超细长轴特种装夹工艺中的尾架座定位装置 技术领域 本发明涉及一种车床加工定位装置， 特别涉及超细长轴特种装夹工艺中的尾架座 定位装置。
背景技术 当今， 机械产品日趋多样化， 朝着高精度、 低表面粗糙度方向发展， 要求加工薄型 平面零件和超细长轴类零件。
轴类零件在机械行业中使用广泛， 军工、 航天、 汽车、 精密机械、 微特电机以及轻载 快速传送装置， 均有超细长轴类零件。
对于长轴类加工， 尤其是超细长轴加工， 是机械加工行业的难题之一。按加工经 验， 通常， 长径比 ( 轴长与轴直径之比 )50 以上为超细长轴。由于超细长轴柔度大， 刚性差。 切削时， 在受到切削抗力时会引起弯曲、 振动。另外， 超细长轴的自重产生的离心力所产生 的径向挠度， 车削加工中， 车床 - 夹具 - 刀具所构成的加工工艺系统， 发生加工系统振动， 这 些因素都影响长轴的加工精度。
传统的轴加工装夹方式是双顶尖装夹。 这种装夹方式使被加工轴处于一个受挤压 的状态， 轴身段在轴径向上易产生弯曲变形， 呈拱形。
发明内容 本发明要解决的技术问题是提供一种超细长轴特种装夹工艺中的尾架座定位装 置来解决采用传统定位装置加工时产生的弯曲变形等问题。
为达到上述目的， 本发明的技术方案如下 ：
超细长轴特种装夹工艺中的尾架座定位装置， 所述定位装置包括销杆组件、 尾架 夹持卡盘、 法兰盘和定位块， 所述销杆组件由 T 型环块和螺纹销杆组成 ； 所述法兰盘内设有 轴承室， 所述法兰盘的轴承室中安装有轴承 ； 所述 T 型环块与所述尾架夹持卡盘相连接， 所 述法兰盘的一侧设有通孔， 所述尾架夹持卡盘 的一侧设有螺纹孔， 所述法兰盘和尾架夹持 卡盘通过螺钉相连接 ； 所述法兰盘的另一侧设有螺纹孔， 所述定位块上设有通孔， 所述法兰 盘和定位块通过螺钉相连接。
优选的， 所述法兰盘为硬质铸铝合金材料， 为增强表面强度， 进行光饰处理。
优选的， 所述定位块为硬质铸铝合金材料。
优选的， 所述螺纹销杆为 Cr12 材料， 其硬度大于 HRC60， 选用上述材料， 其增强了 装置整体的机械强度。
优选的， 所述螺纹销杆由螺纹段和光杆段组成， 所述螺纹销杆的螺纹段长度比被 加工长轴两端螺纹中心孔深度小 1-2mm， 所述螺纹段的外径 M 大于所述光杆段的外径 d。
优选的， 所述 T 型环块为黄铜 H62 材料， 其尺寸档 L 为 8-10mm， 所述尺寸档在车削 中起到退刀槽作用。
通过上述技术方案， 本发明的有益效果是 ：
本发明定位装置使得长径比 50 以上的超细长轴加工时整体处于 “水平拉直” 状 态。这样有利于获得良好的加工精度。经检测， 被加工超细长轴达到设计要求。由于长轴 在最后精加工时属于 “一刀” 成形， 因此被加工超细长轴表面无接刀痕迹， 不产生加工波纹， 精度高， 有利于后续工序的表面处理 ： 镀镍、 氮化、 氮氧化等， 表层镀层厚度均匀， 涂层易于 附着。获得良好的表观效果。也有利于装配。
本发明定位装置安装在车床尾架座上后， 不使用时也无需搬动。不影响其他轴类 加工。超细长轴两端加工带螺纹中心孔， 作为工艺孔， 待加工至尺寸后去除。本发明可分别 用作加工超细长轴的粗、 中、 精工序 ； 如被加工轴的轴长不大于车刀的有效行程均可通过安 装本发明定位装置加工长轴。本发明可实现批量加工， 提高生产效率， 降低成本。本发明定 位装置适宜安装在主轴卡盘直径和车刀行程较大的车床上。
本发明定位装置可应用于军用微特电机及快速传送装置中的超细长轴的加工。
本发明定位装置整体工艺性好， 可应用于普通类车床， 扩展普通型车床的 加工范 围， 提升加工能力， 改变了高精度零部件需用高端设备的观念。
