CN107234475B - 机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，包括底座、伸缩连接杆、外锥套、内锥套组件，所述的内锥套组件由内锥套本体、多个扇形滑块、限位杆、顶板组成，所述内锥套本体直径小的一端与底座固定连接；内锥套本体的另一端内设置有中心孔，所述的扇形滑块固定连接在内锥套本体端面上，沿中心孔的四周分布；所述的中心孔内固定有限位杆，所述的限位杆的端部固定有顶板；所述的外锥套套装在内锥套组件直径大的一端，且外锥套与底座之间通过伸缩连接杆相连接。本发明结构简单，通用性强，寿命长，而且在夹紧过程中的轴承外圈不会产生变形，免去了变形后的调节的步骤，确保了轴承外圈精度的准确性。

Description

机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具

技术领域

本发明涉及一种固定装置，特别是一种轴承外圈加工时用的夹具，具体的说是一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具。

背景技术

轴承外圈是轴承的重要组成部分，近年来随着经济的迅速发展和生产水平的逐步提高，机械设备的精度也越来越高，轴承作为一个重要部件，直接影响着整套机械设备的质量，而轴承外圈作为轴承的重要部件又直接影响轴承的质量。

众所周知，精密轴承的加工精度要求极高，同时轴承外圈属于薄壁类部件，而且材料特殊性，目前精密轴承外圈的加工方法普遍使用磨削，但这种加工方式有以下缺点无法克服：（1）磨削加工会产生高温，改变轴承加工表面的金相组织，影响轴承的设计属性和使用寿命；（2）加工产生的残余应力影响尺寸精度；（3）工艺流程步骤多，加工效率低。

相对于磨削加工方式，目前加工轴承外圈的加工方式还有一种是硬车削技术，硬车削技术是使用PCBN、金刚石、陶瓷材质刀具，在高刚度、高精度机床上进行加工，在合适的参数选择下，加工出的表面质量等于甚至高于磨削方式加工出的轴承外圈，而且硬车削方式可以获得较均匀的金相组织状态和较深的残余压应力状态，因此硬车削加工方式可以取代目前精密轴承的传统加工工艺，但是硬车削加工方式加工效率比较低，硬车削时需要将轴承外圈毛坯进行固定，当毛坯轴承外圈加工到一定精度时，外圈的壁厚会变薄，如果对外圈再进一步加工，非常容易造成外圈变形，影响轴承外圈的精度。现有技术中，硬车削加工轴承外圈时，对轴承外圈的固定方法有：1.采用三爪卡盘固定，此固定方式为局部受力，装夹后会直接导致外圈的变形，加工时在已经变形的毛坯上进行车削，同时加工的车刀所产生的切削力也会导致零件本身的变形，在未卸下车床时，测量圆度、尺寸等都是合格的，但松开三爪卡盘后，轴承外圈会即刻变形；2、电磁铁夹具，使用电磁铁吸住待加工毛坯轴承外圈的一个端面，进行车削内孔加工,这样虽然能解决变形问题，但是使用这种夹具，为了能够保持车削时的稳定，需要极大的吸附力，这个吸附力在加工完成松开后，会导致零件另一个方向的变形，造成端面平面度不合格的情况。3、套圈内孔卡具，使用与被加工零件尺寸相适应的铸铁胎具原理，套住轴承外圈固定。但效果很差，出现误差原因是，工件毛坯的壁薄，容易受力变形，如果夹紧点与工件的定位点不重合，加工完毕的工件当夹紧力去除后，因为加工过程对工件的夹紧造成的内应力作用，工件就要产生弹性形变，造成夹紧力去除前后尺寸不一致。

因此，本技术领域人员亟需研制一种适合硬车削加工工艺使用的新结构夹具，相对于现有技术，能够提高加工后轴承外圈内径尺寸、圆度、内径圆跳动、轴向尺寸的加工精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，该夹具既能固定住轴承外圈毛坯，又不会造成成品变形，确保轴承外圈的成品质量和精度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，包括底座、伸缩连接杆、外锥套、内锥套组件，所述的内锥套组件由内锥套本体、多个扇形滑块、限位杆、顶板组成，所述内锥套本体直径小的一端与底座固定连接；内锥套本体的另一端内设置有中心孔，所述的扇形滑块固定连接在内锥套本体端面上，沿中心孔的四周分布；所述的中心孔内固定有限位杆，所述的限位杆的端部固定有顶板；所述的外锥套套装在内锥套组件直径大的一端，且外锥套与底座之间通过伸缩连接杆相连接。

作为优选的，所述的内椎套本体包括底座限位面、底座固定面、外锥套滑动面、锥形面，所述的底座限位面的直径小于底座固定面的直径，所述的底座固定面直径小于外锥套滑动面的直径，所述的外锥套滑动面的直径小于锥形面的锥底直径，所述的底座限位面上设置有环形凹槽，环形凹槽内设置有限位板；所述的底座的横截面形状为T字形，且中部设置有通孔，底座套装底座限位面、底座固定面上，且通过螺栓固定在限位板上；所述的外锥套的横截面形状为矩形，外锥套一端为圆形中心孔，另一端为锥形中心孔，且圆形中心孔的孔深小于或等于外锥套滑动面的长度的三分之一。

