内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎的制作方法
【专利摘要】内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，涉及数控机床用高精度快速锁紧夹具领域；包括胀套、锥心轴和锥顶丝；其中锥心轴沿轴向伸入胀套中；胀套的轴向侧壁设置有径向圆柱形通孔；锥心轴的轴向侧壁设置有径向锥形槽；锥顶丝尺寸分别与胀套的圆柱形通孔和锥心轴的锥形槽相配合；胀套和锥心轴装配完后，锥顶丝沿径向穿过胀套的圆柱形通孔并伸入锥心轴的锥形槽，实现紧固连接；本发明对使用内孔及端面定位的工件，能够实现高精度快速锁紧；只需要内孔和一个端面即可进行装夹定位，不影响外圆和端面加工，使用简单方便，在保证定位精度的基础上，提高了装夹效率；使用简单方便，在保证定位精度的基础上，提高了装夹效率。
【专利说明】
内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎
技术领域
[0001]本发明涉及内孔端面定位工件的高精度快速锁紧夹具领域，特别是内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎。
【背景技术】
[0002]在精密零件的数控加工中，快速、高精度装夹成为决定加工精度和效率的主要因素。特别是非贯穿中空，亦即盲腔工件，在利用内孔和端面定位加工外形，且外形与内孔、端面有不大于0.0lmm的同轴度、垂直度等几何精度要求时，零件的找正、装夹费时费力，且精度难保证。
[0003]现阶段上述零件的精加工无论是数控车还是数控铣，均以内孔定位。内孔定位常采用胀胎，一般胀胎的锥心轴外壁设有螺纹，在零件的端面方向进行旋紧，为实现胀胎使用时可靠性，锥心轴制作螺纹很长，要旋转很多圈才能实现工件的装夹或拆卸，效率低。而且影响端面的加工，不适用于数控机床快速装夹定位的需求。
[0004]用上述方法加工，平均装夹时间较长，由于端面无法一次成形，精度低，采用二次定位加工对效率产生严重影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，只需要内孔和一个端面即可进行装夹定位，不影响外圆和端面加工，使用简单方便，在保证定位精度的基础上，提高了装夹效率。
[0006]本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的:
[0007]内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，包括胀套、锥心轴和锥顶丝;其中锥心轴沿轴向伸入胀套中；胀套的轴向侧壁设置有径向圆柱形通孔;锥心轴的轴向侧壁设置有径向锥形槽;锥顶丝尺寸分别与胀套的圆柱形通孔和锥心轴的锥形槽相配合;锥心轴沿轴向伸入胀套后，锥顶丝沿径向穿过胀套的圆柱形通孔并伸入锥心轴的锥形槽内，实现紧固连接。
[0008]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，所述胀套包括弹性锥形开口部分和胀套底座;弹性锥形开口部分的窄口面与胀套底座的一端轴向固定连接。
[0009]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，所述锥心轴包括圆柱部分和圆台部分;圆柱部分的一端与圆台部分窄口面轴向固定连接;装配时，将锥心轴沿轴向依次将圆柱部分和圆台部分从胀套的弹性锥形开口部分伸入，直至锥心轴圆台部分的外壁与胀套弹性锥形开口部分的内壁接触。
[0010]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，弹性锥形开口部分的锥度a为18-22°，所述锥心轴圆台部分的锥度与弹性锥形开口部分的锥度相同。
[0011]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，所述胀套侧壁的圆柱形通孔直径Rl为3-100mm;所述胀套材料为铅黄铜;锥心轴和锥顶丝材料为不锈钢。
[0012]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，所述锥心轴侧壁的锥形槽底部直径R2为3-100mm;锥度b为9-11°。
[0013]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，所述锥顶丝包括圆柱部分和锥顶部分;圆柱部分和锥顶部分固定连接;锥顶部分的锥度c为9-11°。
[0014]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，圆柱部分直径R3为3-100mm;锥顶部分直径R4为5-8mm。
[0015]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，当锥心轴伸入胀套直至锥心轴圆台部分的外壁与胀套弹性锥形开口部分的内壁接触时，依次将锥顶丝的锥顶部分、圆柱部分沿胀套的圆柱形通孔轴向伸入，并最终锥心轴锥顶部分的外侧壁与锥心轴的锥形槽的内侧壁接触，锥心轴圆台部分的外壁与胀套的圆柱形通孔内壁接触。
