本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錐環(huán)加工用履式無心夾具及其定位調(diào)整工裝工藝。

背景技術(shù)：

在金屬圓環(huán)狀零件或軸承套圈的內(nèi)圓磨削加工過程中，普遍使用履式無心夾具(又稱電磁無心夾具)裝夾工件。該技術(shù)最早應(yīng)用于20世紀(jì)40年代美國巴頓(Barden)公司，為提高用于投彈瞄準(zhǔn)器上軸承的磨加工精度，之后在各國的軸承工業(yè)中陸續(xù)推廣改良沿用至今。履式無心夾具的特點(diǎn)是：工件中心不與主軸中心重合，采用端面磁吸力裝夾而不是硬性徑向裝夾，其加工精度不受主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響。具有剛性好、消除定心誤差工件旋轉(zhuǎn)定位精度高圓度得到改善、上下料方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。工件以外徑和端面在夾具的兩個(gè)支承上定位后，利用直流電磁線圈產(chǎn)生的磁吸力將工件端面緊吸在磁極端面上，并使工件與工件主軸(磁極)間具有一定的偏心距離。當(dāng)磁極繞其軸心旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁極就迫使工件繞著本身的中心旋轉(zhuǎn)，由于兩者間有一個(gè)偏心，因而磁極與工件間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，于是磁極端面對(duì)工件產(chǎn)生一個(gè)摩擦力矩和一個(gè)通過工件中心并垂直于軸心與工件中心連線的摩擦合力。前者迫使工件回轉(zhuǎn)，后者則使工件緊貼于兩支承上，因而使工件獲得穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

但是，履式無心夾具應(yīng)用于錐環(huán)工件加工，存在兩方面的問題：一是支承材質(zhì)及支承與工件間的接觸表面粘接磨損等原因?qū)е鹿ぜ糜诩庸ざㄎ坏耐獗砻嫒菀壮霈F(xiàn)劃傷影響外觀或粗糙度等質(zhì)量指標(biāo)，目前通行的做法是將磨加工分為粗磨、精磨，或者在磨加工后增加超精研工序，通過精磨或超精研改善表面質(zhì)量，副作用是工藝流程復(fù)雜效率較低；第二個(gè)問題是由于工件定位面為錐面導(dǎo)致支承調(diào)整較困難，并且支承在經(jīng)過使用磨損后需要更換，頻繁的支承更換作業(yè)中新支承的調(diào)整難以確保工件在磁極上的偏心方向及偏心距離等指標(biāo)穩(wěn)定合適且更容易發(fā)生劃傷問題，從而影響加工過程和工件質(zhì)量穩(wěn)定。

偏心距離對(duì)加工過程的影響。偏心距離隨工件外徑變化而變化，總體來說，工件徑向尺寸越小選取的偏心距離越小。偏心距離過大，會(huì)使工件楔在支承裝置里，易造成加工工件時(shí)外圓定位基準(zhǔn)表面劃傷甚至燒傷和磨加工表面質(zhì)量低劣以及支承磨損過快；偏心距離過小，裝夾定位不穩(wěn)定導(dǎo)致工件在加工過程中位置不穩(wěn)定，從而造成工件質(zhì)量不穩(wěn)定、工件飛出導(dǎo)致設(shè)備或人員存在安全隱患。合適的偏心設(shè)置可以避免上述情況的發(fā)生，使工件在磁力吸附旋轉(zhuǎn)作用下迅速地將其保持在支承履上，并使作用于工件上的諸力的合力大致在兩支承中間，使工件作可靠的繞入動(dòng)作而穩(wěn)定在支承上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服原有履式無心夾具系統(tǒng)中的諸多缺陷，改進(jìn)支承塊材質(zhì)性能、支承安裝方式、以及支承定位調(diào)整工裝工藝解決其在錐環(huán)加工時(shí)影響質(zhì)量和效率的工藝技術(shù)問題。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種錐環(huán)加工用履式無心夾具，其包括設(shè)置在主軸上、用于對(duì)工件進(jìn)行吸附的磁極；設(shè)置在主軸座上、用于對(duì)工件的錐面進(jìn)行支承的支承塊；所述錐環(huán)加工用履式無心夾具至少包含兩個(gè)相互垂直設(shè)置的支承塊，所述支承塊均相對(duì)磁極上的工件安裝區(qū)域設(shè)置；

其中，所述支承塊通過一調(diào)控組件設(shè)置在主軸座上，所述調(diào)控組件包括徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)和角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)控制所述支承塊沿磁極的直徑方向運(yùn)動(dòng)，所述角度調(diào)整機(jī)構(gòu)控制所述支承塊相對(duì)磁極做順時(shí)針或逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)。

