本发明涉及一种夹具，一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固方法及夹具，属于齿轮加工工装领域。
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。
现有技术一般会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。
本发明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，现存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。
一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固方法，是在芯轴上套装具有多个偏心弧面的凸轮，夹固时，将具有内花键的待磨齿齿轮套在凸轮上，利用凸轮在内花键孔内转动时，内花键任意一点与偏心弧面之间的间距能够由大变小的特征，在花键与偏心弧面之间放置中间部件，转动凸轮，使偏心弧面径向向外推进中间部件，当凸轮不能在内花键孔内转动时，所有中间部件均被紧压在内花键与偏心弧面之间，以此来实现对具有内花键的待磨齿齿轮的夹固，并保证被夹固的待磨齿齿轮的内花键孔的设计轴心线与芯轴的轴心线重合。
进一步，利用内花键齿槽两侧的健齿齿面可提供两个方向限位的特征以及圆形体能够滚动的特征，将所述中间部件设为圆柱形的滚柱，装夹时，在凸轮的偏心弧面与内花键齿槽之间的间距最大处将滚柱插入齿槽与偏心弧面之间，夹固时，转动凸轮，使偏心弧面逐渐将滚柱向齿槽内压紧，当凸轮不能在内花键孔内转动时，实现对具有内花键的待磨齿齿轮的径向夹固。
如上所述方法，还包括将滚柱制作成沿轴心具有通孔的管状体，并将滚柱套装在串杆上，将串杆的一端固定在一个架体上；使通孔孔径大于串杆直径，保证串杆固定不动时，滚柱能够被偏心弧面径向向凸轮外的内花键齿槽推进。
进一步，将凸轮外周设置的偏心弧面数量选择为3或4，使所有滚柱的直径相等；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，将所述凸轮外周的偏心弧面等弧度、等弧长设置，且使相邻偏心弧面在凸轮外周的周向间隔相等。
进一步，将凸轮外周设置的偏心弧面数量选择为3或4，使所有滚柱的直径相等，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选择一个偏心弧面为非等分偏心弧面，设置时调整非等分偏心弧面的弧长、弧度，使非等分偏心弧面与其他偏心弧面相比，能够径向向外多对应一个内花键齿槽或少对应一个内花键齿槽，且当其他偏心弧面有一个位置与对应的内花键齿槽之间夹紧滚柱时，使非等分偏心弧面也有一个位置与对应的内花键齿槽之间夹紧滚柱。
一种如上所述方法设计的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，所述磨齿夹具还包括保持架，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。
1、本发明采用弧面凸轮芯轴，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、本发明实际运用中，装夹工件方便、快捷，无需手工找正，有效提升加工效率
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。
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。
本发明涉及用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固方法及夹具的结构，为便于描述和理解，首先将根据本发明方法设计的夹具的基本结构及应用原理简略描述如下：
基本结构：如图1、2、4所示，本发明所述夹具包括芯轴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8。
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轴芯线高度重合，才可能正真的保证内花键齿轮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、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。
如图2—6所示，一种用于内花键齿轮磨齿加工时的定心紧固方法，是在芯轴1上套装具有多个偏心弧面21的凸轮2，夹固时，将具有内花键的待磨齿齿轮套在凸轮2上，利用凸轮2在内花键孔内转动时，内花键任意一点与偏心弧面21之间的间距能够由大变小的特征，在花键与偏心弧面21之间放置中间部件（实际应用时是先将中间部件装入待磨齿齿轮的内花键中，然后一起套入芯轴上），转动凸轮2，使偏心弧面21径向向外推进中间部件，当凸轮2不能在内花键孔内转动时，所有中间部件均被紧压在内花键与偏心弧面21之间，以此来实现对具有内花键的待磨齿齿轮的夹固，并保证被夹固的待磨齿齿轮的内花键孔的设计轴心线的轴心线重合。这样设置，可以在一定程度上完成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，且装夹工件方便、快捷，无需手工找正，有效提升加工效率。同时，减少现存技术常用的一道磨内孔工序，无需采用复合拉刀，增加内花键本身精度，降低了花键拉刀的制造成本。
上述方法，是利用内花键齿槽91两侧的健齿齿面可提供两个方向限位的特征以及圆形体能够滚动的特征，将所述的中间部件设为圆柱形的滚柱3，装夹时，在凸轮的偏心弧面21与内花键齿槽91之间的间距最大处将滚柱3插入齿槽91与偏心弧面21之间，夹固时，转动凸轮2，使偏心弧面21逐渐将滚柱3向齿槽91内压紧，当凸轮2不能在内花键孔内转动时，实现对具有内花键的待磨齿齿轮的径向紧固。
