一种锥面定位快换式轴用磨齿夹具的制作方法

本实用新型涉及一种夹具，具体涉及一种锥面定位快换式轴用磨齿夹具。

背景技术：

对于轴类工件的夹紧，国内外目前多采用开槽涨套式或粘接涨套式夹具，但该类夹具必须有与涨套相配合的内锥体，内锥体制造难度高而且难于校准和设计快换结构。也有部分厂家采用静压膨胀式加工，但胀紧间隙小而且制造难度大成本高。目前轴类齿轮自动磨齿夹具成本高,采购周期长,而且夹具更换时必须整体从机床底座拆卸,劳动强度大,换产时间长。

为此需设计一种新型轴类磨齿夹具，要求能实现系列化，满足快换要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于为了解决现有轴用磨齿夹具制造难度高，难于校准，更换不便的技术问题，而提供了一种锥面定位快换式轴用磨齿夹具，用于工件的夹紧。

本实用新型的技术方案是：

一种锥面定位快换式轴用磨齿夹具，其特殊之处在于：包括法兰、底座、弹簧套筒、锥套、弹簧套筒端盖、顶尖、紧定螺钉、顶尖弹簧、套筒弹簧、套筒螺钉、导杆、活塞、圆柱销、底座螺钉、导杆弹簧和法兰螺钉；所述锥套上设置有含一个台阶的台阶通孔，所述台阶通孔较大孔沿端面向里为圆锥面，在将工件放入锥套后将会对工件形成自锁；所述底座上设置有相互连接的第一通孔(相当于活塞腔)、第二通孔和第三通孔，所述第二通孔的直径小于第一通孔和第三通孔；所述法兰与底座密封配合，所述法兰上还设置有油路；所述活塞前端设置有台阶孔，后端设置有凹槽；所述圆柱销为台阶轴型，其小径段与活塞台阶孔过盈配合，大径段用于套装导杆弹簧；所述导杆中部设置有一环形凸起，用于限制导杆的位置，以及套筒弹簧对导杆推回，所述导杆的一端设置有导杆安装柱，用于安装顶尖弹簧；所述顶尖一端设置有顶尖安装柱，用于安装顶尖弹簧，另一端与工件接触，用于推出工件，所述顶尖上还开设有行程槽，用于限制顶尖的行程。

所述底座与法兰之间通过底座螺钉连接，所述活塞安装在底座的第一通孔中，活塞后端的凹槽与法兰的端面形成腔体且与油路相通，所述圆柱销安装在活塞的台阶孔中，所述导杆与底座的第二通孔之间间隙配合，所述导杆弹簧套装在导杆和圆柱销上且施力于活塞，所述顶尖与弹簧套筒之间间隙配合，所述紧定螺钉安装在弹簧套筒上且伸入顶尖上的行程槽，所述弹簧套筒与锥套之间间隙配合，所述顶尖弹簧套装在顶尖安装柱和导杆安装柱上，所述套筒弹簧套装在导杆上且施力于导杆，所述弹簧套筒端盖通过套筒螺钉安装在弹簧套筒底端，所述弹簧套筒端盖与导杆之间间隙配合，所述锥套与底座之间为可拆卸连接，所述法兰通过法兰螺钉安装在机床上。

进一步地，所述锥套较大台阶通孔锥面的全角为6-10°，在此范围内，工件棱边与锥套锥面产生较好的自锁，使得工件被夹紧。

进一步地，所述导杆与圆柱销之间设置有长度为L2的间隙，所述导杆与顶尖之间设有长度为L3的间隙，油缸运动行程为L1，机床油路推动活塞和导杆，使顶尖在工件松开时产生0.5～2mm的上推行程，使工件脱离锥面，从而卸下工件，上推行程不在0.5～2mm范围则会有工件未脱离夹具或工件从夹具掉落风险，活塞与导杆分别使用压缩弹簧复位，L1及L2、L3的具体尺寸可依据工况自由设定，但需满足公式：油缸运动行程(L1)-导杆与圆柱销间隙(L2)-导杆与顶尖间隙(L3)＝0.5～2mm。

进一步地，所述顶尖接触工件一端为圆锥状，中心顶尖设计为压缩弹簧支撑的活顶尖，实现零件定位外圆在进入夹具前先由顶尖定心，在机床尾顶尖下压时引导零件进入定位孔，保证零件精确定位。

