CN108436538A - 大型工件精细加工用夹持系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种大型工件精细加工用夹持系统及其方法，夹持系统包括夹紧圆盘，所述夹紧圆盘设有多条从圆盘中心向外辐射的燕尾夹槽，各燕尾夹槽内设有可沿燕尾夹槽滑动固定的旋转夹块，从而通过多个旋转夹块的滑动固定对各种形状的大型工件进行夹持，各旋转夹块通过一微型电机进行驱动，各微型电机通过滚珠丝杠结构连接至旋转夹块的底部，从而实现旋转夹块在燕尾夹槽内的滑动和固定，各旋转夹块设有力传感器；由此，本发明的大型工件精细加工用夹持系统及其方法能保证精细加工中的工件夹持，确保加工后工件的优良率。

Description

大型工件精细加工用夹持系统及其方法

技术领域

本发明涉及精细加工的技术领域，尤其涉及一种大型工件精细加工用夹持系统及其方法。

背景技术

在现代机械制造中，进行工件加工的方法除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但需要对精度要求较高和表面粗糙度要求较细的工件进行加工时，传统的加工理念已不能满足人们对加工速度、效率和精度的要求，通常需要在执行精细加工的数控机床上进行加工。

随着国家对大型工件的精细加工要求越来越高，为了提高此类复杂产品的加工效率和加工精度，工艺人员一直在寻求更为高效精密的加工工艺方法。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种大型工件精细加工用夹持系统及其方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型工件精细加工用夹持系统及其方法，其操作方便，能在精细加工时对大型工件进行稳固的夹持，以满足日益提高的需求。

为解决上述问题，本发明公开了一种大型工件精细加工用夹持系统，包括夹紧圆盘，其特征在于：

所述夹紧圆盘设有多条从圆盘中心向外辐射的燕尾夹槽，各燕尾夹槽内设有可沿燕尾夹槽滑动固定的旋转夹块，从而通过多个旋转夹块的滑动固定对各种形状的大型工件进行夹持，各旋转夹块通过一微型电机进行驱动，各微型电机通过滚珠丝杠结构连接至旋转夹块的底部，从而实现旋转夹块在燕尾夹槽内的滑动和固定，各旋转夹块设有力传感器。

其中：所述旋转夹块包含夹块座、第一夹臂、第二夹臂、第一连接臂、第二连接臂、夹头、夹紧气缸和中间连杆，所述夹紧气缸紧固于所述夹块座的上表面后部，所述第一夹臂和第二夹臂的后端分别铰接于所述夹块座的上表面前部的两侧，所述第一夹臂的前端铰接于第一连接臂的一端，所述第二夹臂的前端铰接于第二连接臂的一端，所述第一连接臂的另一端和第二连接臂的另一端均铰接于中间的夹头。

其中：所述夹块座底部为燕尾部从而能沿燕尾夹槽滑动。

其中：所述夹头的前端设有可拆卸的锥形夹紧部，所述第一夹臂和第二夹臂前端的铰接部铰接有铰接圆盘。

其中：所述夹头通过缓冲件连接至锥形夹紧部，且所述缓冲件上设有力传感器，以提供夹头受力时的检测信号并将该旋转夹块中夹头的反作用力的检测信号进行发送。

其中：所述第一连接臂和第二连接臂包含中间的连接杆和从连接杆两端向内倾斜伸出的连接部，所述连接杆的中部铰接有接触圆盘。

还公开了一种大型工件精细加工用夹持方法，其通过如上所述的夹持系统进行，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：各旋转夹块高速靠近工件；

