一种精密零件磨削用可调芯轴
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410810981.X | 申请日 | 2024-06-21 |
| 公开(公告)号 | CN118578218A | 公开(公告)日 | 2024-09-03 |
| 申请人 | 北京精密机电控制设备研究所; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 张哲; 张华锦; 杨强; 刘东海; 丁宇亭; 张弨; 王欣; 李孟雷; 马小庆; | 第一发明人 | 张哲 |
| 权利人 | 北京精密机电控制设备研究所 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 北京精密机电控制设备研究所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市丰台区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市丰台区南大红门路1号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：100076 |
| 主IPC国际分类 | B24B5/35 | 所有IPC国际分类 | B24B5/35 ; B24B5/04 ; B24B41/06 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 中国航天科技专利中心 | 专利代理人 | 王睿; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种精密零件磨削用可调芯轴，包括芯轴、胀套。芯轴为实心杆，两端为锥段。胀套为开有内孔的圆柱体，侧面设有一个开口，沿轴向方向贯穿设计，开口与内孔连通。胀套的内孔为锥面结构，与芯轴锥段外锥面相匹配。两个胀套装入芯轴两端，并插入套筒类零件中心孔，通过芯轴的两个锥段与胀套的内锥面压紧，使胀套的外圆发生膨胀，发生膨胀的胀套的外圆与套筒类零件中心孔紧密贴合、涨紧，使芯轴、胀套与套筒零件间的相对固定，实现套筒类零件的径向、轴向 定位 夹紧目的。 | ||
| 权利要求 | 1.一种精密零件磨削用可调芯轴，其特征在于，包括芯轴、胀套； |
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| 说明书全文 | 一种精密零件磨削用可调芯轴技术领域背景技术[0002] 精密筒套类零件是机械设计常用的结构件之一，该类结构件内孔及内孔有尺寸精度高、光洁度高及高形位公差要求，通常采用精磨、精研达到相关技术要求。 [0003] 筒套类零件外圆一般采用精磨达到尺寸、光洁度及形位公差要求。加工方法一般采用芯轴定位磨削外圆的方式。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件定位、夹紧，工装夹具是机械加工不可缺少的部件，筒套类产品在加工过程中需要内孔定位的装夹芯轴。芯轴一般采用带有一定锥度的磨削芯轴，芯轴外径尺寸须精磨至筒套类零件内孔定位尺寸，芯轴加工精度高，加工成本较高，且尺寸单一固定，磨损后不可修复。 [0004] 采用普通芯轴，难以解决芯轴和内孔间隙问题。同时，芯轴尺寸一致性难以控制，装拆不便。市场上现有的一些膨胀芯轴虽然能够保证精度要求，但其结构复杂、制造成本较高，且维修困难。中国专利CN211220257U公开了一种挡油密封套磨削可调芯轴组合工装，由紧固螺母、开口锥套、松动螺母、锥度芯轴组成。该工装在工件与松动螺母之间设置L形开口锥套的短边，在工件与锥度芯轴的锥形面之间设置L形开口锥套的长边，通过L形开口锥套的短边和长边，分别完成工件在轴向方向和径向方向的固定。该工装通过单锥面进行夹紧，固定方式不牢固，且该锥套有挡板设计与套筒类零件干涉，不适用于套筒类零件结构。 发明内容[0005] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种精密零件磨削用可调芯轴，能够快速调整备加工件轴向位置、同时满足工件径向精细的定位需求，降低零件生产成本。 [0006] 本发明的技术解决方案是： [0007] 一种精密零件磨削用可调芯轴，包括芯轴、胀套； [0008] 所述芯轴为实心杆，用于插入套筒类零件的中心孔中；芯轴分为三段，中间段为直段，左右两段为锥段，各锥段靠近中间段的一端直径大于远离中间段的一端直径； [0009] 所述胀套为开有内孔的圆柱体，侧面设有一个开口，沿轴向方向贯穿设计，开口与内孔连通，内孔为圆台形状的孔；两个所述胀套分别从两个锥段的外端套入，胀套的大径孔对应锥段的小径端，胀套小径孔对应锥段的大径端，胀套外表面与套筒类零件中心孔紧密贴合、涨紧；胀套的内孔为锥面结构，与套入的锥段外锥面相匹配。 [0010] 优选的，调整胀套进入套筒类零件中心孔的深度，控制胀套膨胀程度，使芯轴、胀套与套筒类零件之间相对固定，实现套筒类零件的径向、轴向定位夹紧。 [0011] 优选的，所述胀套的材质与套筒类零件材质相同，或者选用刚度比套筒类零件材质刚度大的金属材质。 [0012] 优选的，还包括脱套件装置，用于拆除已装于套筒类零件与芯轴之间的胀套。 [0014] 优选的，胀套外表面设有外螺纹，脱套件装置大孔内表面设有相耦合的内螺纹。 [0015] 优选的，芯轴预留顶尖孔，用于与磨床顶尖孔连接。 [0016] 优选的，所述精密零件磨削用可调芯轴固定套筒类零件的方法为： [0017] 将芯轴装入待加工的套筒类零件中心孔，进行粗定位； [0018] 将两个胀套分别装入芯轴两端，并插入套筒类零件中心孔，使芯轴锥段外锥面与胀套内锥面压紧； [0019] 将两个胀套继续进入套筒中心孔，调整胀套膨胀直径尺寸，消除胀套与套筒类零件的轴向间隙； [0020] 将磨床顶尖孔与芯轴相连接，对套筒类零件进行磨削加工。 [0021] 优选的，采用敲击的方式，将胀套敲入套筒类零件中心孔。 [0022] 优选的，磨削加工完成后，通过外部工具施加外力，先将膨胀的胀套从套筒类零件中心孔中拆除，再将胀套与芯轴分离。 [0023] 本发明与现有技术相比的优点在于： [0024] (1)本发明通过控制胀套的膨胀力的方式，来消除芯轴与阀套的轴向间隙，使膨胀的胀套的外圆与套筒类零件中心孔紧密贴合、涨紧，实现芯轴、胀套与套筒零件间的相对固定，实现套筒类零件的径向、轴向定位夹紧目的，这样设置，能精确地定位与夹紧工件，具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能，确保对套筒类零件的外圆的加工精度，确保加工质量稳定。 [0025] (2)本发明使用中，胀套插入套简中心孔，以及胀套从套简中心孔中拆除，均可以快速完成，实现对套筒类零件的快速换装功能，缩短换装时间，提高换装效率，进而提高生产效率。。 [0026] (3)本发明通过膨胀胀套的外圆的方式，来实现芯轴、胀套与套筒零件间的相对固定，因此，胀套可以重复使用，这样能够降低生产成本。实施例中，胀套采用刚性较大的金属材料制成，这样胀套在膨胀的过程中，会发生径向位移，从而膨胀胀套的外圆，胀套与芯轴分离的过程中，发生径向位移的胀套能够逐渐恢复原样，胀套能够继续使用。让胀套发生径向位移的目的是胀套能够容易恢复原样；胀套一旦发生径向形变，胀套的整体形状就产生了永久变化，胀套就不容易恢复原样，因此，胀套优选刚性较大的金属制成。 [0027] 4)本发明设计的胀套在膨胀后，胀套的整个外圆都发生膨胀，胀套的外圆与套筒零件的中心孔具有更大的接触面积，这样能够使芯轴、胀套与套筒零件间具有较大的相对固定的力，这样具有在较宽的主轴转速范围内工作同时，仅产生极小的夹紧力损失的能力。 [0029] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中： [0030] 图1为本发明实施例可调芯轴结构示意图； [0031] 图2为本发明实施例芯轴结构示意图； [0032] 图3为本发明实施例胀套结构示意图，(a)为径向剖面图，(b)为轴向剖面图； [0033] 图4为本发明实施例脱套件结构示意图。 具体实施方式[0034] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。 [0035] 本发明提出了一种精密零件磨削用可调芯轴，包括芯轴1、胀套2及脱套件工装3。 [0036] 芯轴1结构为实心杆，如图2所示，分为三段，中间段为直段，左右两段为锥段，是中间直径大两端直径小的圆锥形结构。两个锥段均是靠近中段的直径大，远离中段的直径小。 [0037] 胀套2如图3(a)、(b)所示，内孔为锥面结构，与芯轴1外锥面相匹配，通过两件锥面间锥度达到胀紧定位状态。