一种锥孔空心轴加工装夹装置技术领域
本发明涉及空心轴加工设备，特别是涉及一种加工锥孔空心轴的机床上的装夹装
置。
背景技术
锥孔空心轴即在内部开有带锥度的轴向通孔的轴零件，如图1所示，其在轴体101
的轴线中心上制有一个带锥度的轴向通孔102。该类锥孔空心轴零件需要加工外圆面，加工
时将零件装夹固定在机床上，如图2所示，锥棒201具有与锥孔空心轴相适应的锥度，锥棒的
长度略小于锥孔空心轴，且锥棒的左端装有与锥孔空心轴相抵紧夹具202，锥孔空心轴的右
侧设有安装于机床尾盘组件上的顶紧盘301，和驱动顶紧盘向锥孔空心轴施压的液压顶紧
气缸401。工作时，锥孔空心轴零件套在锥棒上，通过液压顶紧气缸带动顶紧盘在零件右端
面施加平面顶紧力，使得零件的内锥孔紧贴于锥棒的外锥面，同时零件的左侧与夹具相抵
紧，通过该种相互抵紧的作用力使得它们成为可以同时转动的整体，然后机床主轴再通过
带动夹具转动而使得零件转动，以此配合刀具完成外圆面的车削加工。
上述锥孔空心轴的固定通过夹具、锥棒和顶紧盘对零件的直接作用而实现，液压
顶紧气缸和机床主轴则通过顶紧盘和夹具间接地施加轴向作用力和周向作用力，其中，椎
体与夹具为不可拆卸的整体结构，夹具与机床主轴则通过法兰组件和螺栓紧固件固定连
接。由此，当需要加工不同长度的锥孔空心轴零件时，必须将夹具从机床主轴上拆卸下来，
然后更换具有相应规格的夹具和锥棒，再进行锥孔空心轴零件的装夹。该种装夹方式主要
存在以下问题。
1、当需要加工零件或前一个零件加工完成而需要更换下一个零件时，无论是零件
的上料还是下料，都需要将机床尾座纵向（与主轴轴线同向）后移留出避空位，然后零件移
至锥棒右侧才可实现。这要求机床尾座导轨必须要有零件一倍以上的后退位置，才能顺利
留出零件上下料的避空位，由此导致机床整机的长度大、体积大，同时占地面积广。
2、如同上一点的情况，若不增加机床体积，可以选择将零件和夹具、锥棒三者的整
体拆卸下来，更换零件后再重新安装，但这必须要将机床主轴和夹具反复装拆，而它们之间
是通过法兰连接的，拆卸极为不便，必将导致操作不便，极大地增加加工所需的辅助时间，
导致工作效率低下。
3、零件固定套于锥棒上，两者通过锥面接触，该种连接方式的接触面积极大，连接
强度较高，导致零件难以从锥棒上取下，若借助辅助工具从侧面敲打又容易损坏零件，操作
比较麻烦。
发明内容
本发明旨在提供一种加工锥孔空心轴的机床的装夹装置，以降低装夹难度，减少
加工时间，提高操作的便利性，同时提高定位精度和加工质量。
本发明所述的锥孔空心轴加工装夹装置，包括与锥孔空心轴零件相配合的锥棒，
锥棒的其中一端装有夹紧端，机床上装有轴心可自动调节的主轴自定心卡盘，主轴自定心
卡盘的一端与机床主轴连接而另一端将夹紧端夹紧固定，夹紧端的外圆周表面还设有外螺
纹，挡圈通过螺纹副可移动地连接于夹紧端的表面。
本发明所述的锥孔空心轴加工装夹装置，锥棒具有与锥孔空心轴零件相适应的锥
度，与现有技术一致，但安装于锥棒一端的夹紧端带有外螺纹，挡圈可以通过螺纹副移动至
夹紧端的任意位置，另外，自定心卡盘是一种卡爪可径向同心移动而使工件自动定心的卡
盘，其与夹紧端的连接只需要将夹紧端卡入卡盘中的卡爪内即可。主轴自定心卡盘固定安
装于机床上，当加工锥孔空心轴零件时，将零件套入锥棒，然后将锥棒的夹紧端卡入主轴自
定心卡盘，主轴自定心卡盘即可自动调节锥棒和零件的轴心位置，使之与机床主轴配合，接
着，机床另一端的尾盘组件向零件施加轴向推力并使其固定，最后，转动挡圈使其向主轴自
定心卡盘的一侧移动，直至挡圈抵紧于向主轴自定心卡盘，由此完成零件的上料工作；当零
件加工完成需要下料时，转动挡圈使之与主轴自定心卡盘松开，同时尾盘组件停止施加轴
向作用力并松开相对应的零件一端，接着主轴自定心卡盘放开对锥棒夹紧端的固定，即可
整体取下锥棒和零件，然后从锥棒上再取下零件即完成下料工作。该种装夹装置通过主轴
自定心卡盘固定锥棒，虽然下料时同样需要同时取下锥棒，但其装拆操作极为简单方便，可
以有效降低加工工所需的辅助时间，提供工作效率；同时，由此使得设备无需设置卸载零件
的避空位，有效减小设备体积；再者，锥棒夹紧端上设有挡圈，固定锥棒时将挡圈与主轴自
定心卡盘抵紧，可以使挡圈具备螺母的功能，增加锥棒和主轴自定心卡盘之间的连接强度，
有效保证加工质量，而在卸载零件时，可以将挡圈向零件方向移动，直至抵紧在零件的侧
面，一方面通过相互抵紧而施加轴向推力，另一方面通过摩擦而施加轴向转动力，通过这两
个力的作用，使得零件极为容易地从锥棒上卸下，既提高了操作便利性，也有效保证零件免
