮动式硬车夹具及其用于热后从动圆柱齿轮的端面加工的加工方法。

背景技术：

内花键的圆柱齿轮在诸如变速器，分动器，各种主减速器，轮边减速器，机床，船舶等领域应用较多，一般被设计成从动圆柱齿轮，是与其它主动圆柱齿轮，齿轮轴一起作用，起到变速及传递扭矩的作用。具体工作原理是带内花键的圆柱齿轮依靠其本身的内花键与带外花键的齿轮轴进行套合，带外花键的齿轮轴通过键与键的相互作用将其转速与扭矩传递给带内花键的圆柱齿轮，再由带内花键的圆柱齿轮传递给下一级部件，以此类推，从而达到最终设计的转速与扭矩。

目前，带内花键的从动圆柱齿轮热处理后常用的工序就是磨端面——磨齿(或珩齿)。在磨齿之前，一定要有一个磨齿的定位基准，即定位端面。此定位端面要相对于内花键的垂直度要在0.02以内。为了达到这个目的，一般工厂都是采用外齿带有1：3000的锥度的检验心轴穿过从动圆柱齿轮的内花键，利用小锥度检验心轴的自锁作用，将从动圆柱齿轮锁紧在锥度检验心轴上，再将其安装在外圆磨床上，利用砂轮的端面将从动圆柱齿轮的一个端面磨出来，从而使其作为磨齿(或珩齿)的定位基准。见图1。

用此方法加工出来的从动圆柱齿轮的定位端面，其精度一般能满足图纸上端面相对于内花键的垂直度的设计要求。因为加工时定位基准与检验基准重合，也与后序磨齿(或珩齿)的加工定位基准重合，定位基准即内花键与其磨好的定位端面。但此种加工工艺的缺点为操作加工前需将锥度检验心轴穿过从动圆柱齿轮的内花键，在墩铁上墩紧从动圆柱齿轮后，才能在外圆磨床上进行操作，操作完后，再将从动圆柱齿轮从锥度检验心轴的反方向在墩铁上将其墩松，从动圆柱齿轮从锥度检验心轴上松开拿走后，另一个从动圆柱齿轮再重复使用以上的步骤。工人加工一个产品，就需要将带有从动圆柱齿轮的锥度检验心轴在墩铁上墩二次，造成的冲击与振动会让人的手臂发麻不舒服，久之易产生疲劳，劳动强度大。而且，用砂轮磨端面，砂轮灰重，环境恶劣，工人需穿戴防护用品，影响工人的身体健康；且加工效率低，加工后端面的精度一致性差。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种浮动式硬车夹具，针对从动圆柱齿轮的结构特点，对夹具的锥度心轴、定位结构、调心球轴承、压盖、轴承定位套、花键胀套、连接销和拉杆进行设计，用硬车刀片对其端面进行车削加工，代替了原有的磨端面。操作工人无需墩产品，劳动强度的降低，环境友好，加工生产率得到了提高，可以提高一倍以上。

为解决上述技术问题，本技术方案如下：

提供一种浮动式硬车夹具，包括锥度心轴、定位结构、调心球轴承、轴承定位套、花键胀套、连接销和拉杆；

所述锥度芯轴包括本体和端部及沿端部轴向设置的内孔结构；所述端部的外锥上套设有花键胀套，所述花键胀套上设有安装孔一，所述拉杆穿过所述锥度芯轴的内孔结构，所述拉杆的外螺纹与车床主轴内的内螺纹相适配；所述拉杆上设有安装孔二，所述连接销与安装孔一和安装孔二相适配；

所述本体的外侧设有调心球轴承，所述定位结构设置在调心球轴承一侧与所述调心球轴承相适配，其用于固定调心球轴承；

所述调心球轴承的另一侧设有相互配合的轴承定位套，所述轴承定位套设有与产品端面相接触的凸起部。

本发明涉及的浮动式硬车夹具，利用该夹具定位端面是浮动的特点，在车床上进行加工产品的端面。带内花键的从动圆柱齿轮装在夹具的花键胀套上，从动圆柱齿轮的一个端面靠在夹具的轴承定位套上，轴承定位套的端面是浮动的，当花键胀套在胀紧从动圆柱齿轮的内花键的过程中，从动圆柱齿轮自由地靠花键胀套胀紧，而从动圆柱齿轮的端面随着轴承定位套的微幅摆动，达到一个自由的状态。这个时候去车端面，就不会因产品的端面本身的误差而产生的影响。如果从动圆柱齿轮的端面与夹具的定位端面刚性接触，会将产品的端面误差反映在产品的加工过程中，花键胀套与产品的内花键的胀紧不是最佳的自由式胀紧。

