组合芯轴

本发明的组合芯轴是一种以内孔定位和胀紧加工套类零件外圆的新型组合夹具，是由特制圆盘、滑动爪、导柱轴、锥轴和卡爪，普通原件是定位键、调节螺帽、支承块、垫片、压缩弹簧和键等调整件，用螺钉、平键和平口螺钉连接组装而成的可调芯轴。搬动调节螺母可使锥轴作轴向移动，在锥面的作用下推动三个滑动爪，同时作可胀可缩的径向移动，从而起到微调整的作用。本发明的芯轴装卸方便，调整容易，并能消除芯轴与待加工套件间配合间隙，保证套件内外形面达到高同轴度要求。

在国内外机械行业中，套类零件的外圆车削和磨削，采用芯轴的形式是多种多样的，以贵州人民出版社1983年出版的，由贵州工学院机械制造工艺教研室编著的《机床夹具结构图册》中介绍的。但是这些芯轴都是专用的，即加工一种规格的套类零件就需要用一种规格的芯轴，套件不同，芯轴规格有变化，由于芯轴主要零件不能通用，就要随套件规格新制造芯轴。因为普通芯轴具有专用性，从而带来下述两方面的弊病。

1.生产准备周期长

若要生产一种规格的套类零件，就得准备一种专用的普通芯轴。根据普通芯轴的大小和复杂程度不同，其制造周期约为1～6个月。对一些单件，小批量或机修性质的企业，往往因准备周期长而延误生 产或降低产品质量。

2.消耗大

由于一种普通芯轴只适用于一种套类零件，对多品种企业，芯轴的消耗量是巨大的，对产品轮番生产的工厂，为保管芯轴还需要设置相应面积的专用芯轴工具的库房;对修配性质的工厂，往往有的芯轴只使用一次就丢弃，造成很大浪费。

本发明的组合芯轴，改革了目前使用的专用芯轴，在一般工厂的组合夹具站（室）配备本发明提供的特制原件，就可以组装出不同规格的芯轴，因此，组合芯轴具备组合夹具的一切优点，成功地解决了普通芯轴存在的上述弊病。采用组合芯轴，不要求用普通芯轴那样，在套类零件投产前几个月就制造芯轴，只要在要车削或磨削套件外圆工序的前几天，通知组合夹具站（室），只需几个小时就可组装出适用的组合芯轴;从而大大地缩短了生产准备周期。又由于组合夹具原件的精度、硬度高，保证了使用寿命长，一般情况下该原件可以重复使用15年，一般工厂只要准备少量原件，就可以满足应用芯轴量大的要求，从而大大地降低了芯轴的消耗，同时也无需配备专用芯轴工具库。此外，组合芯轴还具有可胀芯轴的特点，装卸方便和保证较高精度的定位，因此，本发明的组合芯轴是目前世界上最先进的一种芯轴。

本发明采用以下特殊制造的专用原件：

1.圆盘

用合金钢圆锻坯制造，热处理渗碳淬火，硬度达到HRC58～62。圆盘是组合芯轴的基础原件，其上配置有供圆锥轴滑动用的导轨圆柱
孔，供滑动爪移动的T形槽，安装连接螺栓用的长圆孔，安装导柱轴和弹簧的相应部位。导柱轴孔直径为13～26毫米，要求导柱轴孔和圆盘工作端面与圆盘轴线垂直度为0.008～0.025毫米，圆盘轴线与方孔轴线对称度为0.005～0.015毫米，圆盘上螺丝孔为M12～M24，均匀分布，圆盘上所有工作面的光洁度为 5～ 9。其制造流程为：锻-粗车-调质-半精车-插槽-铣T形槽、滑动槽及方孔-钻孔及攻丝-淬火-精磨导向孔及槽-研磨导柱轴孔。

2.滑动爪

用合金钢锻坯制造，经热处理渗碳淬火，硬度达到HRC58～62。滑动爪是组合芯轴的主要原件，滑动爪上的两斜面和导柱轴孔为滑动的导向面，要求它们之间的平行度为0.005～0.015毫米，滑动爪上安装支承块的支承面，为了保证上述要求及组装芯轴时三 爪同步胀缩，要求三爪侧面的垂直度为0.02～0.03毫米，爪成付制造，工艺流程为：锻坯-粗侧面-铣槽-钻孔及攻丝-用专用工装成付车锥面-渗碳淬火-精磨槽及工作侧面一用专用工装研磨锥面。

3.锥轴

用合金钢圆锻坯制造，热处理淬火达到HRC48～54，要求锥面的锥度约为1∶10，误差为50，锥面与圆柱面相对两中心孔的径向跳动为0.005～0.015毫米，两顶针孔研磨至表面光洁度为 7～ 9。