进一步地，所述弹簧套筒与顶尖之间设置有密封圈，以防止铁屑及污物进入夹具内部的各间隙配合面，否则会造成配合面磨损及精度丧失；所述法兰与底座之间通过O型圈密封，以保证法兰与活塞之间形成的腔体达到良好的密封效果，避免液压油泄露造成失效。

进一步地，所述锥套与底座之间通过锥套螺钉可拆卸连接，这样便于在针对不同尺寸的工件进行夹紧时，方便更换与之对应的锥套，增加夹具的通用性。

进一步地，所述锥套上还设置有泄油孔，使机床冷却液及铁屑及时排出，保持工件及夹具的定位面洁净。

进一步地，所述油路在法兰的外径处通过液压堵头进行密封，由于制造工艺的限制，所述油路无法铸造成型，其是通过在相应的方向上钻孔从而形成的，于是不得不对法兰外径处进行密封。

本实用新型对零件定位尺寸精度要求更加宽松，前道工序的加工成本降低；新夹具更具通用性和快换性，工序辅助时间大幅降低；新夹具的顶尖引导机构更利于机械手自动上下料

本实用新型的工作过程：

1)工件的装夹：

在夹紧工件时，机床上尾座将工件下推，从而推动顶尖6向下运动，同时工件棱边与锥套锥面产生自锁，从而夹紧工件22；

2)工件的卸下：

在需要卸下工件时，液压油增压，通过油路输入液压油，进入活塞法兰形成的密闭腔，从而推动活塞向上运动，推动导杆，导杆继续向上推动顶尖，顶尖推动装夹的工件，使工件从锥面脱开，此过程中，顶尖弹簧、套筒弹簧和导杆弹簧都受到压缩。

本实用新型的有益效果是，

1、本实用新型采用小锥度锥套对工件进行定位，定心精度更高，在机床上校准时可直接在锥面打表，易于操作，锥套部件结构简单，制造成本低；

2、本实用新型通过锥套与底座用螺钉进行可拆式连接，锥套定位尺寸可系列化设计，不同直径系列零件只需更换锥套即可，从而实现快速换产，而且同一个锥套的夹持范围在0.5mm以上，通用性更高，生产成本大幅降低；

3、本实用新型定位精度高，安装时更易校准，制造成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种锥面定位快换式轴用磨齿夹具主视图；

图2是图1的B-B向视图；

图3是图1的C-C向视图；

附图标记说明：

1-法兰，2-底座，3-弹簧套筒，4-锥套，5-弹簧套筒端盖，6-顶尖，7-密封圈，8-紧定螺钉，9-顶尖弹簧，10-套筒弹簧，11-锥套螺钉，12-套筒螺钉，13-导杆，14-活塞，15-圆柱销，16-底座螺钉，17-O型圈，18-导杆弹簧，19-法兰螺钉，20-液压堵头，21-油路，22-工件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。

如图1、图2、图3所示，一种锥面定位快换式轴用磨齿夹具，包括法兰1、底座2、弹簧套筒3、锥套4、弹簧套筒端盖5、顶尖6、密封圈7、紧定螺钉8、顶尖弹簧9、套筒弹簧10、锥套螺钉11、套筒螺钉12、导杆13、活塞14、圆柱销15、底座螺钉16、O型圈17、导杆弹簧18、法兰螺钉19和液压堵头20

法兰1一端设置有凸台，凸台与底座2的第一通孔通过O型圈17密封配合，法兰1上还设置有油路21；本实施例中的油路21为三段相互连通的孔，由于制造工艺的限制，无法铸造成型，故选此方式，油路21在法兰1的外径处通过液压堵头20进行密封，在其他实施例中也可以将其焊接封死，或者用其他方式进行密封。

底座2上设置有相互连接的第一通孔、第二通孔和第三通孔，第二通孔的直径小于第一通孔和第二通孔；在本实施例中，第一通孔和第三通孔的直径一致，在其他实施例中，第一通孔和第三通孔的直径也可以不同，但需要保证第一通孔和第三通孔的直径大于第二通孔。

