一种长筒状工件分度定位治具的制作方法

1.本发明涉及零部件加工技术领域，特别涉及一种长筒状工件分度定位治具。


背景技术：

2.激光加工具有精度高、切割迅速，不局限于切割图案限制，切口平滑等特点，在长筒状工件的分度加工时也利用激光切割加工。在分度加工时，一般通过分度卡盘和尾部顶尖对长筒状工件进行装夹，长筒状工件套装在芯轴上，分度卡盘夹住芯轴的一端部，尾部顶尖顶住芯轴的另一端部,分度卡盘上的分度器按照设定参数对长筒状工件的圆周等分角度，分度卡盘驱动芯轴和工件每旋转一个角度，激光头即对工件进行局部切割加工。现有分度卡盘主要为三爪卡盘或四爪卡盘的形式，一方面分度卡盘的夹爪会共同对芯轴造成一定的夹持形变，另一方面由于芯轴和工件的质量较重，它们会形成一个竖直向下的分力，分度卡盘夹持芯轴后会产生一定的偏移量，从而影响芯轴与分度卡盘以及尾部顶尖的同轴度，芯轴圆跳动量大，影响加工位置精度。
3.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种长筒状工件分度定位治具，旨在利用分度顶尖和尾座顶尖相配合，确保加工时工件的轴线与分度转动轴线重合，提高加工位置精度。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.一种长筒状工件分度定位治具，包括夹头机构、定位组件、以及水平设置的分度顶尖、芯轴以及尾部顶尖，所述夹头机构包括用于夹紧分度顶尖的第一装夹部、用于夹紧芯轴一端部的第二装夹部、连接第一装夹部和第二装夹部的传动结构；分度顶尖的尖头与芯轴的一端部适配连接，尾部顶尖的尖头与芯轴的另一端部适配连接，所述芯轴与长筒状工件同轴设置且能够穿过长筒状工件的内腔；所述定位组件安装在芯轴上，定位组件用于将长筒状工件固定在芯轴上。
7.所述芯轴包括依次连接的装夹段、第一承托段、定位轴肩、工件安装段以及第二承托段。
8.所述第一装夹部包括第一衔接部、两个设置在第一衔接部下方且对称设置的第一夹臂，两个第一夹臂之间形成供分度顶尖穿过的第一夹口，所述两个第一夹臂通过第一锁定螺钉收紧第一夹口，使得两个第一夹臂夹紧分度顶尖；其中一个第一夹臂的内壁上开设有与第一夹口连通的第一凹槽。
9.所述第二装夹部包括第二衔接部、两个设置在第二衔接部下方且对称设置的第二夹臂，两个第二夹臂之间形成供芯轴穿过的第二夹口，所述两个第二夹臂通过第二锁定螺钉收紧第二夹口，使得两个第二夹臂夹紧芯轴；其中一个第二夹臂的内壁上开设有与第二夹口连通的第二凹槽。
10.所述分度顶尖的外周壁上设有第一传动连接销，所述第一传动连接销安装在第一凹槽中；所述芯轴的装夹段的外周壁上设有第二传动连接销，所述第二传动连接销安装在第二凹槽中。
11.所述传动结构包括传动杆、第一锁定结构以及第二锁定结构，所述传动杆包括相互连接的杆头和杆身，所述杆头通过第一锁定结构与第一衔接部固定连接，所述杆身通过第二锁定结构与第二衔接部固定连接。
12.第一衔接部包括两个对称设置的支臂，所述第一锁定结构包括定位螺钉、第三锁定螺钉、位于两个支臂之间的凹口，所述杆头的左右两侧均为一个定位平面，其中一个支臂上设置有与定位螺钉螺纹连接的第一螺纹孔，另一支臂上设置有与第三锁定螺钉螺纹连接的第二螺纹孔，所述定位螺钉设置在凹口内且其头部与所述杆头的一个定位平面相贴合，所述第三锁定螺钉穿过第二螺纹孔且压紧杆头的另一个定位平面。
13.所述第二锁定结构包括垫片、第四锁定螺钉、开设在第二衔接部上且朝向凹口的安装孔，所述传动杆的杆身插入安装孔中，所述第四锁定螺钉与杆身的端部螺纹连接，所述垫片的外径大于安装孔的孔径，所述垫片设置在第四锁定螺钉的头部与安装孔之间。
14.所述芯轴的装夹段的端面上开设有与分度顶尖配合的第一定位锥孔，另一个端面上开设有沉头孔，该沉头孔中设有尾部顶尖定位套件，尾部顶尖定位套件上设有与尾部顶尖配合的第二定位锥孔。
15.所述定位组件包括第一隔套、定位螺母以及设置在第一隔套和定位螺母之间的第二隔套，所述第一隔套和第二隔套套在工件安装段上，工件安装段与定位螺母螺纹连接，所述定位螺母用于推动第二隔套使第一隔套将长筒状工件压紧在定位轴肩上。
16.有益效果：
17.与现有技术相比，本发明提供的长筒状工件分度定位治具能够与对心支承机构配合工作，在对心支承机构的支承作用消除了芯轴和工件的重力对分度定位的影响，在分度顶尖和尾部顶尖相互配合下，分度顶尖和尾部顶尖分别顶住芯轴的一端，大大减少了芯轴的定位偏移，芯轴、分度顶尖以及尾部顶尖处于同一同轴度，更精准地实现芯轴和工件的轴向定位，确保激光加工位置准确。定位完成后，通过夹头机构就能将分度顶尖和芯轴快速联接，芯轴和长筒状工件跟随分度顶尖实现分度转动。
