CN105414583B - 一种浮动夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种浮动夹紧装置，属于机械加工技术领域。本发明包括三爪卡盘、设于三爪卡盘的多个夹紧机构，夹紧机构包括通过紧固件安装于三爪卡盘上的底座、夹头、转轴；底座上设有至少一个紧固件安装孔，夹头上设有转轴安装孔，转轴设有轴心孔；紧固件依次穿过置于夹头转轴安装孔内的转轴的轴心孔及底座上的紧固件安装孔，将夹紧机构固定于三爪卡盘上，使转轴与紧固件为同心配合关系；夹头与底座之间通过第一限位装置实现两者的径向限位，并通过第二限位装置实现两者间的轴向限位。本发明结构简单、运行稳定、安全可靠、适用范围广、加工精度高、制造成本低。

Description

一种浮动夹紧装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种浮动夹紧装置。

背景技术

目前在轴承套圈零件加工中，由于锻件毛坯形状不规则，需经粗车加工后才能进行精车加工，从而保证零件形位公差达标。但在加工过程中还会存在一些形状误差，而使用浮动硬爪能达到减少套圈形状误差的目的，可以直接夹持锻件毛坯表面。但是现有的浮动夹紧装置还存在很多不足。

专利文献1，如图1所示，公告号为CN203197295U的专利公开了一种浮动卡爪，包括卡爪体和夹紧卡爪，所述夹紧卡爪通过连接件可转动的安装在所述卡爪体。该浮动卡爪还存在如下不足：1、整体夹具过大，严重超出卡盘直径，会造成刀具的干涉，调试不当可能会导致安全事故。2、夹具过大导致夹具整体质量大，三爪卡盘在旋转时会产生过大的离心力导致夹紧力损失；较大的夹具质量会增加离心力，导致工件易飞出伤人。3、夹紧力作用点到卡爪中心的距离远远大于夹具固定螺丝到卡爪中心的距离，就会形成一个以卡爪体为杆，以卡爪体与卡盘边缘的碰触点为支点的杠杆，让卡爪体固定螺丝承受更多向外的拉力，增加卡爪固定螺丝和T形螺母的损坏几率，也会增加夹具飞出的几率。4、夹持工件的夹持范围小，适用性差。

专利文献2，如图2所示，公告号为CN103464800A的专利公开了一种浮动式的新型薄壁件车削定位装置，包括三爪本体，连接块，夹紧钉和镶套，所述三爪本体通过所述镶套连接在所述连接块上，所述连接块与车床卡盘相连接，六个所述夹紧钉分别成对固定在所述三爪本体内侧，所述夹紧钉以所述镶套为支点，连同三爪本体随薄壁件外圆高低起伏，有微量的浮动。该装置还存在如下不足：1、该装置所夹持的工件会小很多，但是其连接块与卡盘的连接点还是有可能会超出卡盘外，造成刀具的干涉，T形螺母的损坏。2、夹紧力作用点到夹具中心的距离远远小于夹具固定螺丝直到夹具中心的距离，同样会让固定螺丝承受更多向外的拉力，增加夹具固定螺丝和T形螺母的损坏几率，也会增加夹具飞出的几率。3、夹持工件的夹持范围小，适用性差。