本发明可使中小型机械加工企业也可以加工超细长轴， 有效地降低非常规长轴加 工成本。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为本发明定位装置装夹示意图 ；
图 2 为本发明长轴结构示意图 ；
图 3 为本发明法兰盘结构示意图 ；
图 4 为本发明法兰盘的剖视图 ；
图 5 为本发明定位块的结构示意图 ；
图 6 为本发明定位块的剖视图 ；
图 7 为本发明销杆组件结构示意图 ；
图 8 为本发明螺纹销杆的结构示意图 ；
图 9 为本发明 T 型环块的剖视图 ；
图 10 为本发明定位装置在车床尾架装夹示意图 ；
图 11 为本发明一刀成形精车后超细长轴轴段上各点圆跳动实际值的曲线图 ；
图 12 为本发明一刀成形精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实测值 Ra 与现有 技术分段精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实测值 Ra 的曲线对比图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称 ：
1、 车床主轴卡盘 2、 长轴 3、 尾架夹持卡盘 4、 尾架顶锥 10、 销杆组件 11、 螺纹销杆 12、 T 型环块 20、 法兰盘 21、 轴承 30、 定位块 40、 螺钉 50、 通孔 60、 螺纹孔。
具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结 合具体图示， 进一步阐述本发明。
参见图 1 至图 10 所示， 本发明超细长轴特种装夹工艺中的尾架座定位装置包括销 杆组件 10、 尾架夹持卡盘 3、 法兰盘 20 和定位块 30， 所述销杆组件 10 由 T 型环块 12 和螺 纹销杆 11 组成 ； 所述法兰盘 20 内设有轴承室 ( 图中未标出 )， 所述法兰盘 20 的轴承室中 安装有轴承 21 ； 所述 T 型环块 12 与所述尾架夹持卡盘 3 相连接， 所述法兰盘 20 的一侧设 有通孔 50， 所述尾架夹持卡盘 3 的一侧设有螺纹孔 60， 所述法兰盘 20 和尾架夹持卡盘 3 通 过螺钉 40 连接在一起 ； 所述法兰盘 20 的另一侧设有螺纹孔 60， 所述定位块 30 上设有通孔 50， 所述法兰盘 20 和定位块 30 通过螺钉 40 相连接。
本发明法兰盘 20 采用硬质铸铝合金材料并进行光饰处理， 其增加了装置整体的 强度。
本发明定位块 30 采用硬质铸铝合金材料并进行光饰处理， 其增加了装置整体的 强度。
本发明螺纹销杆 11 采用 Cr12 材料， 其硬度大于 HRC60。
参见图 8 所示， 本发明螺纹销杆 11 由螺纹段和光杆段组成， 所述螺纹销杆 11 的螺 纹段长度比被加工长轴两端螺纹中心孔深度小 1-2mm， 所述螺纹段的外径 M 大于所述光杆 段的外径 d。
本发明 T 型环块 12 为黄铜 H62 材料， 其尺寸档 L 为 8-10mm。
参见图 1 和图 10 所示， 本发明定位装置的装夹过程如下 ：
(1) 首先将轴承 21 固定于法兰盘 20 的轴承室中。法兰盘 20 中的轴承室与轴承 21 紧配合。
(2) 定位块 30 的中心孔穿过车床尾架顶锥 4， 然后将已经嵌套好轴承 21 的法兰盘 20 固定在尾架顶锥 4 上。轴承 21 的内径与尾架顶锥 4 外圆径紧配合。这样， 将轴承 21 内 径固定于尾架顶锥 4 端面上。再用螺钉 40 将法兰盘 20 与定位块 30 联结成一体。
(3) 螺钉 40 通过法兰盘 20 的通孔 50 来联结尾架夹持卡盘 3 上的螺纹孔 60， 并旋 紧。使得尾架夹持卡盘 3- 法兰盘 20- 定位块 30 成为一个装夹整体。
