[发明专利]一种球头芯轴刚性夹紧工装

说明书

本发明属于精密加工技术领域。本发明提供了一种球头芯轴刚性夹紧工装，包括：锥座、连接套、钢球保持架、钢球、机床动顶尖、球头芯轴、调整螺钉、密封圈、活塞、复位弹簧、回转座。利用锥座内锥面与球头芯轴之间的楔角作用，使轴向运动的高精度钢球产生径向的位移分量，实现球头芯轴的刚性夹紧；锥座的径向安装位置可调，使锥座内锥面与机床动顶尖的回转轴线同轴；钢球与锥座内锥面和球头芯轴的接触为点接触，切削液中的杂质难进入接触区域使零件磨损；在液压力的作用下可实现球头芯轴的放松、半夹紧和全夹紧三种工作状态结构。本发明较传统的弹性夹紧工装结构简单，加工成本低，定位精度高，使用寿命长优点，具有良好的市场应用前景与推广价值。

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，涉及一种机床用球头芯轴刚性夹紧工装。

背景技术

芯轴是机械加工领域中较常见的一类零件，使用时以芯轴的中心孔为基准实现芯轴的定位。对于有转角精度要求的芯轴，例如齿轮加工芯轴，加工过程中是不允许芯轴与机床动顶尖有相对转动的。单靠芯轴中心孔的锥面与机床动顶尖之间的摩擦力很难实现芯轴与机床动顶尖的刚性连接。为了增加芯轴与机床动顶尖的连接刚度，需要增加额外的夹紧工装。对于低速的或间歇式定角分度的情况，可采用普通的非轴对称的手动夹紧装置；对于连续转动和中高速转动的场合，需要采用轴对称的夹紧装置，可减小动不平衡对加工精度的影响。

夹头是非常常用的一种轴对称夹紧工装，可采用手动、液压或气压进行自动夹紧。随着机床自动化程度的提高，在工件夹紧过程中需要通过数控程序控制夹头的工作状态，并在放松、半夹紧和全夹紧之间切换，此时方便采用液压或气压驱动实现自动夹紧。

对于现有的弹性夹头，为实现较高精度的夹紧与定位，要求弹性夹头柔性瓣的轴线与机床动顶尖的轴线完全一致，并且要求弹性夹头柔性瓣内孔和外径的锥面具有较高的圆度和同轴度要求。因此，高精度的夹头制造成本较高。另外，现有弹性夹头的柔性瓣径向开有多个(3个以上)槽，以方便实现径向变形，从而实现球头芯轴的夹紧。然而，柔性瓣变形后，其内外锥面的已变成非圆面，对球头芯轴的夹紧也变成多区域性夹紧。另外，柔性瓣与限位用的锥座内锥面之间为线或面接触，加工过程中的磨屑或砂粒容易进入该区域，造成锥座和柔性瓣的磨损，影响弹性夹头的定位精度和使用寿命。因此，现有弹性夹头中的柔性瓣为易损件，需定期更换。另外，现有弹性夹头中的柔性瓣加工工艺复杂，要求加工精度高，致使加工成本和使用成本过高。

发明内容

为解决现有弹性夹头存在的使用成本高、加工困难及定位精度难以保证的问题，本发明提供了一种采用钢球实现球头芯轴刚性夹紧的工装。

具体技术方案为：

一种球头芯轴刚性夹紧工装，包括：锥座、连接套、钢球保持架、钢球、机床动顶尖、球头芯轴、调整螺钉、密封圈、活塞、复位弹簧、回转座；钢球保持架位于连接套上部，二者皆位于锥座内，球头芯轴与钢球保持架内的钢球接触，机床动顶尖穿过连接套、钢球保持架插入球头芯轴；

锥座为回转体结构，锥座内壁上部径向沿圆周均布两个以上的泄液孔A、中部设有2～3个密封圈环、下部径向沿圆周均布四个以上调整用紧定螺纹孔；锥座底座平台沿圆周均布三个以上的沉头孔和三个以上的复位弹簧限位台；锥座上端内孔设有内锥面；锥座通过连接螺钉B与回转座固定，上端的内锥面通过钢球施力给球头芯轴，实现球头芯轴的夹紧；

连接套为中空倒T型回转体，回转体底座平台上沿圆周均布三个以上连接孔、与连接孔交替均布设置的数量等同于连接孔的弹簧孔；连接套外壁下部沿圆周均匀布置与连接孔位置相应的倒锥面；连接套壁面上部沿圆周均匀布置两个以上的泄液孔B；连接套内壁顶部至泄液孔B上方开设连接内螺纹；连接套顶部为止推面；连接套通过连接螺钉A穿过连接孔与活塞连接；复位弹簧穿过连接套的弹簧孔并限位在锥座的复位弹簧限位台和活塞之间；