CN106670852B - 一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具。螺纹丝杠通过轴承竖直地安装在支撑夹具底座上，螺纹丝杠下端伸入到支撑夹具底座内并与锥齿轮同轴连接，支撑夹具底座内固定安装有可变速电机，可变速电机输出轴经联轴器与锥齿轮轴连接，锥齿轮轴和锥齿轮啮合，可变速电机通过锥齿轮副带动螺纹丝杠旋转；螺纹丝杠上通过螺纹套装有上调节螺母和下调节螺母，上调节螺母和下调节螺母之间沿圆周轴向间隔均布连接有多个用于支撑工件内壁沿径向布置的约束机构。本发明具有很好的自锁能力，能准确调节支撑锥度，避免工件与夹具之间产生过大接触摩擦力、保护工件，并且能抵消径向支撑的轴向分力来提高夹持稳定性，传力均衡，提高了支撑刚度。

Description

一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具
技术领域
本发明涉及了一种机床夹具，尤其是涉及了一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具。
背景技术
夹具是机械加工制造过程中，用于固定待加工工件，承载加工载荷的装置，而机床夹具在数控机床加工中应用最为常见。
在数控中心加工过程中，尽量减少工件的装夹次数，不仅可以提高加工效率，而且避免因多次装夹引入的累积误差，提高加工精度。在机械加工过程中，存在许多壳类回转体工件，当仅仅加工工件外表面时，采用内部式支撑的机床夹具，可以尽最大可能减少对外表面的接触，减少装夹次数，提高加工效率和精度。
现有内部式支撑夹具大多应用于管状工件，即内部回转面锥度为零的工件，研究适用于不同内部回转锥度的壳类回转体工件的机床夹具具有很大的工程意义。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出了一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，适用于不同内部锥度的厚壳类回转体工件。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
本发明包括支撑夹具底座、螺纹丝杠、可变速电机、上调节螺母和下调节螺母，螺纹丝杠通过轴承竖直地安装在支撑夹具底座上，螺纹丝杠下端伸入到支撑夹具底座内并与锥齿轮同轴连接，支撑夹具底座内固定安装有可变速电机，可变速电机输出轴经联轴器与锥齿轮轴连接，锥齿轮轴和锥齿轮啮合，可变速电机通过锥齿轮副带动螺纹丝杠旋转；螺纹丝杠上通过螺纹套装有上调节螺母和下调节螺母，上调节螺母和下调节螺母之间沿圆周轴向间隔均布连接有多个用于支撑工件内壁沿径向布置的约束机构。
所述的约束机构包括径向约束组件和轴向约束组件；径向约束组件包括接触板和两根支撑杆，接触板一侧面用于接触被夹工件的内壁，接触板另一侧面的两端部分别与两根支撑杆的一端铰接，两根支撑杆的另一端分别铰接到上调节螺母和下调节螺母上；轴向约束组件包括长连杆、尾杆、短连杆和接触头，长连杆分别与两根支撑杆铰接，长连杆顶端经短连杆一端通过可固定方式相铰接，短连杆另一端与尾杆一端通过可固定方式相铰接，尾杆另一端安装接触头，接触头连接到被夹工件的轴向端面上。
所述的螺纹丝杠上的螺纹分为上下两部分，上部螺纹和下部螺纹的旋向方向相反，上调节螺母和下调节螺母分别连接在上部螺纹和下部螺纹上，使得螺纹丝杠旋转时带动上调节螺母和下调节螺母沿螺纹丝杠轴向相分离或者靠近。
同一所述径向约束组件中的两根支撑杆长度不同，使得接触板能够紧贴接触在被夹工件的圆锥面内壁上，进而保证接触板的支撑力垂直接触工件内壁圆锥表面，减少工件与夹具之间产生的接触摩擦力。
所述的尾杆、短连杆和长连杆的相邻杆件之间采用可松紧的螺栓连接铰接。
所述夹具底座上表面设有用于辅助工件基准定位的正交沟槽。
所述接触板和支撑杆采用销轴铰接，使得两者在连接位置自由转动。
所述接触板采用橡胶材料。
所述的长连杆通过附带球头夹具的球铰副分别与两根支撑杆连接，当两个支撑杆跟随上下调节螺母靠近或者分离运动时，长连杆将跟随转动。
本发明的有益效果是：
