本实用新型涉及一种夹具，具体涉及一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，属于齿轮加工工装领域。
背景技术：
内花键齿轮是指内孔采用渐开线齿面花键与传动轴外花键齿面定位连接的传动齿轮，在对这种内花键齿轮进行磨齿加工时，设计上要求采用内花键齿侧定心，但要制造一种与内花键齿面接触的外花键定位夹具，其精度要求高，加工难度很大，且外花键定位胀套与工件内花齿面为面接触，易受自身及工件内花键的变形影响，实际能达到的定位精度难以控制，所以目前这种采用外花键胀套的定位方法应用已不多见。
现有技术通常采用将定位基准转换为内花键齿顶圆（即花键孔小径）来定位加工，这样就需要对热前内花键大径、小径与键侧加工提出很高的同轴度要求，增大了花键加工费用和加工难度，但受热处理变形影响，热后花键大径、小径与键侧的同轴度变化较大。所以一般为磨齿前增加一道磨花键内孔（即花键小径）工序，磨内孔时要求手工找正花键节圆来定心，手工找正效率低，且有较大的不确定性。此法难以消除基准的不重合误差，势必影响最终的产品质量。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是：对于一种已经具有内花键的工件要通过对工件外周磨齿加工成具有内花键的齿轮时，按设计精度，现有技术难以对内花键齿顶圆（即内花键小径圆）的设计轴心线进行找正定位的问题。
针对上述问题，本实用新型提出的技术方案是：
一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，包括芯轴，还包括凸轮和滚柱；所述凸轮套在芯轴上，凸轮外周面具有多个偏心弧面，装夹时，凸轮位于待加工的内花键齿轮的内花键孔内，每一个偏心弧面上均有一个滚柱位于所在偏心弧面与内花键的一个齿槽之间。
进一步地，所述凸轮外周的偏心弧面的一端为离芯轴轴心线近的近心端，另一端为离芯轴轴心线远的远心端；相邻两个偏心弧面之间有一个连接面，连接面的一端与一个偏心弧面的远心端相交，连接面的另一端与一个偏心弧面的近心端相交。
进一步地，所述滚柱为具有轴向通孔的柱状螺旋体。
进一步地，所述定心紧固夹具还包括保持架，保持架上具有套环，套环套装在凸轮上方的芯轴上，套环朝向凸轮的下面设有伸向凸轮外周的串杆，滚柱就套装在串杆上。
进一步地，所述滚柱的轴向通孔的内壁与滚柱外周面之间有间隔空间。
进一步地，所述凸轮外周设置的偏心弧面数量为3或4；所有滚柱的直径相等。
进一步地，对于内花键齿数能够被凸轮外周具有的偏心弧面数整除的待加工齿轮，所述凸轮外周的偏心弧面为等弧度、等弧长设置，且相邻偏心弧面在凸轮外周的周向间隔相等。
进一步地，对于内花键齿数不能被凸轮外周具有的偏心弧面数整除的待加工齿轮，在凸轮外周的偏心弧面中，设有一个非等分偏心弧面；与其他偏心弧面相比，所述非等分偏心弧面能够径向向外多对应一个齿槽或少对应一个齿槽，且当其他偏心弧面有一个位置与对应的花键齿槽之间能够夹紧滚柱时，所述非等分偏心弧面也有一个位置与对应的花键齿槽之间夹紧滚柱。
进一步地，所述凸轮下方的芯轴上套装有定位环，定位环上有径向设置的定位孔一，与定位孔一相对应，在芯轴上设有定位孔二，定位孔二的孔径大于定位孔一的孔径，定位孔二中套有软套，定位孔一和软套内有打入的紧固销。
进一步地，所述芯轴与凸轮一体成型。
本实用新型的优点是：
1、本实用新型采用弧面凸轮芯轴，实现内花键齿侧节圆的无间隙定位，定位面之间的接触是点线接触，能达到很高的精度要求。
2、本实用新型实际运用中，装夹工件方便、快捷，无需手工找正，有效提高加工效率。
3、与采用花键小径定位加工方法相比，减少了一道磨内孔工序，也无需采用复合拉刀，降低了花键拉刀制造成本。
附图说明
图1为所述夹具夹装内花键齿轮后的剖视示意图；