胀套外圆面有配合螺纹连接，并设有沿轴向方向贯穿胀套2的开口，该开口与内孔连通设置，开口可以是一字形，也可以是波浪形，阶梯型，斜线形。胀套2的大径孔对应芯轴1的两个锥段的小径端，胀套2的小径孔对应芯轴1的两个锥段的大径端。其中，胀套2的大径孔端直径满足： [0038] d2＝d1+L1C [0039] 式中，d1为小径孔端直径，L1为胀套长度，C为胀套锥度。 [0040] 假设套筒长度L2，内孔直径为d3，胀套2膨胀量为Δd1，Δd1＝d3‑D1。胀套2在芯轴1上轴向涨紧行程为ΔL1，即胀套进入套筒类零件中心孔的深度：ΔL1＝Δd1/C。当套筒长度L2较小时，可通过调整锥度C、胀套2外圆直径D1，缩短涨紧行程ΔL1，达到涨紧目的。 [0041] 压紧过程中，随着胀套2进入套筒中心孔的深度的增加，胀套2的膨胀力也在增加，胀套2的开口设计，为胀套2在周向方向的膨胀预留出了膨胀空间，使胀套2的外圆尺寸的变大在周向方向上能够更加均匀，能够更好的消除芯轴1与套筒中心孔的轴向间隙，使膨胀的胀套2外圆与套筒类零件中心孔紧密贴合、涨紧，实现芯轴1、胀套2与套筒零件间的相对固定，实现套筒类零件的径向、轴向定位夹紧目的。 [0042] 根据胀套2工作原理，采用软件仿真，对胀套2与芯轴1在紧固过程中，不同锥度对胀套2受力及变形均匀性进行分析。当锥度C过小时，胀套2存在大径孔端直径d2口部受到较大的轴向力，胀套2存在较大轴向翘曲及径向形变，造成胀套2口部直径变化明显大于其它部位，胀套2在涨紧后，套筒内孔受力不均，涨紧范围过小。当锥度C过大时，胀套2存在大径孔端直径d2口部受到较小的轴向力及径向力，胀套2外径变形缓慢，变形量均匀，套筒内孔受力均匀，涨紧范围与胀套2长度L1相当。因此，在多次仿真下，胀套2锥度C最佳为1:40到1:50之间。 [0043] 对于不同内径尺寸的套筒类零件，通过调节胀套2进入芯轴1的深度，满足对不同内径的套筒类零件径向、轴向定位夹紧。当内径套筒类零件内径较小时，胀套2进入的深度适应性变小。 [0044] 由于套筒类零件是金属零件，胀套2优选金属胀套，金属胀套比较耐用。刚性较大，能够承受较大的冲击，不易损坏，可以反复使用，降低使用成本。 [0045] 脱套件工装3如图4所示，设有阶梯形内孔，其中，大孔内设有与胀套2上的外螺纹配合的内螺纹。小孔内设有内螺纹，小孔的内螺纹与外部拆卸工具配合，外部拆卸工具与小孔的内螺纹螺纹连接后，通过外部拆卸工具对脱套装置3施加外部拉力，这样操作者能够更加省力、快速地将将胀套2逐渐从套简中心孔中拆除。 [0046] 可调芯轴的工作原理为：将芯轴1装入套筒类零件中心孔，进行粗定位。将两个胀套2分别装入芯轴1两端，并插入套筒中心孔，可以采用敲击的方式，将2胀套敲入，通过芯轴1两端外圆锥面与胀套2内锥面压紧，即芯轴1的两个锥段的大径端与胀套2的小径孔配合，芯轴1的两个锥段的小径端与胀套2的大径孔配合，实现芯轴1、2胀套与套筒零件间的相对固定。这样设置，能够确保随着胀套2进入套筒中心孔的深度增加，芯轴1能够使胀套2逐渐发生膨胀。通过调整胀套2膨胀直径尺寸，消除胀套2与套筒零件的轴向间隙，磨床顶尖孔与芯轴1预留顶尖孔相连接，达到加工的状态。当完成加工内容后，将脱套件装置3装入芯轴1上，脱套件装置3的螺纹结构与胀套2的螺纹结构相连接。朝着远离胀套2的方向施加外部拉力，将膨胀后的胀套2逐渐从套简中心孔中拆除，此过程中，随着胀套2与芯轴1逐渐分离，芯轴1施加在胀套2上的膨胀力逐渐消失，胀套2逐渐恢复原样，胀套2比较适合采用刚性较大的金属制成，刚性较大的金属不容易在芯轴1的两个锥段的作用下，发生形变，刚性较大的金属制成的胀套2在芯轴1的作用下，更多的是发生径向方向的移位，这样，当胀套2与芯轴1逐渐分离过程中，胀套2能够更容易地逐渐恢复原样，为胀套2的反复使用，提供了基础。 [0047] 本发明提出的可调芯轴涨紧力大、精度高、结构简单、制造成本低、维修方便，是机械加工过程中高精度装夹夹具。 [0048] 采用本发明后，可满足套筒类零件高精度加工装夹需求，加工质量稳定、加工精度高。可缩短生产周期、提高加工效率、节约生产成本。此种装置可以满足类似不同径的套筒类零件装夹需求，可多次使用。 [0049] 以上所述实施例只是本发明较优选具体实施方式，本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。 |
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