进一步地，所述花键胀套的长度比产品的花键的长度长10～20mm。本发明的浮动式硬车夹具的花键胀套比产品长，保证产品的内花键与花键胀套充分接触，提高其定心精度。

进一步地，所述花键胀套的内锥与端部的外锥的锥度相同，所述花键胀套的内锥与锥度端部的外锥的锥度为6°～9°。花键胀套的内锥和锥度心轴的外锥由原来的12°改成了6°～9°，其定心精度最多可提高50％。经计算和验证，花键胀套的内锥和锥度心轴的外锥不能小于3°，否则会自锁，使本夹具无法使用。

进一步地，所述拉杆为平头拉杆。平头拉杆不易影响车削加工从动圆柱齿轮端面，且有利于与机床的安装和配合。

进一步地，所述调心球轴承包括外圈、内圈和安装在内圈滚道的滚珠，所述内圈与轴承定位套过盈配合。

进一步地，所述调心球轴承的内圈相对外圈在-15°～15°范围摆动，所述调心球轴承的内圈与轴承定位套过盈配合。调心球轴承的设置，并在调心球轴承的内圈过盈配合了一个轴承定位套。轴承定位套在夹具上的位置不是固定不动的，它可随着调心球轴承的摆动而摆动。

进一步地，所述连接销为圆柱推销。

为了防止有切屑进入轴承，使轴承破坏失效，本浮动式硬车夹具还包括压盖，所述压盖设置在调心球轴承的外圈，与所述定位结构可拆卸连接。压盖包括安装端和止档端，所述安装端设有安装孔；所述止档端靠近调心球轴承一侧为台阶状，与调心球轴承存在空隙，用于提供调心球轴承的摆动空间，所述止档端的长度大于所述调心球轴承的外圈的厚度。

压盖是压在调心球轴承的外圈，同时挡住其内圈，起到保护轴承的作用。

本发明的浮动式硬车夹具主要工作原理是利用硬车夹具的花键胀套将从动圆柱齿轮的内花键孔胀紧，使之内花键孔与花键胀套之间产生自由胀紧。因为从动圆柱齿轮的端面本身相对于内花键就有跳动，可能有的跳动还很大，因此从动圆柱齿轮的端面就不能与硬车夹具的端面机械相对固定不动，因为一旦相对固定不动，花键胀套与内花键孔之间的胀紧就不是自由状态的胀紧，存在着端面跳动不好的影响。这个时候去加工从动圆柱齿轮的端面，端面精度难以保证，产品一致性不好。

本发明的另一目的在于公开上述浮动式硬车夹具的应用，用于热后的从动圆柱齿轮的端面加工。

利用本发明的浮动式硬车夹具用于热后的从动圆柱齿轮的端面加工的方法，包括以下步骤：

s1.将浮动式硬车夹具的锥度芯轴的本体安装在车床的主轴锥孔内，锁紧；

s2.将清洗干净的热后的带有内花键的从动圆柱齿轮套在浮动式硬车夹具的花键胀套上，使从动圆柱齿轮的一个端面靠在轴承定位套上；

s3.拉杆在机床的主轴的拉力下，拉杆的端面带动花键胀套的端面，由锥度芯轴的端部向本体方向，带紧花键胀套，花键胀套的内锥与锥度心轴的外锥紧密配合，固定从动圆柱齿轮的花键内孔；

s4.用硬车刀具对从动圆柱齿轮的端面进行车削加工；

s5.加工后，将拉杆由锥度芯轴的本体向端部方向运动，拉杆上的推销带动花键胀套的内锥与硬车夹具的锥度心轴的外锥脱离配合，胀紧内花键的胀力消失，可将加工好的从动圆柱齿轮卸下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的浮动式硬车夹具利用该夹具定位端面是浮动的特点，在车床上进行加工产品的端面，不会因产品的端面本身的端面跳动大的问题，影响了端面加工的精度。加工精度高，且无需工人墩产品，劳动强度的降低，环境友好，加工生产率得到了提高，可以提高一倍以上。