专利文献3，如图3所示，公告号为CN2013394661的专利公开了一种轴承套圈车床夹具，包括分别设置在动力卡盘沿周向均布的三个凹槽里的三个调心夹紧系统：调心夹紧系统包括夹紧部分、传动部分；所述夹紧部分由分别通过螺钉a将两个夹持爪设置在更换爪两侧凹槽内组成；所述传动部分由螺钉及限摆螺柱依次穿过转轴、T形滑块固定于卡盘移动爪上凹槽内组成，传动部分置于动力卡盘的凹槽内；传动部分置于夹紧部分下部。该夹具还存在如下不足：1、转轴在底座两个螺丝孔的中间，而标准T形螺母两螺纹孔间距较小，所以这个方案需要放弃现有的标准T形螺母改为专用的螺纹孔间距较大的T形螺母，这样一会增加制造成本，二会减小T形螺母在T形槽内的可滑动距离，减小夹持范围。2、转轴与底座为一体式设计，因为转轴的精度要求较高，这种设计的制造难度较大，增加了制造成本。3、整个夹具形状较高，质量较大，旋转时由于离心力过大而造成夹紧力损失较大。4、更换爪安装后会挡住转轴的固定螺丝，不便于拆装调试。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种浮动夹紧装置，其结构简单、运行稳定、安全可靠、适用范围广、加工精度高、制造成本低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种浮动夹紧装置，包括三爪卡盘、设于所述三爪卡盘的多个夹紧机构，所述夹紧机构包括通过紧固件安装于所述三爪卡盘上的底座、夹头、转轴；

所述底座上设有至少一个紧固件安装孔，所述夹头上设有转轴安装孔，所述转轴设有轴心孔；所述紧固件依次穿过置于所述夹头转轴安装孔内的转轴的轴心孔及所述底座上的紧固件安装孔，将所述夹紧机构固定于所述三爪卡盘上，使所述转轴与所述紧固件为同心配合关系；

所述夹头与所述底座之间通过第一限位装置实现两者的径向限位，并通过第二限位装置实现两者间的轴向限位。

现有的浮动夹紧装置往往存在如下问题：

1、整体结构过大，容易出现刀具干涉，同时整体质量过大，导致夹紧力损失过大，影响装置运行的稳定性及人身安全。

2、夹紧力作用点到装置中心的距离与装置固定件到装置中心的距离相差大，导致装置固定件受到过大的向外的拉力，而影响其稳定性。

3、底座上通过两个孔来分别连接卡盘和转轴，导致可调节的范围变小，适用性差。

4、缺少一个有效稳定的夹头限位装置，所加工的零件精度不高。

而本发明通过以下设计解决了如上所述问题：

1、将转轴和紧固件同心配合设置，在底座上省出一个紧固件安装孔的位置，从而减小了装置整体结构及质量，避免了刀具干涉，也提高了装置运行稳定性，避免安全事故发生。

2、将转轴和紧固件同心配合设置，使得夹紧力作用点到装置中心的距离与紧固件到装置中心的距离相差很小，避免紧固件承受过大的向外的拉力，保证其稳定性。

3、将转轴和紧固件同心配合安置于底座上的一个紧固件安装孔内，通过将其安置于其他紧固件安装孔内而增大调节范围，提高适用性。

4、通过第一限位装置对夹头进行径向定位，第二限位装置对夹头进行轴向定位，全面保证装置夹持工件时的夹持稳定性，提高工件加工精度。

作为本发明优选，所述底座在其与所述夹头接触的面上设有下限位槽，所述夹头在其与所述底座接触的面上设有上限位槽，所述底座的下限位槽与所述夹头的上限位槽处于其相接触的同一位置，所述上限位槽与下限位槽之间设有所述第一限位装置。

作为本发明优选，所述第一限位装置包括置于所述下限位槽内的弹簧、置于所述弹簧上且设有径向孔的球体、穿过所述径向孔及弹簧中心的固定销，所述球体一端处于所述下限位槽内，另一端处于所述上限位槽内并与所述上限位槽的槽口沿相抵触。

作为本发明优选，所述底座上于靠近所述三爪卡盘中心处设有多个用于工件轴向定位的定位孔，所述定位孔内设有定位件。

作为本发明优选，所述夹头包括设有转轴安装孔的连接部、设于所述连接部两侧对称位置的夹紧部，每个所述夹紧部设有夹紧件安装槽，所述夹紧件安装槽内还设有多个夹紧件固定孔。