步骤二：各旋转夹块初步抵靠工件；

步骤四：在各旋转夹块均已抵靠后，各微型电机同时开始低速运行，同时各夹紧气缸通入低压气体并保持一个较低的第一压力值；

步骤五：微型电机继续驱动，各夹头的反作用力大于夹紧气缸内的第一压力值时夹头继续向后退，第一夹臂和第二夹臂的两侧也分别向两侧的外后方运动；

步骤六：当其中一旋转夹块的夹头退至整体机构的最大限度时，停止该旋转夹块的微型电机的驱动并同时停止该旋转夹块中夹块座的移动，等待所有旋转夹块的夹块座均停止运动；

步骤七：当所有旋转夹块的夹块座均停止运动时，对所有夹紧气缸通入高压气体，将各夹紧气缸内的压力提高至一个较高的第二压力值，该第二压力值应大于检测到的反作用力，以提供各夹头稳固的夹紧力。

其中：在步骤一中各微型电机高速驱动，各旋转夹块在微型电机驱动下快速靠近工件，各旋转夹块中第一夹臂222和第二夹臂223的前端以及夹头也逐渐靠近工件，此时夹紧气缸并未通入气体。

其中：在步骤二中当其中一旋转夹块的力传感器检测到受力开始时，即已经接触到工件并进行初步抵靠时，此时停止该旋转夹块的微型电机，等待所有旋转夹块均进行初步抵靠。

通过上述结构可知，本发明的大型工件精细加工用夹持系统及其方法具有如下效果：

1、能保证精细加工中的工件夹持，适用范围更广；

2、操作方便，加工顺畅；

3、保证了加工中的稳定，确保加工后工件的优良率。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的大型工件精细加工用夹持系统的部分示意图。

图2显示了本发明中夹紧圆盘的正视图。

图3显示了本发明旋转夹块的结构示意图。

附图标记：

10、工件台；20、夹紧圆盘；21、燕尾夹槽；22、旋转夹块；23、微型电机；221、夹块座；222第一夹臂；223、第二夹臂；224、第一连接臂；225、第二连接臂；226、夹头；227、夹紧气缸；228、中间连杆。

具体实施方式

参见图1至图3，显示了本发明的大型工件精细加工用夹持系统的其中一个实施例。

在该实施例中，所述大型工件精细加工用夹持系统包括能沿工件台10移动的夹紧圆盘20，所述夹紧圆盘20设有多条从圆盘中心向外辐射的燕尾夹槽21，各燕尾夹槽21内设有可沿燕尾夹槽滑动固定的旋转夹块22，从而通过多个旋转夹块22的滑动固定，对各种形状的工件进行夹持，可选的是，所述多条燕尾夹槽21为八条等角度间隔设置的燕尾夹槽，通过这样的设置，可对各种异形或者整形的大型工件进行稳固的夹持，其中，该八条燕尾夹槽21内的旋转夹块22通过一微型电机23进行驱动，各微型电机23通过滚珠丝杠结构连接至旋转夹块22的底部，从而实现旋转夹块22在燕尾夹槽21内的滑动和固定，通过这种结构设置，固定的效果更好，避免了在加工过程中工件的异常串动。

如图3所示，所述旋转夹块22至少可包含夹块座221、第一夹臂222、第二夹臂223、第一连接臂224、第二连接臂225、夹头226、夹紧气缸227和中间连杆228，所述夹块座221底部为燕尾部，从而可沿燕尾夹槽滑动，其中，所述夹紧座221可为长方体，可选的是，其形状不限于此，也可为矩形等其他合适的形状，所述夹紧气缸227紧固于所述夹块座221的上表面后部，所述夹紧气缸227通过气体软管连接至机床的气体供给系统，以通过气体供给系统的高压气体来提供夹紧力。

所述第一夹臂222和第二夹臂223为相对设置的长条状，所述第一夹臂222和第二夹臂223的后端分别铰接于所述夹块座221的上表面前部的两侧，从而所述第一夹臂222和第二夹臂223能相对夹块座221进行转动，所述第一夹臂222的前端铰接于第一连接臂224的一端，所述第二夹臂223的前端铰接于第二连接臂225的一端，所述第一连接臂224的另一端和第二连接臂225的另一端均铰接于中间的夹头226，所述第一连接臂224和第二连接臂225的形状相同且相对设置，从而位于中间的夹头226可位于所述第一夹臂222和第二夹臂223的中间位置，其中，所述夹头226通过中间连杆228连接至夹紧气缸227。

