CN101315104B - 液压涨紧套和液压涨紧轴 - Google Patents

Abstract

本发明为一种液压涨紧夹具，其提供了三种液压涨紧套和两种液压涨紧轴，所述的液压涨紧套包括内套、外套和压力调整结构，还包括辅助扭矩传递套以及压环；所述的液压涨紧轴包括内套、外套和压力调整结构，所述压力调整结构为密封垫和圆柱销的组合或弹性工作件，从而实现机械加工中达到迅速安装提高加工精度的目的。

Description

液压涨紧套和液压涨紧轴

技术领域

本发明涉及的是一种夹具，特别涉及的是一种利用液压涨紧原理实现的机械夹具。

背景技术

在现在的机械工程加工中，轴与孔的连接是司空见惯的，但是这种轴与孔的连接的精度直接影响到零件加工的效率和精度，同时对刀具和设备的磨损也具有重大的影响。

以刀具加工的应用为例，在理想情况下，刀具的所有齿都应参与切削，从而实现全齿均衡切削，在这种工作状态下，加工零件的精度最高、表面粗糙度最小，设备和刀具的磨损最低。但是实际情况主要有以下四个方面的因素制约了这种均衡切削：

1、设备主轴的旋转精度；

2、刀具的制造精度；

3、各种原因(设备的震动、设备的刚性、动平衡等)引起的刀具震动；

4、最为突出的是刀具与设备主轴的连接方式和精度。

一般情况下，由于刀具轴孔与主轴存在配合公差，由此造成二者之间的间隙通常在0.05mm左右，另一种情况是，由于刀具轴孔与主轴的连接不合理，造成刀具装夹不正、精度不高，且极易磨损，磨损后装夹精度无法保证。由此两种情形导致刀具在旋转轴上的偏心运动，致使刀具刃口在旋转时产生径向圆跳动，在这种工作状态下加工零件必然造成刀齿的不均衡切削，加工零件的精度无法提高和表面粗糙度无法降低，设备和刀具的磨损加剧。

传统的刀具夹紧采用机械固定的方法，存在四个方面的不足：

1、装夹费时、费力，导致生产效率下降；

2、连接方式不佳，导致刀具不易夹正；

3、夹紧力不均，易造成夹具和刀具的损坏；

4、夹紧力大小的差异，造成夹紧固定效果不同，最终导致批量加工的产品质量不稳定。

为克服上述缺陷，本发明的创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种液压涨紧夹具，用以克服上述技术缺陷，达到迅速安装提高加工精度的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种液压涨紧套，其包括内套和外套，所述的内套轴线上开有轴向的用于连接轴的孔，内套和外套通过焊接连在一起，并自然封闭出一个沿轴向有一定长度的环形油腔，在外套侧缘开有两条油道，油道与环形油腔在内套与外套的焊接体内部是密闭的，所述的两条油道有一条与环形油腔相连通，在所述的外套侧缘开有的一油道的端口处用圆滚珠和一紧固螺钉将所述油道密封，在所述的外套侧缘开有的另一油道内部设置有压力调整结构，工作时，通过改变内部容油空间，从而使液压油产生压力，进行涨紧；所述压力调整结构包括：一密封垫、一圆柱销和一紧固件，所述的密封垫一端面内有圆孔，所述的圆柱销的端面内有螺纹孔，所述的紧固件为圆柱螺栓或紧定螺钉；

较佳的，所述的压力调整结构为弹簧工作件和紧固件，弹簧工作件包括：内连接部、外连接部和两者之间的弹簧调整部，所述的内连接部为圆柱桶状空腔，所述弹簧调整部的两端通过焊接与所述的内连接部、外连接部相固接或是通过一体成型方式结合成一体；

较佳的，所述的内连接部具有外螺纹，所述的外套侧缘开有的油道为阶梯形状，其中有一段阶梯设有内螺纹，与所述的内连接部的外螺纹相对应啮合，在所述的内连接部的一端面通过密封垫顶靠在所述油道台阶上；