本发明具有很好的自锁能力，能准确调节支撑锥度，避免工件与夹具之间产生过大接触摩擦力、保护工件，并且能抵消径向支撑的轴向分力来提高夹持稳定性，传力均衡，提高了支撑刚度。
附图说明
图1是本发明的机床夹具结构示意图。
图2是长连杆和支撑杆之间的球铰副的放大结构示意图。
图3是接触板和支撑杆之间的铰接配合放大结构示意图。
图4是本发明夹具应用于回转体工件装夹的简化剖面结构示意图
图中：1、尾杆，2、短连杆，3、接触头，4、长连杆，5、接触板，6、附带球头夹具，7、上调节螺母，8、支撑杆，9、附带球窝夹具，10、螺纹丝杠，11、下调节螺母，12、夹具底座，13、可变速电机，14、回转体工件，15、联轴器，16、锥齿轮轴，17、锥齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括支撑夹具底座12、螺纹丝杠10、可变速电机13、上调节螺母7和下调节螺母11，螺纹丝杠10通过轴承竖直地安装在支撑夹具底座12上，螺纹丝杠10下端伸入到支撑夹具底座12内并与锥齿轮17同轴连接，夹具底座12上表面设有用于辅助工件基准定位的正交沟槽，支撑夹具底座12内固定安装有可变速电机13，可变速电机13输出轴经联轴器15与锥齿轮轴16连接，锥齿轮轴16和锥齿轮17啮合，可变速电机13通过锥齿轮副16、17带动螺纹丝杠10旋转；螺纹丝杠10上通过螺纹套装有上调节螺母7和下调节螺母11，上调节螺母7和下调节螺母11之间沿圆周轴向间隔均布连接有多个用于支撑回转体工件14内壁沿径向布置的约束机构，约束机构包括径向约束组件和轴向约束组件。
实施例具有6组径向和轴向约束组件沿螺纹丝杠10周向间隔均匀布置。螺纹丝杠10上的螺纹分为上下两部分，上部螺纹和下部螺纹的旋向方向相反，上调节螺母7和下调节螺母11分别连接在上部螺纹和下部螺纹上，使得螺纹丝杠10旋转时带动上调节螺母7和下调节螺母11沿螺纹丝杠10轴向相分离或者靠近。
如图1所示，径向约束组件包括接触板5和两根支撑杆8，接触板5一侧面用于接触回转体工件14的内壁，接触板5另一侧面的两端部分别与两根支撑杆8的一端铰接，两根支撑杆8的另一端分别铰接到上调节螺母7和下调节螺母11上；接触板5和支撑杆8采用销轴铰接，如图3所示，使得两者在连接位置自由转动。
如图1所示，轴向约束组件包括长连杆4、尾杆1、短连杆2和接触头3，长连杆4分别与两根支撑杆8铰接，如图2所示，长连杆4通过附带球头夹具6、9的球铰副分别与两根支撑杆8连接，当两个支撑杆8跟随上下调节螺母7、11靠近或者分离运动时，长连杆4将跟随转动。附带球头夹具6、9在长连杆4和支撑杆8上的安装位置均可变，附带球头夹具6、9球铰副分别与支撑杆8和长连杆4接触的内环面的直径稍大于杆，两者固定前留有间隙。
长连杆4顶端经短连杆2一端通过可固定方式相铰接，短连杆2另一端与尾杆1一端通过可固定方式相铰接，尾杆1另一端安装接触头3，接触头3连接到回转体工件14的轴向端面上。尾杆1、短连杆2和长连杆4的相邻杆件之间采用可松紧的螺栓连接铰接，在装夹工件前拧松螺栓调整尾杆1、短连杆2和长连杆4之间的连接角度使得接触头3与工件的轴向端面紧贴接触，再拧紧螺栓将尾杆1、短连杆2和长连杆4各角度位置进行固定。由此使得轴向约束组件能够适应不同高度的工件上端面。
同一径向约束组件中的两根支撑杆8长度不同，使得接触板5非竖直安装，能够紧贴接触在回转体工件14的圆锥面内壁上，进而保证接触板5的支撑力垂直接触工件内壁圆锥表面，减少回转体工件14与夹具之间产生的接触摩擦力。
如图4所示，本发明的具体装夹工件的过程如下：
在回转体工件14装夹过程中，首先根据夹具底座12上的十字沟槽定位回转体工件14，使得回转中心尽量与螺纹丝杠10轴心重合。
为了便于调节上下调节螺母7、11使得接触板5倾斜角度适应回转体工件14的内部回转锥度，将接触板5与回转体工件14内表面接触，通过上下两个的支撑杆8反求出上下调节螺母7、11的初始位置。
接着，先后组装6组阵列的径向约束组件和轴向约束组件，再由可变速电机13通过锥齿轮副16、17驱动螺纹丝杠10转动，当接触板5接触回转体工件14内壁时，通过改变和调节每个支撑平面内上下两对球铰副6、9位置、短连杆2与长连杆4和尾杆1的角度，使得接触头3与回转体工件14上端面垂直接触，达到轴向约束的目的。