附图说明
18.图1为长筒状工件分度定位治具的装配示意图。
19.图2为芯轴的立体图一。
20.图3为芯轴的立体图二。
21.图4为夹头机构的立体图一。
22.图5为夹头机构的立体图二。
23.图6为夹头机构的立体图三。
24.图7为分度顶尖的立体图。
25.主要元件符号说明：1
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夹头机构、2
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定位组件、3
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分度顶尖、31
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第一传动连接销、4
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芯轴、11
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第一装夹部、111
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第一夹臂、112
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第一夹口、113
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第一凹槽、114
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第一锁定螺钉、12
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第二装夹部、121
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第二衔接部、122
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第二夹臂、123
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第二夹口、124
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第二凹槽、125
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第二
锁定螺钉、13
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传动结构、131
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传动杆、1311
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杆头、1312
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杆身、1313
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定位平面、132
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定位螺钉、133
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第三锁定螺钉、134
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凹口、135
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安装孔、136
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垫片、137
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第四锁定螺钉、41
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装夹段、42
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第一承托段、43
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定位轴肩、44
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工件安装段、45
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第二承托段、46
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第二传动连接销、47
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第一定位锥孔、48
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沉头孔、49
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尾部顶尖定位套件、21
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第一隔套、22
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第二隔套、23
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定位螺母、51
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滑座、52
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尾部顶尖、6
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床身、7
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激光头、8
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驱动装置、9
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对心支承机构。
具体实施方式
26.本发明提供一种长筒状工件分度定位治具，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
27.请参阅图1
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7，本发明提供一种长筒状工件分度定位治具，包括夹头机构1、定位组件2、以及水平设置的分度顶尖3、芯轴4以及尾部顶尖52，所述夹头机构1包括用于夹紧分度顶尖3的第一装夹部11、用于夹紧芯轴4一端部的第二装夹部12、连接第一装夹部11和第二装夹部12的传动结构13；分度顶尖3的尖头与芯轴4的端部适配连接，尾部顶尖52的尖头与芯轴4的另一端部适配连接，所述芯轴4与长筒状工件10同轴设置且能够穿过长筒状工件的内腔；所述定位组件2安装在芯轴4上，定位组件2用于将长筒状工件固定在芯轴4上。
28.在本实施例中，请参阅图2和图3，所述芯轴4包括依次连接的装夹段41、第一承托段42、定位轴肩43、工件安装段44以及第二承托段45。长筒状工件安装时，先穿过从芯轴4的第二承托段45，再套在工件安装段44上，最后定位组件2将长筒状工件10推压在定位轴肩43上即完成对长筒状工件10的定位。在实际应用中，本发明提供长筒状工件分度定位治具需要对心支承机构9辅助工作，第一承托段42和第二承托段45分别通过一个对心支承机构9进行承托，两个对心支承机构9共同承载分担芯轴4和长筒状工件的重力，使芯轴4和工件沿横向延伸设置；对心支承机构9能够调整芯轴4的轴线高度，确保芯轴4的轴线高度与分度顶尖3和尾部顶尖52的轴线高度一致。芯轴4在分度转动时，对心支承机构9也始终对芯轴4和工件的重力进行随动支承。
29.与现有技术相比，本发明提供的长筒状工件分度定位治具能够与对心支承机构9配合工作，在对心支承机构9的支承作用消除了芯轴4和工件的重力对分度定位的影响，在分度顶尖3和尾部顶尖52相互配合下，分度顶尖3和尾部顶尖52分别顶住芯轴4的一端，大大减少了芯轴4的定位偏移，芯轴4、分度顶尖3以及尾部顶尖52处于同一同轴度，更精准地实现芯轴4和工件的轴向定位，确保激光加工位置准确。定位完成后，通过夹头机构1就能将分度顶尖3和芯轴4快速联接，芯轴4跟随分度顶尖3分度转动，在对心支承机构9的辅助支撑下，夹头机构1仅起到转动能量的传递作用，不会受芯轴4和工件的重力影响破坏联接定位效果。