受损坏。
附图说明
图1是锥孔空心轴的结构示意图。
图2是锥孔空心轴的加工状态示意图。
图3是本发明所述的锥孔空心轴加工装夹装置的结构示意图。
图4是本发明所述的锥孔空心轴加工装夹装置的另一实施例的结构示意图。
图5、6是图4所示锥孔空心轴加工装夹装置的局部放大图。
具体实施方式
实施例一，如图3所示。
一种锥孔空心轴加工装夹装置，包括与锥孔空心轴零件100相配合的锥棒1，锥棒
的其中一端装有夹紧端2，机床200上装有轴心可自动调节的主轴自定心卡盘3，主轴自定心
卡盘的一端与机床主轴连接而另一端将夹紧端夹紧固定，夹紧端的外圆周表面还设有外螺
纹，挡圈4通过螺纹副可移动地连接于夹紧端的表面。
所述的锥孔空心轴加工装夹装置，挡圈4上设有径向内螺纹孔，紧定螺钉5安装于
径向内螺纹孔上，并可将挡圈固定在锥棒夹紧端2的任一位置。通过该紧定螺钉的作用可以
使挡圈更加稳定和准确地定位于锥棒夹紧端上，从而提高锥棒和主轴自定心卡盘的连接强
度，进而提高加工质量。
实施例二，如图4-6所示。
上述实施例一中的锥孔空心轴加工装夹装置，可以减小设备体积，又可以增加操
作的便利性，同时提高工作效率和产品质量大，但仍存在以下问题：其与现有技术一样，零
件的装夹是固定通过右侧的顶紧盘将其推向锥棒而实现的，所以在顶紧盘一侧只有轴向推
力而没有径向（垂向）的承托力，这就要求顶紧盘必须提供适当的推力，而另一方面，推力由
液压顶紧气缸带动产生，该液压缸的推力大小因不同零件的大小和重量而有较大范围的出
入，且主要依赖工人的操作经验来确定，导致其精度过低并难以控制，若推力过大，很容易
就会造成零件变形，甚至爆裂损坏，或者使得零件与锥棒套得太紧而难以拆卸；若推力过
小，则无法安全稳定地装夹好零件，使得零件打滑，无法顺利地随着机床主轴转动，从而影
响加工质量。有鉴于此，我们可以采用以下方案进一步提高装夹装置的加工质量。
一种锥孔空心轴加工装夹装置，包括与锥孔空心轴零件100相配合的锥棒1，锥棒
的其中一端装有夹紧端2，机床200上装有轴心可自动调节的主轴自定心卡盘3，主轴自定心
卡盘的一端与机床主轴连接而另一端将夹紧端夹紧固定，夹紧端的外圆周表面还设有外螺
纹，挡圈4通过螺纹副可移动地连接于夹紧端的表面；锥棒另一端的端面上开有向内凹陷的
凹台6，固定安装在机床上的尾座体7上装有可转动的尾座套筒8，尾座套筒的轴线方向与机
床主轴一致，且尾座套筒靠近零件的一端上装有尾座自定心卡盘9，尾座自定心卡盘上装有
末端压紧盘10；所述的末端压紧盘包括抵紧于零件端面上的圆台11，圆台上向外延伸出定
位柱12，定位柱伸入锥棒的凹台内且其外表面与凹台的内壁面相抵。
该种锥孔空心轴加工装夹装置，零件的一端由主轴自定心卡盘固定，另一端由尾
座自定心卡盘和末端压紧盘固定，且末端压紧盘上设有伸入零件端面凹台内的定位柱，所
以，该种结构一方面通过尾座自定心卡盘进一步提高操作的便利性，另一方面则通过末端
压紧盘和锥棒的特殊结构提高两者的连接强度和定位精度，同时也可以从尾盘一侧上对锥
棒提供垂向承托力，由此，可以对锥棒和零件提供初定位，待初定位完成后再由轴向的驱动
缸提供轴向推力，此时，该轴向推力的范围更加精确，也更加容易控制，从而可以提高控制
精度，有效保护零件免受损坏。
所述的锥孔空心轴加工装夹装置，尾座套筒8靠近零件的一端上装有尾座自定心
卡盘9，另一端装有回转油缸13，尾座体7上装有驱动方向与机床主轴轴向方向一致的轴向
驱动缸14，轴向驱动缸的驱动轴和尾座套筒之间装有连接板15。由于自定心卡盘的工作特
性，为了保证设备的顺利运行同时提高设备的精度和稳定性，在尾座套筒的另一端安装回
转油缸，但这会占用现有技术中的液压顶紧气缸的安装位置，为解决这一问题，将同样提供
轴向驱动力的轴向驱动缸设置于尾座体上，然后通过连接板带动尾座套筒及相应零部件进
行轴向运动。
所述的锥孔空心轴加工装夹装置，锥棒1的凹台6底部开有向内凹陷的凹台压紧
孔，压紧孔设有内螺纹；末端压紧盘10上开有轴向的末端压紧孔，末端压紧孔与凹台压紧孔
相对，压紧螺钉16穿过末端压紧孔并与凹台压紧孔通过螺纹副连接固定。通过压紧螺钉使
末端压紧盘的圆盘部分压紧在零件的右端面，使零件在锥棒上初步套紧，再由轴向的驱动
缸提供轴向推力，进一步增加推力的可控性，提高控制精度并有效保护零件免受损坏；同时
压紧螺钉由人工拧紧，其可控性极强，也有利于提高控制精度。
上述的锥孔空心轴加工装夹装置，既适用于陶瓷材料的锥孔空心轴，也适用于其
它材料制作而成的锥孔空心轴，其适应性极广。