作为本发明优选，所述转轴包括用于对所述夹头在竖直方向限位的第二限位装置、安置于所述夹头的转轴安装孔内的上轴部、安置于所述底座的紧固件安装孔内的下轴部。

作为本发明优选，所述上轴部的直径大于所述下轴部的直径，使所述上轴部与所述下轴部连接处形成与所述底座的紧固件安装孔外沿相抵触的限位部。

作为本发明优选，所述底座上设有两个所述紧固件安装孔，所述紧固件为内六角螺钉，两个所述紧固件安装孔的中心距L减去所述转轴安装孔中心到所述夹头外侧端距离l的值，大于或等于所述内六角螺钉的内六角对角尺寸的一半。

作为本发明优选，所述紧固件安装孔为沉头孔，且当紧固件直接安置于所述紧固件安装孔内时，所述紧固件的顶面到所述底座上表面的距离大于所述底座下表面所设的配合螺纹的竖直方向高度。

作为本发明优选，所述转轴的上轴部靠近下轴部的一端设有直径小于所述上轴部且大于所述下轴部的间隙配合部，所述间隙配合部与所述夹头间隙配合。

本发明的优点是：1、结构简单合理，分体式设计使得拆装调试更方便。2、整体质量较轻，减少夹紧力损失，提高运行稳定性及人身安全。3、转轴和紧固件同心配合设置使得其运行稳定性高，适用性广。4、限位装置进一步提高了零件的加工精度。

附图说明

图1为专利文献1的装置结构示意图；

图2为专利文献2的装置结构示意图；

图3为专利文献3的装置结构示意图；

图4为本发明的实施例1的结构示意图；

图5为图4中底座的结构示意图；

图6为图4中夹头的结构示意图；

图7为图4中转轴的结构示意图；

图8为图4中限位装置的结构示意图；

图9为图4中图4中A向视角的剖视图；

图10为本发明实施例1的另一种安装方式；

图11为本发明的实施例2的剖视图；

图12为本发明的实施例3的剖视图；

图13为本发明的实施例4的结构示意图。

1-底座；11-紧固件安装孔；12-下限位槽；13-定位孔；2-夹头；21-转轴安装孔；22-上限位槽；23-夹紧件安装槽；24-夹紧件固定孔；3-转轴；31-第二限位装置；32-上轴部；33-下轴部；34-限位部；35-间隙配合部；4-紧固件；5-垫圈；61-弹簧；62-球体；63-固定销。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

实施例1，如图4-10所示，本发明包括三爪卡盘、设于所述三爪卡盘的多个夹紧机构。所述夹紧机构包括通过紧固件4安装于所述三爪卡盘上的底座1、夹头2、转轴3；所述底座1上设有至少一个紧固件安装孔11，所述夹头2上设有转轴安装孔21，所述转轴3设有轴心孔；所述紧固件4依次穿过置于所述夹头转轴安装孔21内的转轴3的轴心孔及所述底座1上的紧固件安装孔11，将所述夹紧机构固定于所述三爪卡盘上，使所述转轴3与所述紧固件4为同心配合关系。所述夹头2与所述底座1之间通过第一限位装置实现两者的径向限位，并通过第二限位装置31实现两者间的轴向限位。

所述紧固件4为内六角螺钉，便于拆卸和加工。整个装置采用分体式结构，降低了制造难度，从而更能提高转轴的精度，保证零件质量，同时降低成本。结构相对简单，便于拆装维护。转轴3与紧固件4为同心配合安装关系，使得底座1上可以省出一个紧固件安装孔的位置，从而减小了整个装置的形状及质量；所述同心配合安装的设计还使得夹紧力作用点到装置中心的距离与紧固件到装置中心的距离相差很小，避免紧固件承受过大的向外的拉力，保证其稳定性。将夹头2及转轴3安装于底座1上不同的紧固件安装孔11处以增加其可调节夹持范围，提高适用性。通过第一限位装置对夹头2进行径向定位，第二限位装置31对夹头2进行轴向定位，全面保证装置夹持工件时的夹持稳定性，提高工件加工精度。

