[发明专利]用于花键冷滚轧机床的内置式液压夹紧卡盘及组装方法

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种用于花键冷滚轧机床的内置式液压夹紧卡盘及组装方法。所述的液压夹紧卡盘，是指该卡盘的夹紧采用外配的油压夹紧方式，所述的内置式卡盘，是指该卡盘的主要部件处于机床主轴孔内；所述的卡盘组装方法，是指所属卡盘零件制作完成后组装在一起的方法。

背景技术

1、冷滚轧的作用、原理等介绍

本发明所述的冷滚轧机床是指用冷滚轧工艺加工轴类零件上外花键的机床，冷滚轧加工为成型加工，加工时通过一对与花键齿槽形状相同的滚轧轮对工件进行多次打击，使工件产生塑性变形，从而在工件上形成合格的花键齿。一对滚轧轮分别偏心安装在两根高速旋转轴上，两轴同步旋转，每转一转，两个滚轧轮分别在两面对工件各打击一次。当两滚轧轮同时接触工件的一瞬间，两轮作自转转动。在滚轧过程中，工件进行分齿旋转，并轴向移动形成轴向进给。

2、轴类零件中心孔定位情况介绍

如上所述，冷滚轧机床用来加工轴类零件上的外花键，在加工轴类零件时，经常采用中心孔定位，其方法是利用顶尖的锥面与工件的中心孔锥面贴合进行定位，中心孔位于零件的中心线上，利用中心孔定位可以进行精确的径向定位。但是由于工件的中心孔存在公差，有大有小，因此在顶尖及顶尖位置确定后，工件的轴向位置随中心孔大小而改变，就是说仅利用中心孔和顶尖不能进行精确的轴向定位。

由图1知，轴向定位顶尖3安装在机床主轴孔内，使用轴向定位顶尖定位时，工件1用轴向定位顶尖3定位后，用卡盘2夹紧，然后开始加工。虽然轴向定位顶尖3在机床主轴4的孔中的位置是固定的，轴向定位顶尖在工作过程中与机床主轴的轴向位置不变，但是工件1的轴向位置随零件中心孔大小改变。中心孔小时，顶尖进入中心孔的长度小，被加工零件的右端面远离机床主轴端面，和机床主轴端面的距离是L1，中心孔大时，顶尖进入中心孔的长度大，被加工零件的右端面靠近机床主轴端面，和机床主轴端面的距离是L2， L2≠L1。由此可知，仅利用中心孔和顶尖时，被加工零件的右端面在机床上的轴向位置不固定，无法进行精确的轴向定位，中心孔大小误差有时使工件轴向位置相差距离超过1毫米。

对于轴向位置要求不高的零件，可以使用顶尖进行轴向定位；但是对于轴向位置要求高的零件，使用顶尖进行轴向定位不能满足精度要求，就需要另外采取轴向定位措施，顶尖仅起径向定位作用。

3、目前冷滚轧所用卡盘情况介绍

由于冷滚轧时要用打击力使工件产生塑性变形，因此加工力量很大，对夹具的定位、夹紧要求高，特别是需要稳定可靠的夹紧力，以保证在加工过程中工件在打击力作用下不至于发生松动现象，如果在加工过程中工件松动，不仅影响加工精度，而且会造成刀具破损，增加制造成本，甚至造成安全事故。所以冷滚轧机床一般选用刚性好的液压夹紧卡盘作为夹具。

对于轴向定位精度要求高的冷滚轧花键轴零件，所使用的卡盘需要满足两个条件：

1）采取轴向定位措施，不能仅使用顶尖进行轴向定位；

2）需要用刚性好的液压夹紧卡盘。

为此，人们进行了很多努力，目前冷滚轧机床使用的卡盘结构如图2所示，使用顶尖进行定位，并可使用液压夹紧油缸进行夹紧。其主要组成零件有卡头、本体法兰、顶尖、顶尖套筒、第一夹紧连接套、夹紧过渡爪、连接法兰、过渡连接套、第二夹紧连接套、螺钉、套筒、弹簧、机床主轴和连接螺母等。

由图2 知，卡盘通过连接法兰11和螺钉14安装在机床主轴4上，使用时，顶尖7顶入工件中心孔，对零件进行径向和轴向定位。其夹紧方法是通过与机床夹紧油缸相连的连接螺母17，依次向右拉动套筒15、第二夹紧连接套13、过渡连接套12、夹紧过渡爪10、第一夹紧连接套9、顶尖套筒8和卡头5。卡头5与本体法兰6的配合方式为锥度配合，当卡头5向右移动时内孔缩小夹紧工件，当卡头5向左移动时内孔回弹变大，松开工件。

另由图2 知，卡盘中得弹簧16在定位、夹紧过程中起缓冲作用。

由上所述，目前冷滚轧机床使用的卡盘虽然可以与机床夹紧油缸相连采用液压夹紧，夹紧力稳定可靠，并且也采用了弹簧顶尖结构，在一般情况下可以满足使用要求，但是目前冷滚轧机床使用的卡盘存在以下不足：

1、由上述知，目前冷滚轧机床使用的卡盘采用的弹簧顶尖只起缓冲作用，仍然以中心孔进行轴向定位，工件的中心孔大小直接影响工件的轴向位置，中心孔大时工件靠右，中心孔小时工件靠左，因此轴向定位精度差，工件轴向位置左右相差超过1毫米；