(4) 尾架夹持卡盘 3 夹紧与被加工长轴 2 上的一端螺纹销杆 11 的光杆段。
(5) 当被加工长轴 2 整体装夹完成后， 将车床尾架往后推移， 使轴整体处于 “水平 拉直” 状态。
车床主轴端装夹 ： 将螺纹销杆 11 的螺纹段与被加工长轴一端螺纹中心孔联结， 旋 紧。然后套上 T 型环块 12。销杆组件 11 和被加工长轴形成一体， 车床主轴卡盘 1 夹紧螺纹 销杆 11 光杆段。
通过以上定位装夹， 尽管长轴 2 处于 “拉直” 状态， 当转速提高时， 易发生振动。为 避免此类情况发生， 宜适当降低转速， 保证加工精度。
加工中， 对不同工序， 车床主轴转速需要控制在一定范围。具体如下 ：
1) 粗车
转速 ： 500 转 / 分钟左右， 进刀量 ： 0.10 ～ 0.15mm/ 转 ；
2) 半精车
转速 ： 400 ～ 450 转 / 分钟， 进刀量 ： 0.06 ～ 0.12mm/ 转 ；3) 精车
转速 ： 300 ～ 350 转 / 分钟， 进刀量 ： 0.05 ～ 0.06mm/ 转。
实施例
在发明在加工时， 先将长轴 2 的一端固定于车床主轴卡盘 1 并夹紧， 另一端则是通 过特制定位装置装夹持住长轴 2 的另一端， 定位装置固定在车床的尾座架上。
特制螺纹销杆 11， 将螺纹销杆 11 的光杆端开槽， 这样可以通过螺丝刀或专用扳具 旋紧或松开， 达到装卸目的。
长轴 2 两端的螺纹中心孔与螺纹销杆 11 的螺纹段相联接， T 型环块 12 与螺纹销 杆 11 配合装配时， 尺寸档 L 在车削中起到退刀槽作用， 尾架夹持卡盘 3 卡住螺纹销杆 11 的 光杆段。
轴承 21 的内径与车床尾架尾座上的尾架顶锥 4 外圆径紧配合。这样， 将轴承 21 内径固定于尾架顶锥 4 端面上 ； 轴承 21 的外径与法兰盘 20 的轴承室紧配合， 嵌在法兰盘 20 的轴承室中 ； 通过定位块 30 与螺钉 40 固定。随后， 车床的尾架尾座架往右移推移， 并锁紧。 使长轴 2 整体处于 “水平拉直” 状态。
采用上述定位装置装夹的长轴其一刀成形精车后超细长轴轴段上各点圆 跳动实 测值如表 1 所示， 其曲线图如图 11 所示 ；
表 1 一刀成形精车后超细长轴轴段上各点圆跳动实际值 单位 ： mm/100
根据图 11 的曲线分布情况可以看出， 超细长轴的最大圆跳动 35.5mm/100， 小于设 计要求的 50mm/100 的产品设计要求。采用上述定位装置装夹的长轴其一刀成形精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙 度实测值 Ra 如表 2 所示 ；
表 2 一刀成形精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实测值 Ra
单位 ： μm
现有技术加工的长轴其分段式精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实测值 Ra 如表 3 所示 ；
表 3 分段式精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实测值 Ra
单位 ： μm
参见图 12 所示， 其为本发明一刀成形精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实 测值 Ra 与现有技术分段精车后超细长轴轴段上各点表面粗糙度实测值 Ra 的曲线对比图。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。