一種錐環(huán)加工用履式無心夾具的定位調(diào)整工裝工藝，其包括以下步驟:

S1、根據(jù)待加工工件的規(guī)格尺寸確定所述定位體在夾具上與工件主軸間的偏心方向和偏心距離；

S2、以定位體為參考件對(duì)錐環(huán)加工用履式無心夾具的偏心方向和偏心距離進(jìn)行工裝定位調(diào)整；

S3、將錐環(huán)同軸吸附在磁極上，采用定位調(diào)整后的錐環(huán)加工用履式無心夾具對(duì)錐環(huán)進(jìn)行加工。

本發(fā)明所述錐環(huán)加工用履式無心夾具及其定位調(diào)整工裝工藝，其采用機(jī)夾方式活動(dòng)設(shè)置支承塊，讓支承塊的支承面能夠進(jìn)行相對(duì)工件安裝區(qū)域的徑向調(diào)整，使所述錐環(huán)加工用履式無心夾具能夠加工各種規(guī)格尺寸的工件，以及讓支承塊的支承面做順時(shí)針或逆時(shí)針的角度調(diào)整，通過對(duì)角度的調(diào)整使支承面能夠與工件的外圓錐面充分契合，從而減少支承面與工件間的外錐面粘接磨損導(dǎo)致工件不合格現(xiàn)象，進(jìn)一步的在對(duì)加工工件之前，先采用定位體對(duì)錐環(huán)加工用履式無心夾具進(jìn)行預(yù)先調(diào)整，確定在該規(guī)格尺寸的工件在夾具上與工件主軸間的偏心方向和偏心距離，保證工件在磨削過程中的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述定位塊設(shè)置在錐環(huán)加工用履式無心夾具的俯視圖；

圖2為本發(fā)明所述定位塊設(shè)置在錐環(huán)加工用履式無心夾具的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明所述錐環(huán)工件設(shè)置在錐環(huán)加工用履式無心夾具的俯視圖；

圖4為本發(fā)明所述錐環(huán)工件設(shè)置在錐環(huán)加工用履式無心夾具的側(cè)視圖；

圖5為偏心距離對(duì)壁厚差的影響坐標(biāo)圖；

圖6為偏心距離對(duì)錐面斜度的影響坐標(biāo)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種錐環(huán)加工用履式無心夾具，其包括設(shè)置在主軸10上、用于對(duì)工件進(jìn)行吸附的磁極20；設(shè)置在主軸10座上、用于對(duì)工件的錐面進(jìn)行支承的支承塊30；所述錐環(huán)加工用履式無心夾具至少包含兩個(gè)相互垂直設(shè)置的支承塊30，如圖1和圖3所示，所述錐環(huán)加工用履式無心夾具的主軸10座上沿順時(shí)針的方向依次設(shè)有第一支承塊31、第二支承塊32，且所述第一支承塊31水平橫向設(shè)置，所述第二支承塊32垂直于第一支承塊31的延伸方向縱向設(shè)置，所述第一支承塊31和第二支承塊32均相對(duì)磁極20上的工件安裝區(qū)域設(shè)置。

所述第一支承塊31和第二支承塊32分別通過一調(diào)控組件設(shè)置在主軸10座上，所述調(diào)控組件包括徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)40和角度調(diào)整機(jī)構(gòu)50，如圖2和圖4所示，所述徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)40控制所述支承塊30沿磁極20的徑向方向運(yùn)動(dòng)，所述角度調(diào)整機(jī)構(gòu)50控制所述支承塊30相對(duì)磁極20做順時(shí)針或逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)40包括一支承夾板41，所述支承夾板41上設(shè)有相對(duì)磁極20徑向設(shè)置的滑槽42，所述支承夾板41通過一穿過所述滑槽42的緊固螺栓固定在主軸10座上，所述支承塊30設(shè)置在支承夾板41上。通過調(diào)整滑槽42相對(duì)緊固螺栓的位置，對(duì)支承夾板41進(jìn)行沿磁極20徑向方向的調(diào)整，從而帶動(dòng)支承塊30沿磁極20的徑向方向運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)大或縮小磁極20上工件安裝區(qū)域的徑向?qū)挾取?/p>