本发明的浮动式硬车夹具浮动式硬车夹具的花键胀套比产品花键长10～20mm，保证产品的内花键与花键胀套充分接触，提高其定心精度。

本发明的花键胀套的内锥和锥度心轴的外锥的设计由原来的12°减小到6°，定心效果就更好。

本发明的浮动式硬车夹具用于热后的从动圆柱齿轮的端面加工，其加工工艺方法可以很好地解决工人劳动强度大，环境差的问题，适合各类从动圆柱齿轮的端面加工，自动化程度高，利于推广。

附图说明

图1为现有技术中用锥度检验心轴加工从动圆柱齿轮端面的结构示意图。

图2为本发明的采用浮动式硬车夹具的结构示意图。

图3为本发明的调心球轴承与轴承定位套的未摆动时的结构示意图。

图4为本发明的调心球轴承与轴承定位套的摆动时的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图2所示，本实施例提供的浮动式硬车夹具包括锥度心轴1、定位结构2、调心球轴承3、压盖4、轴承定位套5、花键胀套6、连接销7(本实施例选用圆柱推销)和拉杆8(本实施例选用平头拉杆)，锥度芯轴1包括本体11和端部12及沿端部12轴向设置的内孔结构；端部12的外锥上套设有花键胀套6，花键胀套6的内锥与端部12的外锥的锥度相同，为6°～9°，本实施例中优选为6°；花键胀套6上设有安装孔一61，拉杆8穿过锥度芯轴1的内孔结构，拉杆8的外螺纹13与车床主轴的内螺纹(未示出)相适配，车床主轴的油缸上有活塞拉杆，活塞拉杆上有内螺纹，与夹具的平头拉杆的外螺纹相适配；拉杆8上设有安装孔二81，连接销7与安装孔一61和安装孔二81相适配。

本体11的外侧设有调心球轴承3，定位结构2设置在调心球轴承3一侧与调心球轴承3相适配，其用于固定调心球轴承3。

调心球轴承3的另一侧设有相互配合的轴承定位套5和压盖4，调心球轴承3包括外圈31、内圈32和安装在内圈32滚道滚珠33，调心球轴承3的内圈32相对外圈31在-15°～15°范围摆动。轴承定位套5与调心球轴承3的内圈32过盈配合，轴承定位套5的主体52为l型，包围在内圈32的内孔的轴向和径向，并在径向设置与产品端面相接触的凸起部51，在调心球轴3承未摆动时，凸起部51为凸出于压盖。

压盖4包括安装端41和止档端42，安装端41设有安装孔；止档端42靠近调心球轴承3一侧为台阶状，与调心球轴承3的内圈存在空隙，其间隙为2～4mm，用于提供调心球轴承3的摆动空间，止档端42的长度大于调心球轴承的外圈的厚度。

如图3和图4所示，调心球轴承包括外圈31、内圈32设置在内圈滚道的滚珠33，轴承定位套5与调心球轴承3的内圈32过盈配合，随着调心球轴承的内圈32运动轴承定位套5也随之摆动，该轴承定位套5就成了产品装在硬车夹具上的定位端面，且是可浮动的；当花键胀套在胀紧从动圆柱齿轮的内花键的过程中，从动圆柱齿轮自由地靠花键胀套胀紧了，而从动圆柱齿轮的端面随着轴承定位套的微微摆动，达到一个自由的状态。这个时候去车端面，就不会有产品的端面本身的误差产生的影响了。如果从动圆柱齿轮的端面与夹具的定位端面刚性接触，会将产品的端面误差反映在产品的加工过程中，花键胀套与产品的内花键的胀紧不是最佳的自由式胀紧。