30.加工前，先将长筒状工件10套装在芯轴4上并且通过定位组件2对工件进行周向和轴向的定位，然后将第一装夹部11固装在分度顶尖3的一端部上，将第二装夹部12固装在芯轴4的一端部上，将芯轴4的第一承托段42和第二承托段45放置在对应的对心支承机构9上，两个对心支承机构9将芯轴4举升至同一高度，该高度为芯轴4、分度顶尖3、尾部顶尖52三者相同的高度，继而将分度顶尖3的尖头与芯轴4的端部适配连接，即所述芯轴4的装夹段41的端面上开设有第一定位锥孔47，尖头的锥度和第一定位锥孔47的锥度相同，分度顶尖3的尖
头适配插入第一定位锥孔47中直至尖头完全嵌入第一定位锥孔47，并且在尾部顶尖52的辅助下，分度顶尖3和尾部顶尖52分别顶住芯轴4的两端，随即完成对芯轴4形成周向和轴向的定位，最后通过继而通过传动结构13将第一装夹部11和第二装夹部12连接，第一装夹部11和第二装夹部12不能相对运动，当分度顶尖3分度旋转一定角度，在第一装夹部11、第二装夹部12、传动结构13以及芯轴4绕芯轴4的轴线同步转动下，长筒状工件10完成分度转动，激光头7就能竖向对长筒状工件10进行局部激光切割，以此类推，对长筒状工件10的整个圆周外表面完成激光切割。需要说明的是，分度顶尖3可配合现有或新设计的驱动装置8使用，驱动装置8驱动分度顶尖3转动；尾部顶尖52安装在滑座51上，驱动装置8和滑座51可滑动地设置在床身6上，驱动装置8和滑座51可相对运动。
31.具体的，请参阅图4
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图6，所述第一装夹部11包括第一衔接部、两个设置在第一衔接部下方且对称设置的第一夹臂111，两个第一夹臂111之间形成供分度顶尖3穿过的第一夹口112，当分度顶尖3穿过第一夹口112后，所述两个第一夹臂111通过第一锁定螺钉114收紧第一夹口112，使得两个第一夹臂111夹紧分度顶尖3，具体为其中一个第一夹臂111的侧壁上开设有第一夹紧通孔，另一第一夹臂111上设有与第一夹紧通孔相对应的第一夹紧螺孔，第一锁定螺钉114穿过第一夹紧通孔后拧入第一夹紧螺孔中，第一锁定螺钉114的头部将推动两个第一夹臂111相互靠近，实现对分度顶尖3的夹紧。
32.需要说明的是，本实施例中的第一夹口112位于分度顶尖3相适配的圆口状，两个第一夹臂111以环抱的方式夹紧分度顶尖3，保证第一夹口112的轴线与分度顶尖3的轴线重合。
33.其中一个第一夹臂111的内壁上开设有与第一夹口112连通的第一凹槽113。所述分度顶尖3的外周壁上设有第一传动连接销31，所述第一传动连接销31安装在第一凹槽113中，通过第一传动连接销31的限制，进一步防止第一装夹部11相对分度顶尖3转动，保证传动的可靠性。
34.分度顶尖3安装在驱动装置8上，由于顶紧力较大，分度顶尖容易嵌入驱动装置难以卸下，所以分度顶尖上设有卸装螺母32，工作人员通过手拧或者借助工具的方式拧动卸装螺母，分度顶尖3就能跟随卸装螺母23旋动逐渐退出驱动装置8，便于分度顶尖3从驱动装置8上取下，
35.进一步的，所述第二装夹部12包括第二衔接部121、两个设置在第二衔接部121下方且对称设置的第二夹臂122，两个第二夹臂122之间形成供芯轴4穿过的第二夹口123，所述两个第二夹臂122通过第二锁定螺钉125收紧第二夹口123，使得两个第二夹臂122夹紧芯轴4；具体为其中一个第二夹臂122的侧壁上开设有第二夹紧通孔，另一第二夹臂122上设有与第二夹紧通孔相对应的第二夹紧螺孔，第二锁定螺钉125穿过第二夹紧通孔后拧入第二夹紧螺孔中，第二锁定螺钉125的头部将推动两个第二夹臂122相互靠近，实现对芯轴4的夹紧。
36.需要说明的是，本实施例中的第二夹口123位于芯轴4的装夹段41相适配的圆口状，两个第二夹臂122以环抱的方式夹紧芯轴4，保证第二夹口123的轴线与芯轴4的轴线重合。其中一个第二夹臂122的内壁上开设有与第二夹口123连通的第二凹槽124。所述芯轴4的装夹段41的外周壁上设有第二传动连接销46，所述第二传动连接销46安装在第二凹槽124中，通过第二传动连接销46的限制，进一步防止第二装夹部12相对芯轴4转动，保证传动
的可靠性。
37.在本实施例中，第二装夹部12的中部凸出形成截锥状，通过这样设置，可以增大第二夹臂122与芯轴4的装夹段41的接触面积，增强装夹效果。