较佳的，所述的弹簧工作件设置在的油道为贯通状，所述的弹簧工作件伸入所述油道内部并与所述的油道相焊接，所述的油道的一端口处通过焊接密封；

较佳的，所述的外套上开有用于固定刀具的螺纹孔或沉头通孔及动平衡孔，轴端尾部呈台阶状；

较佳的，所述的外套两条油道夹角设置成45°；

较佳的，还包括一扭矩传递套，所述的扭矩传递套为圆柱体其内具有一截面为花瓣形的内孔，以及与其相邻的截面为圆形的内孔，所述圆形内孔的内径与所述外套的外径相等，通过设置在所述扭矩传递套轴向的螺钉与所述外套固接在一起；

较佳的，还包括一固定刀具的压环，所述压环为圆柱体其内具有一截面为圆形的内孔，其上有沿轴向的螺钉沉孔，所述圆形内孔的内径与所述外套台阶轴的外径相等，通过设置在所述压环轴向的螺钉与所述外套联接来固紧刀具；

其次本发明提供一种液压涨紧轴，其包括外轴和内轴，所述的外轴为台阶状圆柱体，在其轴线上开有油道，所述的油道端口处形成腔体；所述的内轴轴线开有油道，其伸入所述的腔体，且其一端与腔体内壁具有间隙，通过焊接使外轴和内轴共轴固接在一起，形成油腔，在所述外轴的油道出口处设置有圆滚珠和紧固螺钉将其密封；在所述的内轴的油道上设置有压力调整结构，并所述的内轴的油道端口处设置有紧定件，工作时，通过改变内部容油空间，从而使液压油产生压力，进行涨紧；所述的压力调整结构包括：一密封垫和一圆柱销，所述的密封垫一端面内有圆孔，所述的圆柱销的端面内有螺纹孔；

较佳的，所述的压力调整结构为弹簧工作件，所述的弹簧工作件包括：内连接部、外连接部和两者之间的弹簧调整部，所述的内连接部为圆柱桶状空腔，所述的弹簧调整部的两端通过焊接与所述的内连接部、外连接部相固接或是通过一体成型方式结合成一体，所述的内连接部通过焊接与所述的内轴的油道端相固接。

本发明的优点(以在刀具上的应用为例)：

1、结构合理，夹紧精度和重复性高，安全可靠；

2、设备主轴、液压涨紧套和刀具的磨损极低，可长期保持装夹精度；

3、刀具装拆方便，缩短了换刀和停机的时间，提高了生产效率；

4、消除了配合间隙，提高了同轴度；

5、刀具震动减小，设备的使用寿命延长；

6、刀具的使用寿命延长；

7、零件的加工精度提高，表面粗糙度降低。

附图说明

图1为本发明液压涨紧套的使用状态的主视图；

图2A、图2B为本发明液压涨紧套的结构主剖视图以及侧视图；

图3A、图3B为本发明液压涨紧套外套主剖视图以及侧剖视图；

图4为本发明液压涨紧套的内套侧剖视图；

图5A、图5B为本发明液压涨紧套内外套焊接后的主剖视图以及侧剖视图；

图6A、图6B为本发明液压涨紧套较佳实施例一的主剖视图以及侧剖视图；

图7为本发明液压涨紧套密封垫剖视图；

图8为本发明液压涨紧套圆柱销剖视图；

图9A、图9B为本发明液压涨紧套较佳实施例二的主剖视图以及侧剖视图；

图10A、图10B为本发明液压涨紧套较佳实施例三的主剖视图以及侧剖视图；

图11A、图11B为本发明液压涨紧套的扭矩传递套的主剖视图以及侧视图；

图12A、图12B为本发明液压涨紧套的压环的主剖视图以及侧视图；

图13为本发明液压涨紧轴较佳实施例一侧剖视图；

图14为本发明液压涨紧轴较佳实施例二侧剖视图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本发明液压涨紧套的使用状态的主视图，其包括设备主轴7、液压涨紧套1、刀具2、过渡套4、压环5，所述的液压涨 紧套1套设在所述的设备主轴7上通过压环5和螺钉来实现，所述的刀具2套设在所述液压涨紧套1的外缘上，并通过过渡套4以及压环螺钉将刀具2顶靠在所述的液压涨紧套1外套的台阶上，通过液压涨紧的作用使液压涨紧套连接的主轴7和刀具2实现无间隙配合。