所述角度調(diào)整機(jī)構(gòu)50包括一水平設(shè)置在主軸10座上的支點(diǎn)軸銷51，一套裝在所述支點(diǎn)軸銷51上的支承架52，所述支承塊30設(shè)置在支承架52相對(duì)磁極20的一端，所述支承架52的另一端設(shè)有調(diào)整部件53，所述調(diào)整部件53控制支承塊30繞支點(diǎn)軸銷51做順時(shí)針或逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的，所述調(diào)整部件53包括縱向貫穿支承架52一端、并與主軸10座螺紋配合的下壓螺釘531；以及設(shè)置在所述主軸10座與支承架52之間的回復(fù)彈簧532；所述回復(fù)彈簧532套裝在下壓螺釘531上。

將所述下壓螺釘531向下旋進(jìn)主軸10座時(shí)，所述支承塊30繞支點(diǎn)軸銷51做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述回復(fù)彈簧532被壓縮，將所述下壓螺釘531向上旋出主軸10座時(shí)，所述支承塊30在回復(fù)彈簧532的回復(fù)彈力的作用下做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過對(duì)支承塊30進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整，改變支承塊30與工件接觸角度，使所述支承塊30的支承面角度能夠與工件的錐面角度完整的配合在一起。且通過角度的調(diào)整，使本發(fā)明所述錐環(huán)加工用履式無心夾具能夠適應(yīng)不同錐度類型的工件，并確保支承塊30與工件定位面始終保持最大接觸面積以降低壓強(qiáng)減少磨損和劃痕。優(yōu)選的，為了更加配合工件的錐面角度，所述支承塊30傾斜設(shè)置在所述支承架52上。

所述支承塊30通過一縱向設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸銷521活動(dòng)安裝在支承架52上，所述支承塊30能夠繞旋轉(zhuǎn)軸銷521水平轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述支承塊30呈正方形設(shè)計(jì)，其相對(duì)工件安裝區(qū)域具有前后左右四個(gè)支承面，當(dāng)其中一個(gè)支承面磨損之后，可以繞旋轉(zhuǎn)軸銷521水平轉(zhuǎn)動(dòng)90°使用其他的支承面，如此設(shè)置不僅可以方便地更換磨損的支承面，同時(shí)能夠確保重復(fù)定位精確穩(wěn)定性。

與普通無心夾具支承塊30采用硬質(zhì)合金材質(zhì)并以焊接或鑲嵌的固定方法不同，本發(fā)明所述錐環(huán)加工用履式無心夾具中，所述支承塊30采用陶瓷材料制成，所述陶瓷材料具有摩擦系數(shù)小、不易與金屬發(fā)生粘接、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠消除支承塊30對(duì)工件外表面產(chǎn)生的劃痕。具體的，陶瓷材料力學(xué)性能詳見下表：

所述錐環(huán)加工用履式無心夾具還包括一定位體60，所述定位體60與磁極20同軸設(shè)置，具體的，所述磁極20的中心軸上設(shè)有一定位孔21，所述定位體60通過一與所述定位孔21配合設(shè)置的定位銷61與磁極20同軸設(shè)置。

所述定位體60在夾具上與工件主軸10間的偏心方向和偏心距離是由待加工工件的規(guī)格尺寸確定的，具體的，所述定位體60具有與待加工工件的外錐面一致的外錐面，但其中心孔與待加工工件的外圓中心不重合，兩者中心的距離即為該定位體60的偏心距離。所述偏心距離會(huì)影響工件壁厚差、錐面傾斜度等精度，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出影響曲線如圖5和圖6所示。根據(jù)該曲線確定夾具定位偏心距離約0.25～0.45mm,根據(jù)工件外徑尺寸大小確定偏心距離，外徑50～60mm偏心距離約0.25mm，外徑60～70mm偏心距離約0.3mm，外徑70～80mm偏心距離約0.35mm，外徑80mm以上約0.4mm，以此類推最大不超過0.45mm。

所述偏心方向是指定位體60的中心孔與待加工工件的外圓中心的連線與第一支承塊31的夾角，該夾角決定徑向作用夾持力的方向，為了保證工件加工時(shí)不會(huì)發(fā)生較大偏移，所述徑向作用夾持力應(yīng)該設(shè)置在兩支承塊30的支承夾角之內(nèi)，且最好在支承夾角的中間位置并向第二支承塊32略偏一些的位置，以確保在磨削過程中的穩(wěn)定性。根據(jù)夾角系統(tǒng)支承角度關(guān)系，該偏心方向角度約為30～45°。