本实施中的锥度芯轴1的中部设有凸台14，用于承载定位结构2；定位结构2为环形定位盘，外壁呈l形，内壁为台阶状，定位盘的内壁与调心球轴承相接触的位置用于固定调心球轴承外圈，定位盘的内壁与调心球轴承3存在一定空隙，其空隙为2～4mm；能给调心球轴承3的摆动提供空间。

优选地，花键胀套的长度比从动圆柱齿轮产品的花键的长度长10～20mm。

本实施例的浮动式硬车夹具，利用尾部的莫氏锥度镶入到车床的主轴锥孔内，锁紧后，将从动圆柱齿轮的内花键孔套在夹具的花键胀套上，拉杆在机床的主轴的拉力下带紧花键胀套，花键胀套受力后胀紧从动圆柱齿轮的内花键孔。这时夹具上的轴承定位套在调心球轴承的调整下微微摆动，使得内花键与花键胀套间始终处于自由的胀紧状态，达到了用锥度检验心轴加工从动圆柱齿轮的同样的目的。胀紧后，再用硬车刀片对其端面进行车削加工，代替了磨端面。操作工人无需墩产品，而且加工粉尘减少，加工环境大大改善，劳动强度降低，工人的劳动生产率得到了提高，可以提高一倍以上。

实施例2

使用实施例1的热浮动式硬车夹具加工后的从动圆柱齿轮的端面加工方法，包括以下步骤：

s1.将浮动式硬车夹具的锥度芯轴的本体安装在车床的主轴锥孔内，锁紧；

s2.将清洗干净的热后的带有内花键的从动圆柱齿轮套在浮动式硬车夹具的花键胀套上，使从动圆柱齿轮的一个端面靠在轴承定位套上；

s3.拉杆在机床的主轴的拉力下，拉杆的端面带动花键胀套的端面，由锥度芯轴的端部向本体方向，带紧花键胀套，花键胀套的内锥与锥度心轴的外锥紧密配合，固定从动圆柱齿轮的花键内孔；

s4.用硬车刀具对从动圆柱齿轮的端面进行车削加工；

s5.加工后，将拉杆由锥度芯轴的本体向端部方向运动，拉杆上的推销带动花键胀套的内锥与硬车夹具的锥度心轴的外锥脱离配合，胀紧内花键的胀力消失，可将加工好的从动圆柱齿轮卸下。

工作原理就是利用硬车夹具的花键胀套将从动圆柱齿轮的内花键孔胀紧，使之内花键孔与花键胀套之间产生自由胀紧。因为从动圆柱齿轮的端面本身相对于内花键就有跳动，可能有的跳动还很大，因此从动圆柱齿轮的端面就不能与硬车夹具的端面机械固定，因为一固定，花键胀套与内花键孔之间的胀紧就不是自由状态的胀紧了，存在着端面跳动不好的影响。这个时候去加工从动圆柱齿轮的端面，仍会达不到定位端面加工后相对内花键孔的跳动好的目的。

经过热处理后的从动圆柱齿轮在加工前，先清洗干净内花键孔，再将从动圆柱齿轮的内花键孔轻轻地套在硬车夹具的花键胀套内，从动圆柱齿轮的一个端面轻轻地贴在硬车夹具的轴承定位结构上，这时机床的拉杆带动硬车夹具的平头拉杆往里移动，平头拉杆的平头压住花键胀套，花键胀套的内锥与硬车夹具的锥度心轴的外锥紧密配合，使得花键胀套产生一个向外的一个径向力胀紧从动圆柱齿轮的内花键，与此同时，花键胀套在胀紧从动圆柱齿轮内花键孔的同时，定位在轴承定位套上的从动圆柱齿轮的端面会随着胀紧的过程在调整角度，以适应花键胀套与从动圆柱齿轮的内花键孔完全自由的胀紧，不受从动圆柱齿轮的端面跳动大的影响。从而达到从动圆柱齿轮的端面在加工以后，其端面相对于内花键孔的跳动达到理想的状态，在0.02之内。

当平头拉杆将拉杆由锥度芯轴的本体向端部方向运动时，平头拉杆上的圆柱推销带动花键胀套的内锥与硬车夹具的锥度心轴的外锥脱离配合，使得花键胀套产生的弹性变形消失，胀紧内花键的胀力也消失，轻松卸下产品。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。