[0016]在上述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，所述锥顶丝的圆柱部分外壁设置有螺纹，胀套的圆柱形通孔内壁设置有与锥顶丝圆柱部分外壁配合的螺纹;旋紧锥顶丝圆柱部分的一端，使锥心轴锥形槽的内侧壁在锥顶丝锥顶部分外侧壁的偏心锥面的作用力下，实现锥心轴沿轴向向弹性锥形开口部分的内部移动。
[0017]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0018](I)本发明采用了胀套、锥心轴和锥顶丝，通过旋紧锥顶丝圆柱部分的一端，使锥心轴侧壁的锥形槽在锥顶丝锥顶部分的偏心锥面的作用力下，实现锥心轴向弹性锥形开口部分的内部移动，最终实现了胀套和锥心轴的定位锁紧。相对于现有技术，操作简单、操作空间大、极大的提高了加工效率；
[0019](2)本发明采用了锥顶丝结构，锥顶丝的锥顶部分穿过胀套的圆柱形通孔并伸入锥心轴的锥形槽，锥顶丝的圆柱部分伸入胀套的圆柱形通孔，相比于现有技术更快速精准的实现了工件的快速锁紧；
[°02°] (3)本发明采用了锥顶丝结构，该结构圆柱部分直径为3-100mm，高为15-25mm;锥顶部分锥度为9-11°，通过调整锥顶丝锥度，实现了装夹力的可控；
[0021](4)本发明采用了锥心轴结构，锥心轴侧壁的锥形槽直径为3-100mm;锥度为9-11°，通过与锥顶丝偏心锥面配合，实现了胀胎内部快速、精确锁紧，一次装夹可实现端面与外圆的加工。
【附图说明】
[0022]图1为本发明内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎整体结构示意图；
[0023]图2为本发明内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎爆炸图；
[0024]图3为本发明锥心轴剖面图；
[0025]图4为本发明胀套剖面图；
[0026]图5为本发明锥顶丝正视图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
[0028]如图1所示为内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎整体结构示意图，由图可知，内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，包括胀套1、锥心轴2和锥顶丝3;其中锥心轴2沿轴向伸入胀套I中；胀套I的轴向侧壁设置有径向圆柱形通孔;锥心轴2的轴向侧壁设置有径向锥形槽;锥顶丝3尺寸分别与胀套I的圆柱形通孔和锥心轴2的锥形槽相配合;锥心轴2沿轴向伸入胀套I后，锥顶丝3沿径向穿过胀套I的圆柱形通孔并伸入锥心轴2的锥形槽内，实现紧固连接。
[0029]如图2所示为内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎爆炸图，由图可知，所述胀套I包括弹性锥形开口部分1-1和胀套底座1-2;弹性锥形开口部分1-1的窄口面与胀套底座1-2的一端轴向固定连接。
[0030]所述锥心轴2包括圆柱部分和圆台部分；圆柱部分的一端与圆台部分窄口面轴向固定连接;装配时，将锥心轴2沿轴向依次将圆柱部分和圆台部分从胀套I的弹性锥形开口部分1-1伸入，直至锥心轴2圆台部分的外壁与胀套I弹性锥形开口部分1-1的内壁接触。
[0031]当锥心轴2伸入胀套I直至锥心轴2圆台部分的外壁与胀套I弹性锥形开口部分1-1的内壁接触时，依次将锥顶丝3的锥顶部分、圆柱部分沿胀套I的圆柱形通孔轴向伸入，并最终锥心轴2锥顶部分的外侧壁与锥心轴2的锥形槽的内侧壁接触，锥心轴2圆台部分的外壁与胀套I的圆柱形通孔内壁接触。
[0032]所述锥顶丝3的圆柱部分外壁设置有螺纹，胀套I的圆柱形通孔内壁设置有与锥顶丝3圆柱部分外壁配合的螺纹;旋紧锥顶丝3圆柱部分的一端，使锥心轴2锥形槽的内侧壁在锥顶丝3锥顶部分外侧壁的偏心锥面的作用力下，实现锥心轴2沿轴向向弹性锥形开口部分1-1的内部移动。
[0033]如图3所示为锥心轴剖面图，由图可知，所述锥心轴2侧壁的锥形槽底部直径R2为3-100mm;锥度b为9-11°。
[0034]如图4所示为胀套剖面图，由图可知，弹性锥形开口部分1-1的锥度a为18-22°，所述锥心轴2圆台部分的锥度与弹性锥形开口部分1-1的锥度相同；胀套I侧壁的圆柱形通孔直径 Rl 为 3-100mm。
[0035]如图5所示为锥顶丝正视图，由图可知，锥顶丝3包括圆柱部分和锥顶部分；圆柱部分和锥顶部分固定连接;圆柱部分直径R3为3-100mm;锥顶部分直径R4为5-8mm，锥度c为9-
11。。
[0036]胀套I材料为铅黄铜;锥心轴2和锥顶丝3材料为不锈钢。
[0037]装配过程:
