機械加工精密硬車削軸承外圈專用夾具的製作方法

2023-07-14 10:11:11

本發明涉及一種固定裝置，特別是一種軸承外圈加工時用的夾具，具體的說是一種機械加工精密硬車削軸承外圈專用夾具。

背景技術：

軸承外圈是軸承的重要組成部分，近年來隨著經濟的迅速發展和生產水平的逐步提高，機械設備的精度也越來越高，軸承作為一個重要部件，直接影響著整套機械設備的質量，而軸承外圈作為軸承的重要部件又直接影響軸承的質量。

眾所周知，精密軸承的加工精度要求極高，同時軸承外圈屬於薄壁類部件，而且材料特殊性，目前精密軸承外圈的加工方法普遍使用磨削，但這種加工方式有以下缺點無法克服：（1）磨削加工會產生高溫，改變軸承加工表面的金相組織，影響軸承的設計屬性和使用壽命；（2）加工產生的殘餘應力影響尺寸精度；（3）工藝流程步驟多，加工效率低。

相對於磨削加工方式，目前加工軸承外圈的加工方式還有一種是硬車削技術，硬車削技術是使用pcbn、金剛石、陶瓷材質刀具，在高剛度、高精度工具機上進行加工，在合適的參數選擇下，加工出的表面質量等於甚至高於磨削方式加工出的軸承外圈，而且硬車削方式可以獲得較均勻的金相組織狀態和較深的殘餘壓應力狀態，因此硬車削加工方式可以取代目前精密軸承的傳統加工工藝，但是硬車削加工方式加工效率比較低，硬車削時需要將軸承外圈毛坯進行固定，當毛坯軸承外圈加工到一定精度時，外圈的壁厚會變薄，如果對外圈再進一步加工，非常容易造成外圈變形，影響軸承外圈的精度。現有技術中，硬車削加工軸承外圈時，對軸承外圈的固定方法有：1.採用三爪卡盤固定，此固定方式為局部受力，裝夾後會直接導致外圈的變形，加工時在已經變形的毛坯上進行車削，同時加工的車刀所產生的切削力也會導致零件本身的變形，在未卸下車床時，測量圓度、尺寸等都是合格的，但鬆開三爪卡盤後，軸承外圈會即刻變形；2、電磁鐵夾具，使用電磁鐵吸住待加工毛坯軸承外圈的一個端面，進行車削內孔加工,這樣雖然能解決變形問題，但是使用這種夾具，為了能夠保持車削時的穩定，需要極大的吸附力，這個吸附力在加工完成鬆開後，會導致零件另一個方向的變形，造成端面平面度不合格的情況。3、套圈內孔卡具，使用與被加工零件尺寸相適應的鑄鐵胎具原理，套住軸承外圈固定。但效果很差，出現誤差原因是，工件毛坯的壁薄，容易受力變形，如果夾緊點與工件的定位點不重合，加工完畢的工件當夾緊力去除後，因為加工過程對工件的夾緊造成的內應力作用，工件就要產生彈性形變，造成夾緊力去除前後尺寸不一致。

因此，本技術領域人員亟需研製一種適合硬車削加工工藝使用的新結構夾具，相對於現有技術，能夠提高加工後軸承外圈內徑尺寸、圓度、內徑圓跳動、軸向尺寸的加工精度。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種機械加工精密硬車削軸承外圈專用夾具，該夾具既能固定住軸承外圈毛坯，又不會造成成品變形，確保軸承外圈的成品質量和精度。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種機械加工精密硬車削軸承外圈專用夾具，包括底座、伸縮連接杆、外錐套、內錐套組件，所述的內錐套組件由內錐套本體、多個扇形滑塊、限位杆、頂板組成，所述內錐套本體直徑小的一端與底座固定連接；內錐套本體的另一端內設置有中心孔，所述的扇形滑塊固定連接在內錐套本體端面上，沿中心孔的四周分布；所述的中心孔內固定有限位杆，所述的限位杆的端部固定有頂板；所述的外錐套套裝在內錐套組件直徑大的一端，且外錐套與底座之間通過伸縮連接杆相連接。