所述底座1和夹头2相接触的面上分别设有下限位槽12和上限位槽22，所述底座1的下限位槽12与所述夹头2的上限位槽22处于其相接触的同一位置，两个限位槽构成限位腔，所述限位腔内设有第一限位装置；所述第一限位装置包括置于所述下限位槽12内的弹簧61、置于所述弹簧61上且设有径向孔的球体62、穿过所述径向孔及弹簧中心的固定销63，所述球体62一端处于所述下限位槽12内，另一端处于所述上限位槽22内并与所述上限位槽22的槽口沿相抵触。所述第一限位装置通过弹簧的弹力使球体向上与夹头的限位槽的槽口沿相抵触，一方面保证夹头在不受力的情况下保持正确位置，便于工件装夹；另一方面限制夹头在受力时的摆动幅度以保证零件加工精度。同时该限位装置内的弹簧还能有效减少加工过程中的夹头所受震动，进一步提高零件加工的精度。

所述底座1上于靠近所述三爪卡盘中心处设有多个用于工件轴向定位的定位孔13，所述定位孔13内设有定位件。所述定位件为外六角螺栓，便于拆装及调试。所述夹头2包括设有转轴安装孔21的连接部、设于所述连接部两侧对称位置的夹紧部，每个所述夹紧部设有夹紧件安装槽23，所述夹紧件安装槽23内还设有多个夹紧件固定孔24。多个夹紧件固定孔24用以保证夹紧件的稳固性，从而保证加工精度。所述转轴3包括用于对所述夹头2在轴向限位的第二限位装置31、安置于所述夹头2的转轴安装孔21内的上轴部32、安置于所述底座1的紧固件安装孔11内的下轴部33。该转轴结构使得底座1、夹头2、转轴3三者的配合安装更稳定，提高装置整体运行稳定性。所述上轴部32的直径大于所述下轴部33的直径，使所述上轴部32与所述下轴部33连接处形成与所述底座1的紧固件安装孔11外沿相抵触的限位部34。所述限位部34用于承受转轴2所受到紧固件4的压力，使得该压力无需作用到夹头2与底座1的接触面上，从而减小了夹头2与底座1之间的摩擦力，保证夹头2的正常浮动。所述底座1上设有两个所述紧固件安装孔11，所述紧固件4为内六角螺钉，两个所述紧固件安装孔11的中心距减L去所述转轴安装孔21中心到所述夹头2外侧端距离l的值，大于或等于所述内六角螺钉的内六角对角尺寸的一半。所述结构使得在安装调试或拆卸时无需拆除夹头，即可对内六角螺钉进行操作。所述紧固件安装孔11为沉头孔，且当紧固件4直接安置于所述紧固件安装孔11内时，所述紧固件4的顶面到所述底座1上表面的距离H大于所述底座1下表面所设的配合螺纹的竖直方向高度h，该结构使得所述紧固件4无需伸出所述紧固件安装孔11即可退出所述配合螺纹与所述三爪卡盘上相对应槽的配合关系，便于对装置进行调试。

图10为转轴3及夹头2安装于底座1上远离装置中心的紧固件安装孔11处时的结构示意图，该安装方式增加了装置可调节夹持范围。

实施例2，如图11所示，与实施例1的区别在于：转轴3为中空圆柱体，然后在所述转轴3的顶部与紧固件4之间增加一个垫圈5，以对夹头2进行限位。该实施例的转轴3结构更为简单，便于加工，同时减轻成本。

实施例3，如图12所示，与实施例1的区别在于：于所述转轴3的上轴部32靠近下轴部33的一端设有直径小于上轴部32且大于下轴部33的间隙配合部35，所述间隙配合部35与所述夹头2间隙配合。与所述间隙配合部35相配合的夹头部分厚度不变以保证夹头的强度，然后可以增加转轴3的上轴部32的直径同时相应减小与所述上轴部32间隙配合的夹头部分的厚度，以使转轴3可以承受更大的力，提高本装置对工件夹持的稳定性。