请参阅图2A、图2B所示，其分别为本发明液压涨紧套的结构主剖视图和侧视图，通过侧视图很清楚的发现一花瓣形结构以及在其周围排布的螺孔；通过主剖视图，可知所述的液压涨紧套主要包括：内套12、外套11、内部的压力调整结构以及紧固件(图中未视)，当然还应包括一些辅助的结构如扭矩传递套以及压环。

请参阅图3A、图3B所示，其为本发明液压涨紧套外套主剖视图以及侧剖视图；所述的外套11为圆柱台阶状，其沿轴线方向设有轴孔用来连接所述的内套12，在所述的外套11上开有环形槽111、112，在所述的台阶的侧缘开有两条油路，所述的油路为直线形，所述的油路没有贯通所述外套台阶的外缘，且两条油路的夹角为45度。

请参阅图4所示，其为本发明液压涨紧套的内套侧剖视图；所述的内套为圆柱状，其沿轴线设有用来与所述设备主轴7相套接的孔，在所述的内套12的外缘开有环形槽121、122，以达到在液压涨紧套工作时，内壁向内均匀扩张的目的，其与所述的外套11的工作腔开有的环形槽111、112相对应。

请参阅图5A、图5B所示，其分别为本发明液压涨紧套内外套焊接后的主剖视图以及侧剖视图；将所述的内套12置入所述的外套11的内部，通过焊接13将两者固定连接在一起，从而在两者之间形成密闭的油腔14，所述的高压油就在其中，通过所述外套侧缘的油路实现进油出油。

请参阅图6A、图6B所示，其分别为本发明液压涨紧套较佳实施例一的主剖视图以及侧剖视图；将上述焊接后的涨紧套的外套11一条油道的一端通过圆滚珠11以及一个螺钉172密封紧固好，在另一套油道里安装相应压力调整结构，所述的压力调整结构包括密封垫151以及圆柱152塞。

请参阅图7所示，其为本发明液压涨紧套密封垫剖视图；所述的密封垫151在靠近所述油路的端面内有圆孔1511，该圆孔1511的作用为：在工作时，液压油对该孔产生压力，使密封垫151向外膨胀，起可靠的密封 作用。

请参阅图8所示，其为本发明液压涨紧套圆柱销剖视图；所述的圆柱销152在靠近所述螺钉密封件的端面内有螺纹孔1521，所述螺纹孔1521的作用为：在拆卸时拧入螺钉，便于拔出。

请参阅图9A、图9B所示，其分别为本发明液压涨紧套较佳实施例二的主剖视图以及侧剖视图；其与上述较佳实施例的区别在于，所述的液压调整结构为一弹簧工作件，所述的弹簧工作件包括：内连接部161、外连接部163和两者之间的弹簧调整部162，所述的内连接部161为圆柱桶状空腔，所述弹簧调整部162的两端通过焊接与所述的内连接部161、外连接部163相固接或是通过一体成型方式结合成一体；所述的内连接部161具有外螺纹，所述的外套11侧缘开有的油道为阶梯形状，其中有一段阶梯设有内螺纹，与所述的内连接部161的外螺纹相对应啮合，在所述的内连接部的一端面通过密封垫19顶靠在所述油道台阶上；从液压油密封原理的角度上将，是将动密封改为静密封。从技术可靠性上讲，静密封高于动密封，本实施例的关键就是在于引入了弹簧工作件从而实现了从动密封到静密封的转换：先在外套11的孔内装入密封垫19，通过拧紧弹簧工作件达到密封目的，工作时，拧紧螺钉压缩环状弹簧，从而使液压油产生压力，达到涨紧的目的。

请参阅图10A、图10B所示，其分别为本发明液压涨紧套较佳实施例三的主剖视图以及侧剖视图；其与所述的实施例二的区别在于，所述的弹簧工作件设置在的油道为贯通状，所述的弹簧工作件伸入所述油道内部并与所述的油道相焊接，所述的油道的开放的一端口处通过焊接密封9；但是事实上不论弹簧工作件的连接方式如何，弹簧工作件的引入都彻底解决了动密封工作可靠性不高的问题。