锥套4上设置有含一个台阶的台阶通孔，所述台阶通孔较大孔为圆锥面，在本实施例中锥套4倒圆锥面的全角为8°，在其他实施例中，保证其在6-10°均可实现对工件22的夹紧；锥套4与底座2之间通过锥套螺钉11可拆卸连接，锥套4上还设置有泄油孔。

顶尖6一端设置有顶尖安装柱，用于安装顶尖弹簧9，另一端与工件22接触，用于推出工件22，顶尖6接触工件22一端为圆锥状，顶尖6上还开设有行程槽，用于限制顶尖6的行程弹，顶尖6与簧套筒3之间设置有密封圈7。

导杆13中部设置有一环形凸起，用于限制导杆13的位置，以及套筒弹簧10对导杆13推回，导杆13的一端设置有导杆安装柱，用于安装顶尖弹簧9，导杆13与圆柱销15之间设置有长度为L2的间隙，导杆13与顶尖6之间设有长度为L3的间隙，油缸运动行程为L1，在本实施例中L1及L2、L3满足关系式：L1-L2-L3＝1.5mm，在其他实施例中，L1及L2、L3满足关系式：L1-L2-L3＝0.5-2mm均可。

活塞14前端设置有台阶孔，后端设置有凹槽。

圆柱销15为台阶轴型，其小径段与活塞14台阶孔过盈配合，大径段用于套装导杆弹簧18。

底座2与法兰1之间通过底座螺钉16连接，且法兰1的凸台伸入底座2的第一通孔中，与之密封配合；活塞14安装在底座2的第一通孔中，且其凹槽一端与法兰1凸台的端面形成腔体且与法兰1的油路21相通，圆柱销15安装在活塞14的台阶孔中，导杆13与底座2的第二通孔之间间隙配合，导杆弹簧18套装在导杆13和圆柱销15上且施力于活塞14，顶尖6与弹簧套筒3之间间隙配合，紧定螺钉8安装在弹簧套筒3上且伸入顶尖6上的行程槽，弹簧套筒3与锥套4之间间隙配合，顶尖弹簧9套装在顶尖安装柱和导杆安装柱上，套筒弹簧10套装在导杆13上且施力于导杆13，弹簧套筒端盖5通过套筒螺钉12安装在弹簧套筒3底端，弹簧套筒端盖5与导杆13之间间隙配合，锥套4与底座2之间通过锥套螺钉11可拆卸连接，法兰1通过法兰螺钉19安装在机床上。

本实施例中的锥面定位快换式轴用磨齿夹具工作过程如下：

1)夹具的松开动作：

机床执行松开程序命令时，机床夹具接口的液压油增压，油通过夹具部件油路21，进入活塞14与法兰1形成的密闭腔，腔内油压升高推动活塞14向上运动，同时装配在活塞14上的圆柱销15向上运动，从而推动导杆13，导杆13继续向上推动顶尖6，顶尖6推动装夹的工件22，使工件22从锥面脱开，此过程中，顶尖弹簧9、套筒弹簧10和导杆弹簧18都受到压缩。

2)夹具的夹紧动作：

机床执行夹紧程序命令时，机床上尾座将工件22向下推，工件22向下推动顶尖6，同时工件22外圆与端面形成的棱边部分同锥套4的锥面接触，由于锥面设计采用全角为6-10°的小锥角，在机床尾座的压力下，工件22棱边与锥套4锥面产生自锁力，从而夹紧工件22。

3)中心活顶尖6的引导动作：

夹具在未放入工件22时，顶尖6被压缩的顶尖弹簧9向上推起，顶尖6上端尖部高出锥套4的上端面，紧定螺钉8及顶尖6上开的行程槽限制其不被弹出，因此工件22在放入夹具孔中时，首先中心孔与顶尖6端尖部接触，使工件22定心，然后机床尾顶尖进入工件22另一端中心孔并向下推动工件22顶尖弹簧9被压缩，使工件22无偏心的进入夹具。

4)锥套4的快速更换：

对于不同直径系列的工件22装夹，只需拆下锥套螺钉11，更换新的锥套4后再装上件锥套螺钉11，即可实现快速更换。

5)各个运动部件的复位：

活塞14的复位是通过导杆弹簧18推回，导杆13的复位是通过套筒弹簧10推回，顶尖6的复位是通过顶尖弹簧9推回。