一种磨削阶台孔薄壁钢制零件外径的夹具的制作方法

1.本实用新型属于机械加工领域，具体涉及一种磨削阶台孔薄壁钢制零件外径的夹具。


背景技术：

2.目前，针对阶台孔薄壁钢制零件外径的磨削加工方法，一般都是先机加至外径至预留磨削尺寸后，通过三爪自定心夹盘内撑起待磨削零件，磨削外径至成品尺寸。在夹爪夹紧力作用下薄壁零件会产生不可逆形变，最终导致工件超差报废，无法使用。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种磨削阶台孔薄壁钢制零件外径的夹具，要解决的技术问题是：解决薄壁钢制零件磨削外径时用通用工装夹紧时，因阶台孔薄壁钢制零件太薄而造成的不可逆形变的问题。
4.为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种磨削阶台孔薄壁钢制零件外径的夹具，其特征在于：包括永磁铁内套筒3、2个内部固定方形永磁铁4、可旋转方形永磁铁9、外磨支撑夹瓦11、楔形支撑块、调整杆21； 2个内部固定方形永磁铁4安装在永磁铁内套筒3中；可旋转方形永磁铁9 通过旋转轴安装在永磁铁内套筒3内；外磨支撑夹瓦11与永磁铁内套筒3 靠近可旋转方形永磁铁的一端固定连接；待加工外径的阶台孔薄壁钢制零件1套在外磨支撑夹瓦11上；外磨支撑夹瓦11上设有多个凹槽，用于放置楔形支撑块，调整杆21为变截面结构，旋入外磨支撑夹瓦11内，调整杆与楔形支撑块配合使楔形支撑块向外延伸支撑起待加工的阶台孔薄壁钢制零件。
5.旋转轴包括上部方形旋转轴6、中部方形旋转轴和下部方形旋转轴10；可旋转方形永磁铁9套在中部方形旋转轴7上并固定；中部方形旋转轴7 两端方槽内分别安装有下部方形旋转轴10和上部方形旋转轴6。
6.下部方形旋转轴10和上部方形旋转轴6设置在永磁铁内套筒上，固定铁片5固定在永磁铁内套筒3上，对上部方形旋转轴6进行限位。
7.通过旋转上部方形旋转轴，改变可旋转方形永磁铁9的磁极方向。
8.当处于停止工作或卸载状态时，可旋转方形永磁铁9与2个内部固定方形永磁铁4组成了磁路的闭合回路，对物体不会产生吸力。
9.固定铁片5上设有开或合的位置。
10.永磁铁内套筒3另一端固定有中心轴17，中心轴17放入本体12中，并将多个径向调整螺钉13穿过本体旋入中心轴17的方形槽中固定，
11.中心轴17的方形槽与径向调整螺钉的定位轴直径尺寸之间的间隙为 0.02～0.03mm，所述楔形支撑块为软橡胶楔形支撑块。
12.马蹄防屑圈15嵌入本体12端面与中心轴17之间。
13.本体12与法兰盘18连接在一起，法兰盘18与磨床主动轴连接固定。
14.有益效果：本实用新型保证了对精密阶台孔薄壁钢制零件的磨削加工精度，在装夹阶段，通过采取创新设计的夹具，实现了对精密阶台孔薄壁钢制零件的中心对准调整及定位夹紧，解决了对产品生产中精密阶台孔薄壁钢制零件在磨削加工时因夹具夹紧时造成的变形所导致的零部件报废的问题。可以磨削加工大于等于1mm壁厚的精密阶台孔薄壁钢制零件，尺寸公差在0.05mm以内，形状和位置公差也能保证在0.05mm以内，本实用新型适用于各种精密阶台孔薄壁钢制零件的加工，其定位精度高、操作简单、装卸工件方便，轴向夹紧力靠永磁铁牢固吸附在工作面上，径向上的夹紧力可均匀作用在装夹工件上且夹紧力可根据不同情况在一定范围内进行调整。加工范围广泛，适用性强。
附图说明
15.图1——安装好的永磁铁吸附装置和外磨支撑夹瓦工装的示意图
16.图2——图1的a-a、b-b剖视图
17.图3——外磨支撑夹瓦的c-c、d-d剖视图
18.图4——永磁铁吸附工装与4项可调整工装组合示意图
19.图5——图4的e-e剖视图
20.图6——工装与磨床连接固定示意图
21.图7——完成待加工零件外径磨削装夹示意图
22.图8——图7的f-f、g-g剖视图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
24.本实用新型提出的一种磨削阶台孔薄壁钢制零件外径的夹具，包括：永磁铁内套筒3、2个内部固定方形永磁铁4、固定铁片5、上部方形旋转轴6、中部方形旋转轴7、固定圈8、可旋转方形永磁铁9、下部方形旋转轴10、外磨支撑夹瓦11、本体12、4个径向调整螺钉13、密封片14、马蹄防屑圈15、 4个轴向紧固螺钉16、中心轴17、法兰盘18、4个紧固螺钉19、6个软橡胶楔形支撑块20、调整杆21；
25.每班开始对零件加工前，需对设备进行预热，使设备空转半个小时以上，达到设备最佳稳定状态后再开始加工。根据零件加工的精度要求，在加工前检查设备主轴的径向跳动和轴向窜动情况，以满足加工精度的要求。