其中，所述夹头226的前端设有可拆卸的锥形夹紧部，以对工件形成点接触，所述第一夹臂222和第二夹臂223前端的铰接部还铰接有铰接圆盘，在夹紧中，所述第一夹臂222和第二夹臂223前端的铰接圆盘分别在两侧形成对工件抵靠，同时中间的夹头在夹紧气缸227的驱动下通过锥形夹紧部能在中间形成稳定的抵靠，一个旋转夹块能实现三点抵靠，从而夹持力更加稳定可靠。

可选的是，所述夹头226可通过缓冲件连接至锥形夹紧部，且所述缓冲件上可设有力传感器，以提供夹头受力时的检测信号并将该旋转夹块中夹头的反作用力的检测信号进行发送，其中所述缓冲件可为螺旋弹簧，缓冲件的存在可避免在接触中的刚性冲击，提高了夹头的使用寿命，且便于力传感器的检测。

可选的是，第一连接臂224和第二连接臂225为异形件，其包含中间的连接杆和从连接杆两端向内倾斜伸出的连接部，两端的连接部分别实现铰接功能，其中，所述连接杆的中部也可铰接有接触圆盘，所述接触圆盘可避免工件对连接臂造成冲击和破坏，也能提供更好的抵靠和夹持功能。

由此可见，本发明中通过多个特别设计的旋转夹块以及夹紧方法，实现了对不同形状和类型的工件的稳固夹紧，保证了加工过程中工件的稳定位置，确保了精细加工顺利进行。

本发明还公开了一种大型工件精细加工用夹持方法，其包含如下步骤：

步骤一：各旋转夹块高速靠近工件，具体而言，各微型电机高速驱动，各旋转夹块在微型电机驱动下快速靠近工件，各旋转夹块中第一夹臂222和第二夹臂223的前端以及夹头也逐渐靠近工件，此时夹紧气缸并未通入气体；

步骤二：各旋转夹块初步抵靠工件，具体而言，当其中一旋转夹块的力传感器检测到受力开始时，即已经接触到工件并进行初步抵靠时，此时停止该旋转夹块的微型电机，等待所有旋转夹块均进行初步抵靠；

步骤四：在各旋转夹块均已抵靠后，各微型电机同时开始低速运行，同时各夹紧气缸通入低压气体并保持一个较低的第一压力值；

步骤五：由于微型电机继续驱动，各夹头226的反作用力持续增大，当收到的反作用力大于夹紧气缸内的第一压力值时夹头继续向后退，同时由于工件的抵靠以及第一连接臂224和第二连接臂225的联动，第一夹臂222和第二夹臂223的两侧也分别向两侧的外后方运动；

步骤六：当其中一旋转夹块的夹头退至整体机构的最大限度时，即两侧的第一夹臂222和第二夹臂223无法再运动时，该旋转夹块的力传感器的检测到的反作用力开始有一个飞跃增大，此时停止该旋转夹块的微型电机的驱动并同时停止该旋转夹块中夹块座的移动，等待所有旋转夹块的夹块座均停止运动；

步骤七：当所有旋转夹块的夹块座均停止运动时，对所有夹紧气缸通入高压气体，将各夹紧气缸内的压力提高至一个较高的第二压力值，该第二压力值应大于检测到的反作用力，以提供各夹头稳固的夹紧力，同时使得各旋转夹块中三个点的支撑趋于稳定。

由此，本发明的夹持方法能提供所有旋转夹块的同步夹紧和移动，且夹紧稳固，避免工件的串动。

由此可见，本发明的优点在于：

1、能保证精细加工中的工件夹持，适用范围更广；

2、操作方便，加工顺畅；

3、保证了加工中的稳定，确保加工后工件的优良率。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (9)