图2为图1的局部示意图；
图3为所述芯轴及与芯轴一体成型的凸轮示意图；
图4为所述凸轮的截面示意图。
图5为内花键齿轮套装在凸轮上后的截面示意图，图中主要示出滚柱位于偏心弧面的近心端与齿槽之间；
图6为内花键齿轮套装在凸轮上后的截面示意图，图中主要示出滚柱位于偏心弧面的远心端与齿槽之间；
图7为具有非等分偏心弧面的凸轮在通过滚柱径向胀紧固定内花键齿轮的截面示意图，图中主要示出偏心弧面径向向外对应内花键7个齿槽，而非等分偏心弧面则径向向外对应内花键8个齿槽；
图8为滚柱套在串杆上的连接面示意图；
图9为所述保持架局部截面示意图；
图10为串杆安装在套环上的截面示意图。
图中：1、芯轴；2、凸轮；21、偏心弧面；211、近心端；212、远心端；23、连接面；24、非等分偏心弧面；3、滚柱；31、通孔；4、保持架；41、套环；42、串杆；5、定位环；51、定位孔一；52、定位孔二；53、软套；54、紧固销；6、压盖；7、十字压架；8、紧固螺母；9、内花键齿轮；91、齿槽。
具体实施方式
为更好的阐述和理解本实用新型，首先对本实用新型的基本结构及应用原理描述如下：
基本结构：如图1、2、4所示，本实用新型所述夹具包括芯轴1，套在芯轴1上的凸轮2，凸轮2外周面具有多个偏心弧面21，凸轮2的下方是套在芯轴1上的定位环5，凸轮2上方有套装在芯轴1上的压盖6，压盖6上方是套装在芯轴1上的十字压架7，十字压架7上方是套装在芯轴1上与芯轴1螺纹配合的紧固螺母。
本实用新型加工对象是具有内花键的内花键齿轮9；
加工任务是对内花键齿轮外周根据设计要求进行磨齿；
加工措施是利用芯轴1上的凸轮2从内花键孔径向向外胀紧固定内花键齿轮9；
要求是被径向向外胀紧固定的内花键齿轮9的内花键孔的轴芯线与芯轴1轴芯线高度重合，才能保证内花键齿轮9的磨齿加工精度。
应用原理：如图1、2、5所示，装夹时，通过内花键孔将内花键齿轮9套装在凸轮2上，凸轮2上每一个偏心弧面21上，均有一个滚柱3位于偏心弧面21与内花键的一个齿槽91之间，夹固时，在内花键孔内转动凸轮2，利用转动的偏心弧面21使滚柱3在偏心弧面21与齿槽91之间被逐渐挤紧，当凸轮2不能转动时，内花键齿轮9就被径向紧固在凸轮2上，且内花键孔的设计轴芯线与芯轴1轴心线重合。显然，位于凸轮2下方的定位环5与位于凸轮2上方的压盖6、十字压架7以及紧固螺母等，是用于对内花键齿轮9实施轴向紧固。
下面是对本实用新型创新设计的进一步描述。
如图2、3、4所示，一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，包括芯轴1，还包括凸轮2和滚柱3；所述凸轮2套在芯轴1上，凸轮2外周面具有多个偏心弧面21，装夹时，凸轮2位于待加工的内花键齿轮的内花键孔内，每一个偏心弧面21上均有一个滚柱3位于所在偏心弧面21与花键的一个齿槽91之间。所述凸轮2外周的偏心弧面21的一端为离芯轴1轴心线较近的近心端211，另一端为离芯轴1轴心线较远的远心端212；相邻两个偏心弧面21之间有一个连接面23，连接面23的一端与一个偏心弧面21的远心端212相交，连接面23的另一端与一个偏心弧面21的近心端211相交。这样设计，就是在装夹时，能够将滚柱3在偏心弧面21的近心端211处很容易地插入偏心弧面21与径向对应的内花键齿槽之间，然后在内花键孔内转动凸轮2，由于受内花键齿槽的限制，在转动的偏心弧面21给予的摩擦力作用下滚柱3只能在齿槽内原地滚动（偏心弧面21与径向对应的内花键齿槽之间的间距较大时，位于其间的滚柱3也可能不转动），使滚柱3从偏心弧面21的近心端滚到或滑移到偏心弧面21的远心端212，最终滚柱3被转动的偏心弧面21紧压在远心端212处的偏心弧面21与内花键齿槽之间，从而将待加工的内花键齿轮径向胀紧固定在凸轮2上。