26.使用时，第一步组装永磁铁吸附工装，如图1～3所示。
27.将2个内部固定方形永磁铁4安装在永磁铁内套筒3中；将下部方形旋转轴10放入永磁铁内套筒3中，将可旋转方形永磁铁9套在中部方形旋转轴7 上，并用固定圈8拧紧牢固；将上部方形旋转轴6放入永磁铁内套筒3中并提起，把上一步组装好可旋转方形永磁铁9的中部方形旋转轴7安装在下部方形旋转轴10的方槽内；松开上部方形旋转轴6，使其固定在中部方形旋转轴7上端的方槽内；用沉头螺钉将固定铁片5固定在永磁铁内套筒3上；将外磨支撑夹瓦11通过螺纹与永磁铁内套筒3靠近可旋转方形永磁铁的一端固定好；用专用扳手把上部方形旋转轴6旋转180
°
，使其指针旋转到固定铁片5 上所对应的“开”的位置上，此时永磁铁吸附工装处于停止工作或卸载状态，磁力线不会到达永磁铁吸附工装的工作面，
就在永磁铁吸附工装内部，可旋转方形永磁铁9与2个内部固定方形永磁铁4组成了磁路的闭合回路，几乎没有磁力线从永磁铁吸附工装的工作面上泄漏出去，所以对物体不会产生吸力。
28.第二步将组装好的永磁铁吸附工装与4项可调整工装组合，如图4～5 所示。将中心轴17与永磁铁内套筒3另一端通过4个轴向紧固螺钉16连接在一起；中心轴17放入本体12中，并将4个径向调整螺钉13穿过本体旋入中心轴17的方形槽中固定，方槽与径向调整螺钉定位轴直径尺寸之间的间隙为 0.02～0.03mm；马蹄防屑圈15嵌入本体12端面与中心轴17之间，用沉头螺钉将密封片14固定在本体12和中心轴17上，确保马蹄防屑圈15在机加旋转过程中不会脱离；
29.第三步将工装与磨床连接固定，如图6所示。将本体12通过4个紧固螺钉19与法兰盘18连接在一起，法兰盘18与磨床主动轴连接固定。外磨支撑夹瓦11在组装完成后，在使用的磨床上自磨夹具底面，保证底面与磨床主轴的垂直度。
30.第四步安装待加工外径的阶台孔薄壁钢制零件1，如图7所示。a、将调整杆21旋入外磨支撑夹瓦11内；将6个软橡胶楔形支撑块20放入外磨支撑夹瓦11的6个凹槽内；将待加工外径的阶台孔薄壁钢制零件1套在外磨支撑夹瓦11上；用专用扳手把上部方形旋转轴6旋转180
°
，使其指针旋转到固定铁片5上所对应的“合”的位置上，此时可旋转方形永磁铁9的磁极方形将发生改变，磁力线从磁体的n极出来，通过磁力线传输的软磁材料，再经过待加工的阶台孔薄壁钢制零件1，最后回到磁体的s极，最终构成一个磁性闭合回路，这样就能把待加工的阶台孔薄壁钢制零件1牢牢的吸附在工装上；将调整杆21通过螺纹深入到外磨支撑夹瓦11的内部，使6个软橡胶楔形支撑块20向外延伸，在内部支撑起待加工的阶台孔薄壁钢制零件1；
31.加工过程中零件的专用工装保证了零件和夹具的定位、压紧面的平面度、平行度等状态良好，各面清理干净，保证不夹屑，专用工装各组成部分定位、控制压紧力大于磨削力即可，零件装夹不能过紧，避免加工后产生较大的应力变形。
32.加工成品外径的外磨支撑夹瓦11选用高级优质碳素结构钢t8a制成，其淬火后的硬度可达到hrc50～55，壁厚达到20mm，能够保证其强度要求，加工成品外径的外磨支撑夹瓦11经粗车、淬火、精车、磨削等多道工序反复加工，保证其内外径同轴度小于0.01mm，外磨支撑夹瓦11的尺寸与已完成内、外径精加工的精密薄壁钢制零件的外径间隙为0.05～0.10mm，保证在外径精加工时的成品尺寸，表面粗糙度达到ra0.8，能够保证反复装夹拆卸后的精度，满足生产加工要求。
33.中心轴17选用高级优质碳素结构钢t8a制成，其淬火后的硬度可达到 hrc50～55，中心轴17经粗车、淬火、精车、立铣、磨削等多道工序反复加工，保证其内外径同轴度小于0.01mm，中心轴17与径向调整螺钉13所配合的方形凹槽面的间隙为0.02～0.04mm，可保证中心轴在加工过程中的稳定性。
34.为了防止待加工工件在夹紧过程中因夹紧力过大导致的变形，设计使用一种轴向用永磁铁吸附，径向通过楔形块支撑装置。为了便于待加工外径的阶台孔薄壁钢制零件1的找正，保证工件的同轴度，用磁力表找正时，同轴度误差过大，待加工外径的阶台孔薄壁钢制零件1达不到同轴度小于 0.03mm的要求，这时就可通过调整4个径向螺钉13，来找正待加工外径的阶台孔薄壁钢制零件1的同轴度，保证误差小于0.05mm，之后锁紧4个径向调整螺
钉13，完成装夹。
35.本实用新型在轴向上通过永磁铁将阶台孔薄壁钢制零件牢固的吸附在专用工装上。磨削外径时，安装外径专用夹具，内撑待磨削零件的内孔；这样就可以最大限度的消除因径向夹紧时引起的薄壁钢制零件的变形。
36.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。