CN109551279B - 一种高精度自动化车床芯轴夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度自动化车床芯轴夹具，包括夹具本体、活塞、弹性涨套及卡紧机构，活塞活动收容于夹具本体并与卡紧机构配合，弹性涨套套设于夹具本体并位于卡紧机构下方，工件套设于弹性涨套外表面，活塞下移并与卡紧机构卡扣带动卡紧机构抵压弹性涨套，弹性涨套沿夹具本体下移并被夹具本体撑开从而夹紧工件，相对于传统夹具，精度高，夹持范围大；自动更换弹性涨套，易于实现自动化连续作业；平衡孔和平衡螺纹孔的设计，保证夹具良好的动平衡；气检结构的设计，确保装夹的可靠性，保证加工质量。

Description

一种高精度自动化车床芯轴夹具

技术领域

本发明涉及夹具，尤其是涉及一种高精度自动化车床芯轴夹具。

背景技术

机床作为工业母机，在国家工业发展过程中具有重要的意义。据统计，我国机床产值从2008年世界排名第三跃居首位，进口和消费连续八年世界第一。夹具作为机床不可或缺的一部分，对于提高加工精度和效率有着重要的作用。随着人们对高精度和自动化的要求越来越高，传统的夹具已经无法满足生产，各种自动化夹具应运而生。长久以来，我国的夹具技术相对于国外较落后，产品一直处于低端行列，精度低，稳定性差，靠低价竞争市场。中高端依赖进口，价格昂贵。

芯轴夹具针对夹持工件内孔设计，安装在车床主轴上。目前主流的芯轴夹具为弹性夹头与锥面配合，采用手动螺纹拧紧，主要的缺陷为手动操作耗时长，工人劳动强度大，不能与数控机床配合自动夹紧松开，且精度较低。当采用较小间隙提高夹持精度时时，装夹工件时比较困难，易出现工件卡住，特别是装夹尺寸较大的工件时，更易出现上述情况。另外，弹性涨套更换只能手动更换，无法实现自动化连续生产。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种精度高，夹持范围大的高精度自动化车床芯轴夹具。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种高精度自动化车床芯轴夹具，包括夹具本体、活塞、弹性涨套及卡紧机构，所述活塞活动收容于所述夹具本体并与所述卡紧机构配合，所述弹性涨套套设于所述夹具本体并位于所述卡紧机构下方，工件套设于所述弹性涨套外表面，所述活塞下移并与所述卡紧机构卡扣带动所述卡紧机构抵压所述弹性涨套，所述弹性涨套沿所述夹具本体下移并被所述夹具本体撑开从而夹紧所述工件。

进一步地，所述弹性涨套设有内孔，所述内孔呈锥形，所述夹具本体包括撑开部，所述撑开部呈锥形，所述弹性涨套套设于所述撑开部并且所述内孔与所述撑开部贴合是使所述弹性涨套沿所述夹具本体下移时被撑开。

进一步地，所述弹性涨套包括若干钢件及若干弹性件，若干所述钢件及若干所述弹性件间隔设置并且相互粘合。

进一步地，所述活塞包括拉紧杆，所述拉紧杆设有凹槽，所述卡紧机构包括壳体、抵触销、滑动销及第一弹性件，所述抵触销及所述滑动销活动收容于所述壳体，所述滑动销与所述凹槽卡扣，所述抵触销与所述滑动销抵触使所述第一弹性件变形，所述滑动销相对所述壳体滑动脱离所述凹槽使所述活塞与所述卡紧机构解锁。

进一步地，所述抵触销及所述滑动销分别设有斜面，两所述斜面配合，所述抵触销的移动方向与所述滑动销的移动方向垂直。

进一步地，所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括机械手，所述机械手包括机械手基座、手指、第二弹性件及压板，所述手指及所述第二弹性件固定于所述机械手基座，所述压板固定于所述第二弹性件，所述压板与所述抵触销抵压，所述手指夹持所述卡紧机构。