下面是进一步的改进。
如图9所示，所述滚柱3为具有轴向通孔31的柱状螺旋体。目的是使其具有一定的曲弯弹性，胀紧时对接触形面有更好的适应性；
如图8、9、10所示，所述定心紧固夹具还包括保持架4，保持架4上具有套环41，套环41套装在凸轮2一侧的芯轴1上，套环41朝向凸轮2一侧设有伸向凸轮2外周的串杆42，滚柱3就套装在串杆42上。这样设置，能够将几个滚柱3放在一个架体上，装夹时能够一次插入偏心弧面21与内花键齿槽之间。
如图8、9所示，所述滚柱3的轴向通孔31的内壁与滚柱3外周面之间有间隔空间。这样设置的好处就是在保持架上串杆42不动的情况下，滚柱3能够在偏心弧面21与内花键齿槽之间被转动的偏心弧面21推动。
如图5、6所示，所述凸轮2外周设置的偏心弧面21的数量为3或4，所有滚柱3的直径相等。这样设置就是尽可能减少偏心弧面21的数量，又要尽可能使被紧固的内花键齿轮的径向受力点分布均匀，所述所有滚柱3的直径相等，是要为保证内花键孔的轴芯线与芯轴1轴芯线高度重合采取进一步措施而作的一种优选设置。
对于内花键齿数能够被凸轮外周具有的偏心弧面21数整除的待加工齿轮，所述凸轮2外周的偏心弧面21为等弧度、等弧长设置，且相邻偏心弧面21在凸轮2外周的周向间隔相等。这是实际应用中一种非常理想的情形，每一个偏心弧面21都能径向向外对应相同数量的内花键齿槽，这种情形下，上述设置能够保证装夹后内花键孔的轴芯线与芯轴1轴芯线有极高的同轴度。
如图7所示，对于内花键齿数不能被凸轮外周具有的偏心弧面21数整除的待加工齿轮，在凸轮2外周的偏心弧面21中，设有一个非等分偏心弧面24；与其他偏心弧面21相比，所述非等分偏心弧面24能够径向向外多对应一个齿槽或少对应一个齿槽（当凸轮2上的偏心弧面数能够选择3或4时，只会出现一个非等分偏心弧面24径向向外多对应一个齿槽或少对应一个齿槽的情形，图7中就示出偏心弧面径向向外对应内花键7个齿槽，而非等分偏心弧面则径向向外对应内花键8个齿槽），且当其他偏心弧面21有一个位置与对应的花键齿槽之间能够夹紧滚柱3时，所述非等分偏心弧面24也有一个位置与对应的花键齿槽之间夹紧滚柱3。这种情形在实际应用中也会遇到，上述设置就是因应这种情形。经过这样设置，同样能够对不能被凸轮外周偏心弧面21数整除的待加工齿轮进行快速的、同轴度高的定心紧固，只是制作凸轮时需要对非等分偏心弧面24进行调试加工，实现其他偏心弧面21有一个位置与对应的花键齿槽之间夹紧滚柱3时，非等分偏心弧面24也有一个位置与对应的花键齿槽之间夹紧滚柱3。
如图2所示，所述凸轮2下方的芯轴1上套装有定位环5，定位环5上有径向设置的定位孔一51，与定位孔一51相对应，在芯轴1上设有定位孔二52，定位孔二52的孔径大于定位孔一51的孔径，定位孔二52中套有软套53，定位孔一51和软套53内有打入的紧固销54。定位环之所以不与芯轴设计成一体是从工装制造时加工凸轮曲面的工艺性（磨或线切割）来考虑的，分开可以加工，设计成一体目前无合适的加工方法，另外也便于根据产品不同外径，更换不同外径的定位环。定位环5与芯轴1的紧固通过定位销54，中间还有软销53，是因为两个硬实体是很难进行配钻、配铰的，所以预先在芯轴上的打入软销53，再以定位环的孔为钻模进行配钻、配铰销孔，然后打入定位销54，这样才能实现定位牢固精准。
如图3、所示，所述芯轴1与凸轮2一体成型。这是一种优选的简易设置，当凸轮2直径与芯轴1的直径差较小时，这样设置尤为必要。
上述实施方式的描述只用于更清楚的描述本实用新型，而不能视为限制本实用新型涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本实用新型涵盖的保护范围之中。