[0038]本发明实施时，将胀套底座1-2与机床工作台固定连接，找正精度达到0.005mm;将需加工的工件内孔套入弹性锥形开口部分1-1的外圆，工件端面与胀套底座1-2端面靠紧；将锥心轴2插入弹性锥形开口部分1-1的内孔，锥心轴2侧壁的锥形槽与胀套底座1-1轴向侧壁圆柱形通孔大致对齐即可;将锥顶丝3沿胀套底座1-1径向圆柱形通孔内壁螺纹旋紧，保证锥顶丝3圆锥部分穿过胀套底座1-1轴向侧壁螺纹孔和锥心轴2侧壁的锥形槽。锥心轴2在制作时，要求在不受力的情况下，自然装入胀套I的内孔时，锥心轴2侧壁的锥形槽与胀套底座1-1轴向侧壁螺纹孔不同心，锥心轴2侧壁的锥形槽中心偏向于弹性锥形开口部分1-1 一端，而锥顶丝3与胀套底座1-1轴向侧壁螺纹孔同心，通过将锥顶丝3旋紧穿过胀套底座1-1轴向侧壁螺纹孔和锥心轴2侧壁的锥形槽，使锥顶丝3锥顶部分与锥心轴2侧壁的锥形槽产生偏心锥面作用力，在锥顶丝3不断旋紧过程中，使锥心轴2发生轴向移动，不断伸入胀套I内部，使得锥心轴2圆台部分的外壁与胀套I弹性锥形开口部分1-1的内壁接触，产生径向作用力，使得胀套I弹性锥形开口部分1-1发生弹性变形，沿径向变大，与需加工的工件内孔贴死，实现了工件在胀胎上的精确定位。
[0039]本发明的精度检测仪在应用过程中需注意以下事项:I本发明的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，定位精度取决于胀套的外圆精度及与工件内孔的配合间隙；2使用时，先将工装固定到机床上，在机床上对胀套进行精加工。保证与机床工作台或主轴的位置精度;3通过调整锥顶丝的锥度，对行程和装夹力进行控制。
[0040]以上所描述的系统只是本发明的一种情况，本领域技术人员可以根据不同的要求和设计参数在不偏离本发明的情况下进行各种增补、改进和更换，如:把锥顶丝锁紧改为凸轮锁紧，同样能起到快速锁紧作用。
[0041]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:包括胀套(I)、锥心轴(2)和锥顶丝(3);其中锥心轴(2)沿轴向伸入胀套(I)中；胀套(I)的轴向侧壁设置有径向圆柱形通孔;锥心轴(2)的轴向侧壁设置有径向锥形槽;锥顶丝(3)尺寸分别与胀套(I)的圆柱形通孔和锥心轴(2)的锥形槽相配合;锥心轴(2)沿轴向伸入胀套(I)后，锥顶丝(3)沿径向穿过胀套(I)的圆柱形通孔并伸入锥心轴(2)的锥形槽内，实现紧固连接。2.根据权利要求1所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:所述胀套(I)包括弹性锥形开口部分(1-1)和胀套底座(1-2);弹性锥形开口部分(1-1)的窄口面与胀套底座(1-2)的一端轴向固定连接。3.根据权利要求1或2所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:所述锥心轴(2)包括圆柱部分和圆台部分；圆柱部分的一端与圆台部分窄口面轴向固定连接;装配时，将锥心轴(2)沿轴向依次将圆柱部分和圆台部分从胀套(I)的弹性锥形开口部分(1-1)伸入，直至锥心轴(2)圆台部分的外壁与胀套(I)弹性锥形开口部分(1-1)的内壁接触。4.根据权利要求3所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:弹性锥形开口部分(1-1)的锥度a为18-22°，所述锥心轴(2)圆台部分的锥度与弹性锥形开口部分(1-1)的锥度相同。5.根据权利要求1所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:所述胀套(I)侧壁的圆柱形通孔直径Rl为3-100mm;所述胀套(I)材料为铅黄铜;锥心轴(2)和锥顶丝(3)材料为不锈钢。6.根据权利要求1所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:所述锥心轴(2)侧壁的锥形槽底部直径R2为3-100_;锥度b为9-11°。7.根据权利要求1所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:所述锥顶丝(3)包括圆柱部分和锥顶部分；圆柱部分和锥顶部分固定连接;锥顶部分的锥度c为9-11。。8.根据权利要求7所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:圆柱部分直径R3为3-100mm;锥顶部分直径R4为5-8mm。9.根据权利要求1-8之一所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:当锥心轴(2)伸入胀套(I)直至锥心轴(2)圆台部分的外壁与胀套(I)弹性锥形开口部分(1-1)的内壁接触时，依次将锥顶丝(3)的锥顶部分、圆柱部分沿胀套(I)的圆柱形通孔轴向伸入，并最终锥心轴(2)锥顶部分的外侧壁与锥心轴(2)的锥形槽的内侧壁接触，锥心轴(2)圆台部分的外壁与胀套(I)的圆柱形通孔内壁接触。10.根据权利要求9所述的内孔及端面定位工件的快速锁紧反拉胀胎，其特征在于:所述锥顶丝(3)的圆柱部分外壁设置有螺纹，胀套(I)的圆柱形通孔内壁设置有与锥顶丝(3)圆柱部分外壁配合的螺纹;旋紧锥顶丝(3)圆柱部分的一端，使锥心轴(2)锥形槽的内侧壁在锥顶丝(3)锥顶部分外侧壁的偏心锥面的作用力下，实现锥心轴(2)沿轴向向弹性锥形开口部分(1-1)的内部移动。
【文档编号】B23B31/173GK105965292SQ201610479461
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】李峰, 甄立, 张勇
【申请人】北京航天控制仪器研究所