此外，还有用合金钢制造的卡爪和导柱轴。

组合芯轴的组装及调整顺序如下：

首先把三个滑动爪装在圆盘上，对准相应方孔，再在圆盘的导 柱轴孔内装上压缩弹簧和导柱轴，然后把装好导向平键的锥轴装进圆盘，安上调节螺母，这样就形成芯轴的主体。根据套类零件的孔径，在滑动爪的支承面上装置需要尺寸的调整垫片及垫块，在垫块的外面再装上卡爪，用定位键定位及螺钉连成一体，即组成本发明的组合芯轴。要求三个卡爪形成的外圆直径比套件孔径小0.5～1毫米。调整时，利用锥轴上的尖孔，架在测量平台的两个顶尖上，用千分表精调卡爪的径向尺寸，使其形成的直径等于套件孔径，同时保证径向跳动值为0.003～0.012毫米。

根据套类零件的内外圆大小、组合芯轴的使用形式有二种：当套件长度小于200毫米，长度与直径比小于三，用一个组合芯轴，靠卡爪胀紧和定位加工套类。当套件长度大于200毫米，用两个组合芯轴，并用螺栓和螺帽连接。此外，还要注意当工作外径小于圆盘直径时，应在圆盘的T形槽上安装三付平面螺母、垫圈和螺钉组成的定位件，使套件离开圆盘端面一个加工的越程槽距离，以方便刀具或砂轮的退出。

本发明的组合芯轴工作直径为40～1500毫米，长度为20～6000毫米。

附图1    用一个组合芯轴加工套件的装配图

附图2    用1的侧视图

附图3    用螺栓连接两个组合芯轴加工套件的装配用

附图4    图3的A-A剖视图

本发明的组合芯轴进一步用附图1～4进行说明。

本发明组合芯轴的安装顺序，首先以附图1～2的方式加工套件长度小于200毫米的。先把三个滑动爪（11）对准圆盘（15）上相应方孔，按要求装在圆盘上，接着在圆盘（15）的导柱轴孔内装上压缩弹簧（12）和导柱轴（13），然后把带有导向平键（14）的锥轴（6）装进圆盘（15）里，在锥轴（6）端头螺扣上装上调节螺母（16）及锁紧螺钉（17），形成芯轴的主体。再根据加工套件的内径，可在滑动爪（11）的支承面上，装上适当的调整垫片（1）及支承块（7），在支承块（7）外面装上卡爪（10），用平口螺钉（2）固定定位键（8）限位及螺钉（9）连成一体，即装成一个组合芯轴。

要求三个卡爪形成的外圆直径要比加工的套件内径小0.5～1毫米。检查组合芯轴中锥轴（6）两端的中心孔，用千分表精调卡爪的径向尺寸，使卡爪形成的外径比要加工的套件小一毫米的微调范围，同时保证径向跳动值，然后把要加工的套件（5）装在组合芯轴上，靠调整锥轴（6）的轴向移动，使卡爪（10）胀开，把套件（5）与卡爪（10）胀紧成一体，即可进行加工。

当套件（5）外径小于圆盘（15）直径时，在圆盘（15）的T形槽上安装三组由平面螺母、垫圈和螺钉组成的定位装置。首先将螺钉（20）穿入圆盘（15）的T形槽内，装上适当厚度的垫圈（19），用平面螺母（18）固紧在圆盘上，让要加工套件端面靠在平面螺母上定位，使套件离开圆盘端面一个加工的越程槽距离。

当套件长度大于200毫米时，用附图3～4的方式进行加工。

先按附图1～2的组装程序装配好两个组合芯轴，然后将不同长度的螺栓（4）与螺帽（3）连接在一起，把装好的螺栓先穿进一个组合芯轴的圆盘（15）螺丝孔内，再将组合芯轴连同螺栓装进套件（5）一端的内孔里，另一组合芯轴按对称的方式装配，并将圆盘（15）的光孔对准螺栓（4）装进套件另一端的内孔里，再用圆盘（15）上螺母（21）锁紧。连接螺栓共有三组，三组都装好后即可上机床加工。

本发明的组合芯轴可加工套件内径为40～1500毫米，外径为60～2000毫米，长度为20～6000毫米。本发明的组合芯轴具有组合夹具的一切特点，预计一般工厂采用本发明后，每年可节省一万元左右，即一年内可以收回投资。现在全国约有1000个组合夹具站（室），若80%的站（室）配备组合芯轴原件，每年可创造近千万元的经济效益。

实践证明，采用本组合芯轴可保证中华人民共和国《形位公差GB1182-80》规定的6～7级形位精度要求。