1.一种大型工件精细加工用夹持系统，包括夹紧圆盘，其特征在于：

所述夹紧圆盘设有多条从圆盘中心向外辐射的燕尾夹槽，各燕尾夹槽内设有可沿燕尾夹槽滑动固定的旋转夹块，从而通过多个旋转夹块的滑动固定对各种形状的大型工件进行夹持，各旋转夹块通过一微型电机进行驱动，各微型电机通过滚珠丝杠结构连接至旋转夹块的底部，从而实现旋转夹块在燕尾夹槽内的滑动和固定，各旋转夹块设有力传感器。

2.如权利要求1所述的大型工件精细加工用夹持系统，其特征在于：所述旋转夹块包含夹块座、第一夹臂、第二夹臂、第一连接臂、第二连接臂、夹头、夹紧气缸和中间连杆，所述夹紧气缸紧固于所述夹块座的上表面后部，所述第一夹臂和第二夹臂的后端分别铰接于所述夹块座的上表面前部的两侧，所述第一夹臂的前端铰接于第一连接臂的一端，所述第二夹臂的前端铰接于第二连接臂的一端，所述第一连接臂的另一端和第二连接臂的另一端均铰接于中间的夹头。

3.如权利要求2所述的大型工件精细加工用夹持系统，其特征在于：所述夹块座底部为燕尾部从而能沿燕尾夹槽滑动。

4.如权利要求2所述的大型工件精细加工用夹持系统，其特征在于：所述夹头的前端设有可拆卸的锥形夹紧部，所述第一夹臂和第二夹臂前端的铰接部铰接有铰接圆盘。

5.如权利要求2所述的大型工件精细加工用夹持系统，其特征在于：所述夹头通过缓冲件连接至锥形夹紧部，且所述缓冲件上设有力传感器，以提供夹头受力时的检测信号并将该旋转夹块中夹头的反作用力的检测信号进行发送。

6.如权利要求2所述的大型工件精细加工用夹持系统，其特征在于：所述第一连接臂和第二连接臂包含中间的连接杆和从连接杆两端向内倾斜伸出的连接部，所述连接杆的中部铰接有接触圆盘。

7.一种大型工件精细加工用夹持方法，其通过如权利要求1-6中任一所述的夹持系统进行，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：各旋转夹块高速靠近工件；

步骤二：各旋转夹块初步抵靠工件；

步骤四：在各旋转夹块均已抵靠后，各微型电机同时开始低速运行，同时各夹紧气缸通入低压气体并保持一个较低的第一压力值；

步骤五：微型电机继续驱动，各夹头的反作用力大于夹紧气缸内的第一压力值时夹头继续向后退，第一夹臂和第二夹臂的两侧也分别向两侧的外后方运动；

步骤六：当其中一旋转夹块的夹头退至整体机构的最大限度时，停止该旋转夹块的微型电机的驱动并同时停止该旋转夹块中夹块座的移动，等待所有旋转夹块的夹块座均停止运动；

步骤七：当所有旋转夹块的夹块座均停止运动时，对所有夹紧气缸通入高压气体，将各夹紧气缸内的压力提高至一个较高的第二压力值，该第二压力值应大于检测到的反作用力，以提供各夹头稳固的夹紧力。

8.如权利要求7所述的大型工件精细加工用夹持方法，其特征在于：在步骤一中各微型电机高速驱动，各旋转夹块在微型电机驱动下快速靠近工件，各旋转夹块中第一夹臂222和第二夹臂223的前端以及夹头也逐渐靠近工件，此时夹紧气缸并未通入气体。

9.如权利要求7所述的大型工件精细加工用夹持方法，其特征在于：在步骤二中当其中一旋转夹块的力传感器检测到受力开始时，即已经接触到工件并进行初步抵靠时，此时停止该旋转夹块的微型电机，等待所有旋转夹块均进行初步抵靠。