实施例4，如图13所示，与实施例1的区别在于：夹紧部设于所述夹头2靠近装置中心一端的上表面，两个夹紧件安装槽23设于所述夹紧部背向装置中心一侧，所述夹紧件安装槽23内设有夹紧件，通过三个夹头2上的一共六个夹紧件于工件的内孔将工件进行夹持。所述夹头2上设有定位孔13，所述定位孔13内设有用于对工件进行轴向定位的定位件。本实施方式拓展了该装置适用范围，不仅能用于工件外径的夹持，也能用于工件内孔的夹持。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种浮动夹紧装置，包括三爪卡盘、设于所述三爪卡盘的多个夹紧机构，其特征在于，所述夹紧机构包括通过紧固件（4）安装于所述三爪卡盘上的底座（1）、夹头（2）、转轴（3）；

所述底座（1）上设有至少一个紧固件安装孔（11），所述夹头（2）上设有转轴安装孔（21），所述转轴（3）设有轴心孔；所述紧固件（4）依次穿过置于所述夹头转轴安装孔（21）内的转轴（3）的轴心孔及所述底座（1）上的紧固件安装孔（11），将所述夹紧机构固定于所述三爪卡盘上，使所述转轴（3）与所述紧固件（4）为同心配合关系；

所述夹头（2）与所述底座（1）之间通过第一限位装置实现两者的径向限位，并通过第二限位装置（31）实现两者间的轴向限位；

所述底座（1）在其与所述夹头接触的面上设有下限位槽，所述夹头（2）在其与所述底座接触的面上设有上限位槽，所述底座（1）的下限位槽（12）与所述夹头（2）的上限位槽（22）处于其相接触的同一位置，所述上限位槽（22）与下限位槽（12）之间设有所述第一限位装置；所述第一限位装置包括置于所述下限位槽（12）内的弹簧（61）、置于所述弹簧（61）上且设有径向孔的球体（62）、穿过所述径向孔及弹簧中心的固定销（63），所述球体（62）一端处于所述下限位槽（12）内，另一端处于所述上限位槽（22）内并与所述上限位槽（22）的槽口沿相抵触；

所述转轴（3）包括用于对所述夹头（2）在轴向限位的第二限位装置（31）、安置于所述夹头（2）的转轴安装孔（21）内的上轴部（32）、安置于所述底座（1）的紧固件安装孔（11）内的下轴部（33）；所述上轴部（32）的直径大于所述下轴部（33）的直径，使所述上轴部（32）与所述下轴部（33）连接处形成与所述底座（1）的紧固件安装孔（11）外沿相抵触的限位部（34）。

2.根据权利要求1所述的浮动夹紧装置，其特征在于，所述底座（1）上于靠近所述三爪卡盘中心处设有多个用于工件轴向定位的定位孔（13），所述定位孔（13）内设有定位件。

3.根据权利要求1所述的浮动夹紧装置，其特征在于，所述夹头（2）包括设有转轴安装孔（21）的连接部、设于所述连接部两侧对称位置的夹紧部，每个所述夹紧部设有夹紧件安装槽（23），所述夹紧件安装槽（23）内还设有多个夹紧件固定孔（24）。

4.根据权利要求1所述的浮动夹紧装置，其特征在于，所述底座（1）上设有两个所述紧固件安装孔（11），所述紧固件（4）为内六角螺钉，两个所述紧固件安装孔（11）的中心距（L）减去所述转轴安装孔（21）中心到所述夹头（2）外侧端距离（l）的值，大于或等于所述内六角螺钉的内六角对角尺寸的一半。

5.根据权利要求1所述的浮动夹紧装置，其特征在于，所述紧固件安装孔（11）为沉头孔，且当紧固件（4）直接安置于所述紧固件安装孔（11）内时，所述紧固件（4）的顶面到所述底座（1）上表面的距离（H）大于所述底座（1）下表面所设的配合螺纹的竖直方向高度（h）。

6.根据权利要求1所述的浮动夹紧装置，其特征在于，所述转轴（3）的上轴部（32）靠近下轴部（33）的一端设有直径小于所述上轴部（32）且大于所述下轴部（33）的间隙配合部（35），所述间隙配合部（35）与所述夹头（2）间隙配合。