最后，继续驱动电机，根据加工载荷，确定夹具施加在回转体工件14内壁的夹持预紧力。
本发明通过螺纹丝杠传动具有很好的自锁能力。通过接触板倾角可活动地准确调节，即支撑锥度可调节，避免工件与夹具之间产生过大接触摩擦力、保护工件。通过轴向约束组件抵消径向支撑的轴向分力，提高夹持稳定性，径向和轴向约束均匀阵列、传力均衡，提高支撑刚度；并且轴向约束组件跟随径向约束组件动作，确保轴向约束的稳定性和整个约束系统的协调性。

Claims (8)

1.一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：包括支撑夹具底座(12)、螺纹丝杠(10)、可变速电机(13)、上调节螺母(7)和下调节螺母(11)，螺纹丝杠(10)通过轴承竖直地安装在支撑夹具底座(12)上，螺纹丝杠(10)下端伸入到支撑夹具底座(12)内并与锥齿轮(17)同轴连接，支撑夹具底座(12)内固定安装有可变速电机(13)，可变速电机(13)输出轴经联轴器(15)与锥齿轮轴(16)连接，锥齿轮轴(16)和锥齿轮(17)啮合，可变速电机(13)通过锥齿轮副(16、17)带动螺纹丝杠(10)旋转；螺纹丝杠(10)上通过螺纹套装有上调节螺母(7)和下调节螺母(11)，上调节螺母(7)和下调节螺母(11)之间沿圆周轴向间隔均布连接有多个用于支撑工件内壁沿径向布置的约束机构；
所述的约束机构包括径向约束组件(5、8)和轴向约束组件(1、2、3、4)；径向约束组件包括接触板(5)和两根支撑杆(8)，接触板(5)一侧面用于接触被夹工件的内壁，接触板(5)另一侧面的两端部分别与两根支撑杆(8)的一端铰接，两根支撑杆(8)的另一端分别铰接到上调节螺母(7)和下调节螺母(11)上；轴向约束组件包括长连杆(4)、尾杆(1)、短连杆(2)和接触头(3)，长连杆(4)分别与两根支撑杆(8)铰接，长连杆(4)顶端经短连杆(2)一端通过可固定方式相铰接，短连杆(2)另一端与尾杆(1)一端通过可固定方式相铰接，尾杆(1)另一端安装接触头(3)，接触头(3)连接到被夹工件的轴向端面上。
2.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：所述的螺纹丝杠(10)上的螺纹分为上下两部分，上部螺纹和下部螺纹的旋向方向相反，上调节螺母(7)和下调节螺母(11)分别连接在上部螺纹和下部螺纹上，使得螺纹丝杠(10)旋转时带动上调节螺母(7)和下调节螺母(11)沿螺纹丝杠(10)轴向相分离或者靠近。
3.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：同一所述径向约束组件中的两根支撑杆(8)长度不同，使得接触板(5)能够紧贴接触在被夹工件的圆锥面内壁上，进而保证接触板(5)的支撑力垂直接触工件内壁圆锥表面，减少工件(14)与夹具之间产生的接触摩擦力。
4.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：所述的尾杆(1)、短连杆(2)和长连杆(4)的相邻杆件之间采用可松紧的螺栓连接铰接。
5.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：所述夹具底座(12)上表面设有用于辅助工件基准定位的正交沟槽。
6.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：所述接触板(5)和支撑杆(8)采用销轴铰接，使得两者在连接位置自由转动。
7.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：所述接触板(5)采用橡胶材料。
8.根据权利要求1所述的一种内部式支撑和支撑锥度可调节的机床夹具，其特征在于：所述的长连杆(4)通过附带球头夹具(6、9)的球铰副分别与两根支撑杆(8)连接，当两个支撑杆(8)跟随上下调节螺母(7、11)靠近或者分离运动时，长连杆(4)将跟随转动。
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