1.一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，包括芯轴（1），其特征在于：还包括凸轮（2）和滚柱（3）；所述凸轮（2）套在芯轴（1）上，凸轮（2）外周面具有多个偏心弧面（21），装夹时，凸轮（2）位于待加工的内花键齿轮的内花键孔内，每一个偏心弧面（21）上均有一个滚柱（3）位于所在偏心弧面（21）与内花键的一个齿槽（91）之间。
2.根据权利要求1所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述凸轮（2）外周的偏心弧面（21）的一端为离芯轴（1）轴心线近的近心端（211），另一端为离芯轴（1）轴心线远的远心端（212）；相邻两个偏心弧面（21）之间有一个连接面（23），连接面（23）的一端与一个偏心弧面（21）的远心端（212）相交，连接面（23）的另一端与一个偏心弧面（21）的近心端（211）相交。
3.根据权利要求1所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述滚柱（3）为具有轴向通孔（31）的柱状螺旋体。
4.根据权利要求3所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述定心紧固夹具还包括保持架（4），保持架（4）上具有套环（41），套环（41）套装在凸轮（2）上方的芯轴（1）上，套环（41）朝向凸轮（2）的下面设有伸向凸轮（2）外周的串杆（42），滚柱（3）就套装在串杆（42）上。
5.根据权利要求4所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述滚柱（3）的轴向通孔（31）的内壁与滚柱（3）外周面之间有间隔空间。
6.根据权利要求1—5中任意一项所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述凸轮（2）外周设置的偏心弧面（21）数量为3或4；所有滚柱（3）的直径相等。
7.根据权利要求6所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：对于内花键齿数能够被凸轮外周具有的偏心弧面（21）数整除的待加工齿轮，所述凸轮（2）外周的偏心弧面（21）为等弧度、等弧长设置，且相邻偏心弧面（21）在凸轮（2）外周的周向间隔相等。
8.根据权利要求6所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：对于内花键齿数不能被凸轮外周具有的偏心弧面（21）数整除的待加工齿轮，在凸轮（2）外周的偏心弧面（21）中，设有一个非等分偏心弧面（24）；与其他偏心弧面（21）相比，所述非等分偏心弧面（24）能够径向向外多对应一个齿槽或少对应一个齿槽，且当其他偏心弧面（21）有一个位置与对应的花键齿槽之间能够夹紧滚柱（3）时，所述非等分偏心弧面（24）也有一个位置与对应的花键齿槽之间夹紧滚柱（3）。
9.根据权利要求8所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述凸轮（2）下方的芯轴（1）上套装有定位环（5），定位环（5）上有径向设置的定位孔一（51），与定位孔一（51）相对应，在芯轴（1）上设有定位孔二（52），定位孔二（52）的孔径大于定位孔一（51）的孔径，定位孔二（52）中套有软套（53），定位孔一（51）和软套（53）内有打入的紧固销（54）。
10.根据权利要求1所述的用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固夹具，其特征在于：所述芯轴（1）与凸轮（2）一体成型。
技术总结