如图9所示，上述方法，还包括将滚柱3制作成能够曲弯的弹性体。这样设置能够滚柱3具有更加好的形面适应性，能够被偏心弧面21紧压在齿槽91内。
如图8、9所示，上述方法，还包括将滚柱3制作成沿轴心具有通孔31的管状体，并将滚柱3套装在串杆42上，将串杆42的一端固定在一个架体上；使通孔31孔径大于串杆42直径，保证串杆42固定不动时，滚柱3能够被偏心弧面21径向向凸轮外的内花键齿槽91推进。
如图5、6所示，上述方法，是将凸轮2外周设置的偏心弧面21数量选择为3或4，使所有滚柱3的直径相等；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，将所述凸轮2外周的偏心弧面21等弧度、等弧长设置，且使相邻偏心弧面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91，这种情形下，上述设置能确保装夹后内花键孔的轴芯线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，同样是将凸轮2外周设置的偏心弧面21数量选择为3或4，使所有滚柱3的直径相等。所不同的是，需要在在凸轮2外周的偏心弧面21选择一个偏心弧面21为非等分偏心弧面24，设置时调整非等分偏心弧面24的弧长、弧度，使非等分偏心弧面24与其他偏心弧面21相比，能够径向向外多对应一个内花键齿槽91或少对应一个内花键齿槽91（当凸轮2上的偏心弧面的数量可选择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91或少对应一个齿槽91的情形，其他偏心弧面都能对应相同数量的齿槽91，如图7示出偏心弧面径向向外对应内花键7个齿槽91，而非等分偏心弧面则径向向外对应内花键8个齿槽91），且当其他偏心弧面21有一个位置与对应的内花键齿槽91之间夹紧滚柱3时，使非等分偏心弧面24也有一个位置与对应的内花键齿槽91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。经过这样的方法，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2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91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91之间夹紧滚柱3。
如图2、3、4所示，一种如上述方法设计的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91之间因为偏心弧面21的近心端211与齿槽91的间距最大，然后在内花键孔内转动凸轮2，由于受内花键齿槽91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91内原地滚动（偏心弧面21与径向对应的内花键齿槽91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91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。
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，同时也不会象刚性滚柱那样因为变形弯曲而产生定位误差。
如图8、9、10所示，所述磨齿夹具还包括保持架4，保持架4上具有套环41，套环41套装在凸轮2下方的芯轴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。这样设置，能够将几个滚柱3放在一个架体上，装夹时能够一次将所有滚柱3同时插入偏心弧面21与内花键齿槽91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。这样设置的优点是在保持架上的串杆42不动的情况下，滚柱3能够在偏心弧面21与内花键齿槽91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。正如前述方法所述，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91，这种情形下，上述设置能确保装夹后内花键孔的轴芯线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91或少对应一个齿槽91，且当其他偏心弧面21有一个位置与对应的花键齿槽91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91之间夹紧滚柱3。这在前述方法中也解释过，当凸轮2上的偏心弧面数可选择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内花键齿槽91或少对应一个内花键齿槽91的情形，其他偏心弧面都能对应相同数量的齿槽91。这种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，以实现其他偏心弧面21有一个位置与对应的花键齿槽91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91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，另外也便于依照产品不同外径，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，这样才可以实现定位牢固精准。
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直径与芯轴直径差较小时，这样设置尤为必要。
上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。
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