作为夹具其与其它如刀具等相应的工件相结合的时候，必然需要相应的辅助结构，如本发明所涉及的为扭矩传递套3以及压环5，当然还包括像圆柱螺栓或紧定螺钉一样的紧固件。

请参阅图11A、图11B所示，其分别为本发明液压涨紧套的扭矩传递套的主剖视图以及侧视图，所述的扭矩传递套3为圆柱体其内具有一截面为花瓣形的内孔31，以及与其相邻的截面为圆形的内孔，所述圆形内孔的 内径与所述外套11的外径相等，通过设置在所述扭矩传递套3轴向的螺钉与所述外套11固接在一起；同时请参阅图12A、图12B所示，其分别为本发明液压涨紧套的压环的主剖视图以及侧视图；所述压环5为圆柱体其内具有一截面为圆形的内孔，其上有沿轴向的螺钉沉孔，所述圆形内孔的内径与所述外套11台阶轴的外径相等，通过设置在所述压环5轴向的螺钉与所述外套11联接来固紧刀具2；

经过上述结构的组合，突出体现了本发明所述夹具的结构紧凑，加工方便的优势。扭矩传递套3与液压涨紧套1采用分体的安装方式，可分别加工，节省生产周期，另外由于扭矩传递套3的单独加工，使用的设备相对简单，可节约加工成本。扭矩传递套3与液压涨紧套1的连接方式，采用液压涨紧套1的外径与扭矩传递套3的内孔的配合方式，以螺钉的紧固来实现，该连接方式既保证了同轴度又实现了加工便捷。压环5与液压涨紧套1的配合结构紧凑，极大的减小了压环5的外径尺寸，使过渡套4的外径尺寸相应减小，以达到减轻重量和节约材料的目的。

另一方面本发明还提供了一种液压涨紧轴，请参阅图13所示，其为本发明液压涨紧轴较佳实施例一侧剖视图；其包括外轴11和内轴12以及内部设置的压力调整结构，所述的外轴11为台阶状圆柱体，在其轴线上开有油道，所述的油道端口处形成腔体；所述的内轴12轴线开有油道，其伸入所述的腔体，且其一端与腔体内壁具有间隙，通过焊接使外轴11和内轴12共轴固接在一起，形成油腔，在所述外轴的油道出口处设置有圆滚珠171和紧固螺钉172将其密封；在所述的内轴12的油道上设置有压力调整结构，并所述的内轴12的油道端口处设置有紧定件，工作时，通过改变内部容油空间，从而使液压油产生压力，进行涨紧；所述的压力调整结构如图6B中的调整结构，其包括：一密封垫151和一圆柱销152，所述的密封垫151一端面内有圆孔1511，所述的圆柱销152的端面内有螺纹孔1521；上述的密封垫和圆柱销结构如图7、图8所示。

请参阅图14所示，其为本发明液压涨紧轴较佳实施例二侧剖视图，其与上述液压涨紧轴的区别在于，其所用的压力调整结构为弹簧工作件，所述的弹簧工作件包括：内连接部161、外连接部163和两者之间的弹簧调整部162，所述的内连接部161为圆柱桶状空腔，所述的弹簧调整部162 的两端通过焊接与所述的内连接部161、外连接部163相固接或是通过一体成型方式结合成一体，所述的内连接部161通过焊接与所述的内轴12的油道端相固接。

上述实施例中的液压涨紧夹具的使用过程为：充油前在具有压力调整结构的油道的端口B拧入充油管，液压油自该口进入，工作腔充满后，从由圆滚珠和螺钉密封的油道一端口C溢出，然后由圆滚珠通过螺钉紧固后实现静密封，B端口内有压力调整结构实现动密封；该结构密封可靠、工作稳定。在其上的螺纹孔有双层作用，既扭矩传递套3又连接刀具2。