38.具体的，所述传动结构13包括传动杆131、第一锁定结构以及第二锁定结构，所述传动杆131包括相互连接的杆头1311和杆身1312，所述杆头1311通过第一锁定结构与第一衔接部固定连接，所述杆身1312通过第二锁定结构与第二衔接部121固定连接。需要说明的是，由于芯轴4和工件的全部重量均通过对心支承机构9进行支撑，传动结构13仅对第一装夹部11和第二装夹部12起到联接效果，无需分担芯轴4和工件的重量，即芯轴4和工件的重量并不会对传动结构13的安装和分度顶尖3和芯轴4的顶紧定位产生影响，大大减少了工件分度转动所产生的晃动，确保了工件的加工位置精度。
39.进一步的，第一衔接部包括两个对称设置的支臂，所述第一锁定结构包括定位螺钉132、第三锁定螺钉133、位于两个支臂之间的凹口134，所述杆头1311的左右两侧均为一个定位平面1313，其中一个支臂上设置有与定位螺钉132螺纹连接的第一螺纹孔，另一支臂上设置有与第三锁定螺钉133螺纹连接的第二螺纹孔，所述定位螺钉132设置在凹口134内且其头部与所述杆头1311的一个定位平面1313相贴合，所述第三锁定螺钉133穿过第二螺纹孔且压紧杆头1311的另一个定位平面1313。通过调整定位螺钉132的头部位置，即可使定位螺钉132的头部与杆头1311的定位平面1313相贴合时杆头1311刚好居中于凹口134的中部，继而与第三锁定螺钉133相配合即能将杆头1311进行定位，结构巧妙，便于调整。
40.进一步的，所述第二锁定结构包括垫片136、第四锁定螺钉137、开设在第二衔接部121上且朝向凹口134的安装孔135，所述传动杆131的杆身1312插入安装孔135中，所述第四锁定螺钉137与杆身1312的端部螺纹连接，所述垫片136的外径大于安装孔135的孔径，所述垫片136设置在第四锁定螺钉137的头部与安装孔135之间。如果第二衔接部121朝向芯轴4的端面为曲面，此时第二衔接部121需要加工出一个连通安装孔135的安装平面138，垫片136与安装平面相贴合，保证垫片136不会发生倾斜。
41.实际安装传动结构13时，分度顶尖3和尾部顶尖52已完成对芯轴4的顶紧定位，对心支承机构9对芯轴4进行支撑，先将传动杆131的杆身1312插入第二衔接部121的安装孔135中，然后第四锁定螺钉137穿过垫片136且拧入传动杆131的安装孔135中，从而将传动杆131固定在第二装夹部12上，继而将传动杆131的杆头1311伸入第一装夹部11的凹口134中，通过拧动第三锁定螺钉133即能将传动杆131的杆头1311压紧于定位螺钉132上，便于将第一装夹部11和第二装夹部12快速联接或分离。
42.由于分度时，芯轴4会相对尾部顶尖52转动，如果芯轴4直接与尾部顶尖52定位接触，芯轴4容易发生磨损，影响定位精度，继而要更换整根芯轴4，维护成本高。本实施例中采取尾部顶尖52定位套件49代替芯轴4直接接触尾部顶尖52的方式，尾部顶尖52定位套件49吸收与尾部顶尖52接触造成磨损，日后维护时，只需更换尾部顶尖52定位套件49即可，保证延长芯轴4的使用寿命。本实施方式为在芯轴4的第二承托段45的端面上开设一个沉头孔48，尾部顶尖52定位套件49的形状与沉头孔48的形状相适配，即包括相互连接的圆头和定位柱，圆头的端面上开设有第二定位锥孔491，尾部顶尖52的尖头插入第二定位锥孔491中，在第二定位锥孔的引导下，尾部顶尖52的尖头嵌入第二定位锥孔中，使得尾部顶尖52的轴线与芯轴4的轴线重合，继而尾部顶尖52顶紧芯轴4完成对芯轴4的轴向定位。
43.优选的，所述定位组件2包括第一隔套21、定位螺母23以及设置在第一隔套21和定位螺母23之间的第二隔套22。安装时，所述第一隔套21、第二隔套22以及定位螺母23依次套在芯轴4的工件安装段44上，第一隔套21抵靠在长筒状工件10的尾部，由于工件安装段44与定位螺母23螺纹连接，工作人员通过旋动定位螺母23就能推动第一隔套21、第二隔套22以及工件朝定位轴肩43方向移动，使第一隔套21将长筒状工件10压紧在定位轴肩43上实现长筒状工件的轴向和周向的定位。通过第一隔套21和第二隔套22可以增长工件尾部与定位螺母23之间的距离，即使激光头7对长筒状工件的尾部进行激光切割加工，也不会误伤定位螺母23，第一隔套21可以采用高强度金属加工完成，减少激光对第一隔套21切割损坏，第二隔套22可以采用隔热材料制成，减少工件和第一隔套21的热量传递至定位螺母23上。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。