作為優選的，所述的內椎套本體包括底座限位面、底座固定面、外錐套滑動面、錐形面，所述的底座限位面的直徑小於底座固定面的直徑，所述的底座固定面直徑小於外錐套滑動面的直徑，所述的外錐套滑動面的直徑小於錐形面的錐底直徑，所述的底座限位面上設置有環形凹槽，環形凹槽內設置有限位板；所述的底座的橫截面形狀為t字形，且中部設置有通孔，底座套裝底座限位面、底座固定面上，且通過螺栓固定在限位板上；所述的外錐套的橫截面形狀為矩形，外錐套一端為圓形中心孔，另一端為錐形中心孔，且圓形中心孔的孔深小於或等於外錐套滑動面的長度的三分之一。

進一步的，所述的底座固定面上設置有第一花鍵，所述的底座的內壁上對應設置有第一花鍵槽，第一花鍵與第一花鍵槽相配合，所述的外錐套滑動面上設置有第二花鍵，所述的外錐套的圓形中心孔側壁上對應設置有第二花鍵槽，所述的第二花鍵與第二花鍵槽相配合。

作為優選的，所述的內錐套本體端面上沿圓周方向設置有燕尾槽，所述的扇形滑塊半徑小的一端的端面上設置有燕尾榫，所述的扇形滑塊通過燕尾榫和燕尾槽插接在內錐套本體端面上。

作為優選的，所述的內錐套組件還包括彈簧，所述的扇形滑塊的外表面沿周向設置有多層凹槽，多個滑塊上的凹槽組合成圓形凹槽，所述的彈簧套裝在圓形凹槽內。

作為優選的，伸縮連接杆內設置有氣缸。

作為優選的，所述的限位杆為氣缸結構。

作為優選的，扇形滑塊的數量為6-8個。

本發明的有益效果在於：

1、本發明結構簡單，通用性強，壽命長，而且在夾緊過程中的軸承外圈不會產生變形，免去了變形後的調節的步驟，確保了軸承外圈精度的準確性。

2、本發明採用多個扇形滑塊加彈簧的結構夾住軸承套圈，這樣工作人員安裝軸承套圈時，扇形滑塊就可以夾住軸承套圈，方便後續外錐套套入。

3、本發明中，在內錐套本體內設置中氣缸和頂板，這樣工作人員安裝軸承套圈時，頂板可以起到為軸承套圈限位的作用，方便安裝，防止軸承套圈裝斜。

4、本發明採用這種錐面夾緊的方式，結構簡單，而且能保證扇形滑塊夾緊軸承套圈時位置的準確性。

5、本發明扇形滑塊通過燕尾結構與內錐套本體連接，在外錐套的作用下，扇形滑塊可以在內錐套端面滑動，當外錐套夾緊扇形滑塊時，扇形滑塊與軸承外圓始終是面接觸，因此可以有效防止軸承套圈被夾緊時變形。當加工完畢，扇形滑塊鬆開軸承套圈後，軸承套圈內徑尺寸、圓度誤差、內徑向圓跳動、軸向尺寸誤差均能保證在範圍內。由於夾緊軸承套圈後，軸承端面不受力，所以軸向尺寸誤差也能保證在加工範圍內，端面不會出現變形的問題。

6、另外，本發明中外錐套、底座均通過花鍵與內錐套本體連接，能夠確保傳遞平穩性，和定位的準確性。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明的平面結構示意圖；