进一步的，所述的底座固定面上设置有第一花键，所述的底座的内壁上对应设置有第一花键槽，第一花键与第一花键槽相配合，所述的外锥套滑动面上设置有第二花键，所述的外锥套的圆形中心孔侧壁上对应设置有第二花键槽，所述的第二花键与第二花键槽相配合。

作为优选的，所述的内锥套本体端面上沿圆周方向设置有燕尾槽，所述的扇形滑块半径小的一端的端面上设置有燕尾榫，所述的扇形滑块通过燕尾榫和燕尾槽插接在内锥套本体端面上。

作为优选的，所述的内锥套组件还包括弹簧，所述的扇形滑块的外表面沿周向设置有多层凹槽，多个滑块上的凹槽组合成圆形凹槽，所述的弹簧套装在圆形凹槽内。

作为优选的，伸缩连接杆内设置有气缸。

作为优选的，所述的限位杆为气缸结构。

作为优选的，扇形滑块的数量为6-8个。

本发明的有益效果在于：

1、本发明结构简单，通用性强，寿命长，而且在夹紧过程中的轴承外圈不会产生变形，免去了变形后的调节的步骤，确保了轴承外圈精度的准确性。

2、本发明采用多个扇形滑块加弹簧的结构夹住轴承套圈，这样工作人员安装轴承套圈时，扇形滑块就可以夹住轴承套圈，方便后续外锥套套入。

3、本发明中，在内锥套本体内设置中气缸和顶板，这样工作人员安装轴承套圈时，顶板可以起到为轴承套圈限位的作用，方便安装，防止轴承套圈装斜。

4、本发明采用这种锥面夹紧的方式，结构简单，而且能保证扇形滑块夹紧轴承套圈时位置的准确性。

5、本发明扇形滑块通过燕尾结构与内锥套本体连接，在外锥套的作用下，扇形滑块可以在内锥套端面滑动，当外锥套夹紧扇形滑块时，扇形滑块与轴承外圆始终是面接触，因此可以有效防止轴承套圈被夹紧时变形。当加工完毕，扇形滑块松开轴承套圈后，轴承套圈内径尺寸、圆度误差、内径向圆跳动、轴向尺寸误差均能保证在范围内。由于夹紧轴承套圈后，轴承端面不受力，所以轴向尺寸误差也能保证在加工范围内，端面不会出现变形的问题。

6、另外，本发明中外锥套、底座均通过花键与内锥套本体连接，能够确保传递平稳性，和定位的准确性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的平面结构示意图；

图2为图1中A-A的剖面结构示意图；

图3为本发明中内锥套组件4的剖面结构示意图；

图4为本发明中内锥套组件4的立体结构示意图；

图5为本发明中内锥套本体41的剖面结构示意图；

图6为本发明中内锥套本体41的立体结构示意图；

图7为本发明中底座1的剖面结构示意图；

图8为本发明中底座1的侧面结构示意；

图9为本发明中外锥套3的剖面结构示意图；

图10为本发明中外锥套3的立体结构示意图；

图11为本发明中扇形滑块42平面结构示意图；

图12为本发明中扇形滑块42的立体结构示意图；图中：

1—底座；11—通孔；12—第一花键槽；2—伸缩连接杆；3—外锥套；31—圆形中心孔；311—第二花键槽；32—锥形中心孔；4—内锥套组件；41—内锥套本体；411—底座限位面；4111—环形凹槽；412—底座固定面；4121—第一花键；413—外锥套滑动面；4131—第二花键；414—锥形面；4141—燕尾槽；42—扇形滑块；421—燕尾榫；422—凹槽；43—限位杆；44—顶板；45—弹簧；46—中心孔；5—限位板；6—轴承外圈。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细、清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3、图4所示，一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，包括底座1、伸缩连接杆2、外锥套3、内锥套组件4，所述的内锥套组件包括内锥套本体41、多个扇形滑块42、限位杆43、顶板44，所述内锥套本体41直径小的一端与底座固定连接；内锥套本体41的另一端内设置有中心孔46，所述的扇形滑块42固定连接在内锥套本体41端面上，沿中心孔46的四周分布； 所述的中心孔46内固定有限位杆43，所述的限位杆43的端部固定有顶板44，所述的外锥套3套装在内锥套组件4直径大的一端，且外锥套3与底座1之间通过伸缩连接杆2相连接。

