齿轮“智造”升级的必选工具

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一般的液压夹具是通过液压元件代替机械零件实现对工件的定位、支撑和压紧；而液胀夹具则是采用静压膨胀技术，根据机床配置选择手动或自动加压机构对夹具进行加压。

▲一种外抱式静压膨胀结构

工作时,夹具型腔内部预存储的液压介质在加压机构作用下产生极大的压力，迫使薄壁变形元件在整个夹持范围内360°周向均匀弹性变形，实现对工件定位孔/轴的胀紧，且具有较高的夹持定位精度、加工精度及质量稳定性。

这一系列优点，使得液胀夹具能与机床配合实现自动化装夹，适用于齿轮加工的自动化生产线。根据夹持工件类型不同，其有外胀式、内胀式及端面胀紧式液胀夹具几种类型。

外胀式液胀夹具

外胀式液胀夹具通过内部液压介质加压后，心轴上的薄壁变形元件向外膨胀，消除与工件内孔之间的间隙，从而胀紧内孔，实现定位并保证工件径向及端面跳动均≤0.005mm。

图1为用于齿轮磨削加工的外胀式液胀夹具，该夹具通过机床液压推杆推动夹具底部活塞顶杆，实现自动加压，并配合工业机器人实现工件自动化装夹，整个换装+加工时间≤30s，寿命高达10万次工件装夹。

图1 外胀式液胀夹具

相比齿轮加工，齿轮工件的检测对其定位精度有着更高的要求，图2为用于齿轮检测的液胀心轴，该心轴在手动旋拧加压螺钉后，将齿轮内孔胀紧，实现心轴与工件基准孔精确无间隙定心和夹紧，其径向与端部跳动≤0.003mm。

图2 齿轮检测液胀心轴

内胀式液胀夹具

内胀式液胀夹具其薄壁变形元件在静压膨胀作用下，向内孔收缩，与工件轴配合间隙不断缩小，最终将工件轴夹紧定位。图3为用于三联齿轮磨削加工的可自动上下料的内胀式液胀夹具，该夹具内设置了增压油缸，机床只需为夹具提供约2MPa的液压油作为动力即可自动夹紧工件，且该夹具还配置有压力指示机构，现场操作人员可不借助其他辅助条件来判断夹具运行情况，提高了操作的安全性。

图3 内胀式液胀夹具

图4为用于压缩机转子磨削的手动液胀夹具，某企业在改造前采用四爪定心机械式夹具，每次装夹工件都需要对工件进行校正，效率极其低下，精度也不高。采用定制的液胀夹具之后，工件一次装夹径向及端面跳动均≤0.005mm，且精度稳定，极大地提高了生产效率和产品合格率。

图4 压缩机转子磨削液胀夹具

端面胀紧式液胀夹具

端面胀紧式液胀夹具——液压螺母主要应用于有较高压紧要求的紧固场合。图5所示为液压螺母，在使用时，将该螺母旋入螺杆上后，只需拧紧用于驱动加压活塞的螺钉，即可在螺母端面上提供极大的预紧力，在具有强烈振动冲击的工况下，液压螺母也具有防止松动功能。同时使用内置活塞加压，无需外接液压泵。

图5 液压螺母

图6所示为剃齿刀磨削液胀夹具，该剃齿刀在磨削过程中对端面的垂直度有较高要求，因此在对剃刀内孔胀紧定心的同时，需对其端面进行压紧。该夹具采用液压螺母对其进行端面压紧，相对于普通螺母，液压螺母操作使用更方便，且锁紧力更强更均匀，更好地保证了磨削精度，该剃齿刀装夹精度径向及端面装夹跳动精度均达≤0.003mm。

图6 剃齿刀磨削液胀夹具