该结构的工作原理为：在工作腔和油路充满液压油的状态下，拧紧螺钉推动压力调整结构在油路中运动，由于空腔和油路都出于密闭状态，压力通过液压油经过油路传导到空腔的内外壁，使内外壁产生弹性变形，外壁向外扩张，内壁向内收缩，若此时液压涨紧套处于工作状态，结果是内壁抱紧设备的主轴，外壁挤紧刀具的内孔，达到既保持了设备主轴与刀具内孔的同轴度，且连接可靠、无磨损，使刀具保持良好稳定性的目的。若需拆卸刀具，则松开螺钉，内外壁产生回弹，恢复原状，此时刀具可以拆卸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压涨紧套，其包括内套和外套，所述的内套轴线上开有轴向的用于连接轴的孔，内套和外套通过焊接连在一起，并自然封闭出一个沿轴向有一定长度的环形油腔，在外套侧缘开有2条油道，油道与环形油腔在内套与外套的焊接体内部是密闭的，所述的2条油道有一条与环形油腔相连通，其特征在于，在所述的外套侧缘开有的一油道的端口处用圆滚珠和一紧固螺钉将所述油道密封，在所述的外套侧缘开有的另一油道内部设置有压力调整结构，工作时，通过改变内部容油空间，从而使液压油产生压力，进行涨紧；所述压力调整结构包括：一密封垫、一圆柱销和一紧固件，所述的密封垫一端面内有圆孔，所述的圆柱销的端面内有螺纹孔，所述的紧固件为圆柱螺栓或紧定螺钉。

2.根据权利要求1所述的液压涨紧套，其特征在于，所述的压力调整结构为弹簧工作件和紧固件，弹簧工作件包括：内连接部、外连接部和两者之间的弹簧调整部，所述的内连接部为圆柱桶状空腔，所述弹簧调整部的两端通过焊接与所述的内连接部、外连接部相固接或是通过一体成型方式结合成一体。

3.根据权利要求2所述的液压涨紧套，其特征在于，所述的内连接部具有外螺纹，所述的外套侧缘开有的油道为阶梯形状，其中有一段阶梯设有内螺纹，与所述的内连接部的外螺纹相对应啮合，在所述的内连接部的一端面通过密封垫顶靠在所述油道台阶上。

4.根据权利要求2所述的液压涨紧套，其特征在于，所述的弹簧工作件设置在的油道为贯通状，所述的弹簧工作件伸入所述油道内部并与所述的油道相焊接，所述的油道的一端口处通过焊接密封。

5.根据权利要求1所述的液压涨紧套，其特征在于，所述的外套上开有用于固定刀具的螺纹孔或沉头通孔及动平衡孔，轴端尾部呈台阶状。

6.根据权利要求1所述的液压涨紧套，其特征在于，所述的外套2条油道夹角设置成45°。

7.根据权利要求1所述的液压涨紧套，其特征在于，还包括一扭矩传递套，所述的扭矩传递套为圆柱体其内具有一截面为花瓣形的内孔，以及与其相邻的截面为圆形的内孔，所述圆形内孔的内径与所述外套的外径相等，通过设置在所述扭矩传递套轴向的螺钉与所述外套固接在一起。

8.根据权利要求1所述的液压涨紧套，其特征在于，还包括一固定刀具的压环，所述压环为圆柱体其内具有一截面为圆形的内孔，其上有沿轴向的螺钉沉孔，所述圆形内孔的内径与所述外套台阶轴的外径相等，通过设置在所述压环轴向的螺钉与所述外套联接来固紧刀具。

9.一种液压涨紧轴，其特征在于，其包括外轴和内轴，所述的外轴为台阶状圆柱体，在其轴线上开有油道，所述的油道端口处形成腔体；所述的内轴轴线开有油道，其伸入所述的腔体，且其一端与腔体内壁具有间隙，通过焊接使外轴和内轴共轴固接在一起，形成油腔，在所述外轴的油道出口处设置有圆滚珠和紧固螺钉将其密封；在所述的内轴的油道上设置有压力调整结构，并所述的内轴的油道端口处设置有紧定件，工作时，通过改变内部容油空间，从而使液压油产生压力，进行涨紧；所述的压力调整结构包括：一密封垫和一圆柱销，所述的密封垫一端面内有圆孔，所述的圆柱销的端面内有螺纹孔。

10.根据权利要求9所述的液压涨紧轴，其特征在于，所述的压力调整结构为弹簧工作件，所述的弹簧工作件包括：内连接部、外连接部和两者之间的弹簧调整部，所述的内连接部为圆柱桶状空腔，所述的弹簧调整部的两端通过焊接与所述的内连接部、外连接部相固接或是通过一体成型方式结合成一体，所述的内连接部通过焊接与所述的内轴的油道端相固接。

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