如图4-10所示，所述的内椎套本体41包括底座限位面411、底座固定面412、外锥套滑动面413、锥形面414，所述的底座限位面411的直径小于底座固定面412的直径，所述的底座固定面412直径小于外锥套滑动面413的直径，所述的外锥套滑动面413的直径小于锥形面414的锥底直径，所述的底座限位面411上设置有环形凹槽4111，环形凹槽4111内设置有限位板5；所述的底座1的横截面形状为T字形，且中部设置有通孔11，底座1套装底座限位面411、底座固定面412上，且通过螺栓固定在限位板5上；所述的外锥套3的横截面形状为矩形，外锥套3一端为圆形中心孔31，另一端为锥形中心孔32，且圆形中心孔31的孔深小于或等于外锥套滑动面413的长度的三分之一；所述的底座固定面412上设置有第一花键4121，所述的底座1的内壁上对应设置有第一花键槽12，第一花键4121与第一花键槽12相配合，所述的外锥套滑动面413上设置有第二花键4131，所述的外锥套3的圆形中心孔31侧壁上对应设置有第二花键槽311，所述的第二花键4131与第二花键槽311相配合。

如图4、图6、图11、图12所示，所述的扇形滑块42的外表面沿周向设置有多层凹槽422，多个滑块上的凹槽组合成圆形凹槽，所述的弹簧45套装在圆形凹槽内；所述的内锥套本体41端面上沿圆周方向设置有燕尾槽4141，所述的扇形滑块42半径小的一端的端面上设置有燕尾榫421，所述的扇形滑块42通过燕尾榫421和燕尾槽4141插接在内锥套本体41端面上。

进一步的，为了使外锥套3滑动的更加平稳，可以将伸缩连接杆2内设置有气缸。

进一步的，为了使该装置适用于不同宽度的轴承外圈，可以将限位杆43设置为气缸结构。

进一步的，扇形滑块42的数量为6-8个。

工作原理：

使用时，将本发明安装在车床主轴上，或者直接安装在主轴上，然后将轴承外圈6放入扇形滑块42组成的中空圆锥体的中心孔内，调整限位杆43伸出长度，使限位杆43顶端的顶板44顶到轴承外圈6的端面，此时，扇形滑块42在弹簧45的作用下径向收缩夹紧轴承套圈6，在伸缩连接杆2的推动下，外锥套3套紧锥形面414，进而夹紧轴承外圈6，这样当进行车削加工时，轴承外圈6与扇形滑块42内壁之间永远都是面接触，避免了轴承外圈6变形。

以上公开的仅为本专利的具体实施例，但本专利并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，包括底座(1)、伸缩连接杆(2)、外锥套(3)、内锥套组件(4)，所述的内锥套组件由内锥套本体(41)、多个扇形滑块(42)、限位杆(43)、顶板(44)、弹簧(45)组成，所述内锥套本体(41)直径小的一端与底座固定连接；内锥套本体(41)的另一端内设置有中心孔(46)，所述的扇形滑块(42)固定连接在内锥套本体(41)端面上，沿中心孔(46)的四周分布；所述的中心孔(46)内固定有限位杆(43)，所述的限位杆(43)的端部固定有顶板(44)，所述的扇形滑块(42)的外表面沿周向设置有多层凹槽(422)，多个滑块上的凹槽组合成圆形凹槽，所述的弹簧(45)套装在圆形凹槽内；所述的外锥套(3)套装在内锥套组件(4)直径大的一端，且外锥套(3)与底座(1)之间通过伸缩连接杆(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，所述的内锥 套本体(41)包括底座限位面(411)、底座固定面(412)、外锥套滑动面(413)、锥形面(414)，所述的底座限位面(411)的直径小于底座固定面(412)的直径，所述的底座固定面(412)直径小于外锥套滑动面(413)的直径，所述的外锥套滑动面(413)的直径小于锥形面(414)的锥底直径，所述的底座限位面(411)上设置有环形凹槽(4111)，环形凹槽(4111)内设置有限位板(5)；所述的底座(1)的横截面形状为T字形，且中部设置有通孔(11)，底座(1)套装底座限位面(411)、底座固定面(412)上，且通过螺栓固定在限位板(5)上；所述的外锥套(3)的横截面形状为矩形，外锥套(3)一端为圆形中心孔(31)，另一端为锥形中心孔(32)，且圆形中心孔(31)的孔深小于或等于外锥套滑动面(413)长度的三分之一。

3.根据权利要求2所述的一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，所述的底座固定面(412)上设置有第一花键(4121)，所述的底座(1)的内壁上对应设置有第一花键槽(12)，第一花键(4121)与第一花键槽(12)相配合，所述的外锥套滑动面(413)上设置有第二花键(4131)，所述的外锥套(3)的圆形中心孔(31)侧壁上对应设置有第二花键槽(311)，所述的第二花键(4131)与第二花键槽(311)相配合。

4.根据权利要求1所述的一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，所述的内锥套本体(41)端面上沿圆周方向设置有燕尾槽(4141)，所述的扇形滑块(42)半径小的一端的端面上设置有燕尾榫(421)，所述的扇形滑块(42)通过燕尾榫(421)和燕尾槽(4141)插接在内锥套本体(41)端面上。

5.根据权利要求1所述的一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，伸缩连接杆(2)内设置有气缸。

6.根据权利要求1所述的一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，所述的限位杆(43)为气缸结构。

7.根据权利要求1所述的一种机械加工精密硬车削轴承外圈专用夹具，其特征在于，扇形滑块(42)的数量为6-8个。