圖2為圖1中a-a的剖面結構示意圖；

圖3為本發明中內錐套組件4的剖面結構示意圖；

圖4為本發明中內錐套組件4的立體結構示意圖；

圖5為本發明中內錐套本體41的剖面結構示意圖；

圖6為本發明中內錐套本體41的立體結構示意圖；

圖7為本發明中底座1的剖面結構示意圖；

圖8為本發明中底座1的側面結構示意；

圖9為本發明中外錐套3的剖面結構示意圖；

圖10為本發明中外錐套3的立體結構示意圖；

圖11為本發明中扇形滑塊42平面結構示意圖；

圖12為本發明中扇形滑塊42的立體結構示意圖；圖中：

1—底座；11—通孔；12—第一花鍵槽；2—伸縮連接杆；3—外錐套；31—圓形中心孔；311—第二花鍵槽；32—錐形中心孔；4—內錐套組件；41—內錐套本體；411—底座限位面；4111—環形凹槽；412—底座固定面；4121—第一花鍵；413—外錐套滑動面；4131—第二花鍵；414—錐形面；4141—燕尾槽；42—扇形滑塊；421—燕尾榫；422—凹槽；43—限位杆；44—頂板；45—彈簧；46—中心孔；5—限位板；6—軸承外圈。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細、清楚、完整地描述，顯然所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種機械加工精密硬車削軸承外圈專用夾具，包括底座1、伸縮連接杆2、外錐套3、內錐套組件4，所述的內錐套組件包括內錐套本體41、多個扇形滑塊42、限位杆43、頂板44，所述內錐套本體41直徑小的一端與底座固定連接；內錐套本體41的另一端內設置有中心孔46，所述的扇形滑塊42固定連接在內錐套本體41端面上，沿中心孔46的四周分布；所述的中心孔46內固定有限位杆43，所述的限位杆43的端部固定有頂板44，所述的外錐套3套裝在內錐套組件4直徑大的一端，且外錐套3與底座1之間通過伸縮連接杆2相連接。

如圖4-10所示，所述的內椎套本體41包括底座限位面411、底座固定面412、外錐套滑動面413、錐形面414，所述的底座限位面411的直徑小於底座固定面412的直徑，所述的底座固定面412直徑小於外錐套滑動面413的直徑，所述的外錐套滑動面413的直徑小於錐形面414的錐底直徑，所述的底座限位面411上設置有環形凹槽4111，環形凹槽4111內設置有限位板5；所述的底座1的橫截面形狀為t字形，且中部設置有通孔11，底座1套裝底座限位面411、底座固定面412上，且通過螺栓固定在限位板5上；所述的外錐套3的橫截面形狀為矩形，外錐套3一端為圓形中心孔31，另一端為錐形中心孔32，且圓形中心孔31的孔深小於或等於外錐套滑動面413的長度的三分之一；所述的底座固定面412上設置有第一花鍵4121，所述的底座1的內壁上對應設置有第一花鍵槽12，第一花鍵4121與第一花鍵槽12相配合，所述的外錐套滑動面413上設置有第二花鍵4131，所述的外錐套3的圓形中心孔31側壁上對應設置有第二花鍵槽311，所述的第二花鍵4131與第二花鍵槽311相配合。

如圖4、圖6、圖11、圖12所示，所述的扇形滑塊42的外表面沿周向設置有多層凹槽422，多個滑塊上的凹槽組合成圓形凹槽，所述的彈簧45套裝在圓形凹槽內；所述的內錐套本體41端面上沿圓周方向設置有燕尾槽4141，所述的扇形滑塊42半徑小的一端的端面上設置有燕尾榫421，所述的扇形滑塊42通過燕尾榫421和燕尾槽4141插接在內錐套本體41端面上。

進一步的，為了使外錐套3滑動的更加平穩，可以將伸縮連接杆2內設置有氣缸。

進一步的，為了使該裝置適用於不同寬度的軸承外圈，可以將限位杆43設置為氣缸結構。

進一步的，扇形滑塊42的數量為6-8個。

工作原理：

使用時，將本發明安裝在車床主軸上，或者直接安裝在主軸上，然後將軸承外圈6放入扇形滑塊42組成的中空圓錐體的中心孔內，調整限位杆43伸出長度，使限位杆43頂端的頂板44頂到軸承外圈6的端面，此時，扇形滑塊42在彈簧45的作用下徑向收縮夾緊軸承套圈6，在伸縮連接杆2的推動下，外錐套3套緊錐形面414，進而夾緊軸承外圈6，這樣當進行車削加工時，軸承外圈6與扇形滑塊42內壁之間永遠都是面接觸，避免了軸承外圈6變形。

以上公開的僅為本專利的具體實施例，但本專利並非局限於此，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，做出的變形應視為屬於本發明保護範圍。