在所述工件加工之前，先根據(jù)工件尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)確定偏心量，根據(jù)偏心量設(shè)計(jì)制作與所述待加工工件的形狀大小一致的定位體60，將定位體60通過定位銷61與磁極20同軸設(shè)置在錐環(huán)加工用履式無心夾具上，調(diào)整定位體60在錐環(huán)加工用履式無心夾具上的位置，確定在該規(guī)格尺寸的工件在夾具上與工件主軸10間的偏心方向和偏心距離，保證工件在磨削過程中的穩(wěn)定性。同時(shí)相應(yīng)的調(diào)整錐環(huán)加工用履式無心夾具，使支承塊30的支承面充分與定位體60的外錐面相契合，即支承面能夠與工件的外圓錐面充分契合，從而減少支承面與工件間的外錐面粘接磨損導(dǎo)致工件不合格現(xiàn)象。由于支承面接觸良好、且陶瓷支承在水基磨削液潤滑條件下摩擦系數(shù)較小，工件支承面劃傷的風(fēng)險(xiǎn)大幅降低，可適當(dāng)提高磨削進(jìn)給速度以提高加工效率。

以往采用原有方法調(diào)整夾具，由于過于依賴調(diào)整經(jīng)驗(yàn)的積累，調(diào)整后的夾具效果因人而異差別較大，特別是經(jīng)驗(yàn)較少的員工調(diào)整時(shí)間較長且反復(fù)調(diào)整或在投入生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定重新調(diào)整，導(dǎo)致因夾具調(diào)整停機(jī)時(shí)間較長。本發(fā)明根據(jù)上述錐環(huán)加工用履式無心夾具，還提供一種錐環(huán)加工用履式無心夾具的定位調(diào)整工裝工藝，其包括以下步驟：

S1、根據(jù)待加工工件的規(guī)格尺寸確定所述定位體60在夾具上與工件主軸10間的偏心方向和偏心距離；

S2、以定位體60為參考件對(duì)錐環(huán)加工用履式無心夾具的偏心方向和偏心距離進(jìn)行工裝定位調(diào)整；

S3、將錐環(huán)同軸吸附在磁極20上，采用定位調(diào)整后的錐環(huán)加工用履式無心夾具對(duì)錐環(huán)進(jìn)行加工。

其中，所述步驟S1包括以下步驟：

S11、根據(jù)工件外徑尺寸大小確定定位體60的偏心距離；

S12、根據(jù)徑向作用夾持力確定定位體60的偏心方向，所述徑向作用夾持力在兩支承塊30的夾角之間。

優(yōu)選的，所述偏心方向角度約為30～45°，夾具定位偏心距離約0.25～0.45mm。

其中，所述步驟S2包括以下步驟：

S21、標(biāo)注定位體60的最大偏心方向，將定位體60插入磁極20的定位孔21中，調(diào)整定位體60的最大偏心方向，使定位體60受到的徑向合力方向位于兩支承夾角之內(nèi)；

S22、啟動(dòng)磁極20上磁后，定位體60同軸吸附在磁上，調(diào)整調(diào)控組件使支承塊30的支承面抵靠在定位體60的錐面上，并對(duì)支承塊30進(jìn)行鎖緊定位，使支承面的角度與定位體60的錐面角度相配合。

通過采用所述錐環(huán)加工用履式無心夾具的定位調(diào)整工裝工藝，工作人員僅需要按照標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整工裝工藝進(jìn)行操作，即可在規(guī)定時(shí)間內(nèi)都可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，且通過采用標(biāo)準(zhǔn)定位體60，使得最佳的偏心距離和偏心方向隨時(shí)得以復(fù)制，不僅提高了調(diào)整精度，還提高了加工效率。

本發(fā)明所述錐環(huán)加工用履式無心夾具及其定位調(diào)整工裝工藝，其采用機(jī)夾方式活動(dòng)設(shè)置支承塊30，讓支承塊30的支承面能夠進(jìn)行相對(duì)工件安裝區(qū)域的徑向調(diào)整，使所述錐環(huán)加工用履式無心夾具能夠加工各種規(guī)格尺寸的工件，以及讓支承塊30的支承面做順時(shí)針或逆時(shí)針的角度調(diào)整，通過對(duì)角度的調(diào)整使支承面能夠與工件的外圓錐面充分契合，從而減少支承面與工件間的外錐面粘接磨損導(dǎo)致工件不合格現(xiàn)象，進(jìn)一步的在對(duì)加工工件之前，先采用定位體60對(duì)錐環(huán)加工用履式無心夾具進(jìn)行預(yù)先調(diào)整，確定在該規(guī)格尺寸的工件在夾具上與工件主軸10間的偏心方向和偏心距離，保證工件在磨削過程中的穩(wěn)定性。

以上所述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。