进一步地，所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括涨套固定环，所述涨套固定环与所述活塞固定连接，所述涨套固定环包括固定环主体及导向柱，所述导向柱固定于所述固定环主体，所述固定环主体位于所述弹性涨套底部，所述导向柱位于所述弹性涨套内在安装所述弹性涨套时引导所述弹性涨套。

进一步地，所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括限位块，所述限位块安装于所述夹具本体上，所述工件套设于所述弹性涨套并与所述限位块抵触。

进一步地，所述夹具本体设有第一气路，所述限位块设有第二气路，当所述限位块及所述工件安装正确时，所述第一气路与所述第二气路形成气检结构，从所述活塞进入的气体不会泄露，以便于实时自检。

进一步地，所述夹具本体包括基座，所述基座设有平衡孔及平衡螺纹孔，所述平衡螺纹孔能够安装螺纹堵头，调节由于所述工件加工误差产生的不平衡。

相比现有技术，本发明高精度自动化车床芯轴夹具的活塞活动收容于夹具本体并与卡紧机构配合，弹性涨套套设于夹具本体并位于卡紧机构下方，工件套设于弹性涨套外表面，活塞下移并与卡紧机构卡扣带动卡紧机构抵压弹性涨套，弹性涨套沿夹具本体下移并被夹具本体撑开从而夹紧工件，相对于传统夹具，精度高，夹持范围大；自动更换弹性涨套，易于实现自动化连续作业；平衡孔和平衡螺纹孔的设计，保证夹具良好的动平衡；气检结构的设计，确保装夹的可靠性，保证加工质量。

附图说明

图1为本发明高精度自动化车床芯轴夹具的结构示意图；

图2为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的仰视图；

图3为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的一活塞的立体图；

图4为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的一涨套固定环的立体图；

图5为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的一弹性涨套的立体图；

图6为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的一卡紧机构的立体图；

图7为图6的卡紧机构的结构示意图；

图8为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的机械手的结构示意图；

图9为图1的高精度自动化车床芯轴夹具的气检过程示意图。

图中：10、夹具本体；11、法兰；110、车床主轴接口；12、基座；120、平衡孔；121、平衡螺纹孔；122、第一气路；123、撑开部；20、拉杆；30、活塞；31、活塞主体；32、活塞销；33、拉紧杆；330、凹槽；40、涨套固定环；41、固定环主体；42、台阶部；420、沉头孔；43、导向柱；50、紧固件；60、限位块；61、第二气路；70、弹性涨套；71、钢件；72、弹性件；73、内孔；80、卡紧机构；81、壳体；82、抵触销；83、滑动销；84、第一弹性件；85、堵头；90、机械手；91、机械手基座；92、手指；93、第二弹性件；94、压板；200、工件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图9，本发明一种高精度自动化车床芯轴夹具用于夹持工件200，高精度自动化车床芯轴夹具包括夹具本体10、拉杆20、活塞30、涨套固定环40、紧固件50、限位块60、弹性涨套70、卡紧机构80、机械手90。

夹具本体10包括法兰11及基座12。法兰11安装于基座12底部。法兰11设有车床主轴接口110。车床主轴接口110呈锥形。基座12设有若干平衡孔120、若干平衡螺纹孔121及第一气路122。基座12在设计时，预先设计平衡孔120，保证整个夹具在设计时整体平衡。基座12端面预留平衡螺纹孔121，在动平衡测试时，可在平衡螺纹孔121增加螺纹堵头，调节整个夹具由于加工误差带来的不平衡。两处的平衡设计，保证夹具良好的动平衡，使得夹具在运转过程中振动小，提高加工精度。基座12还包括撑开部123。撑开部123的截面呈锥形。

活塞30包括活塞主体31、若干活塞销32及拉紧杆33。若干活塞销32及拉紧杆33从活塞主体31延伸而出。活塞主体31呈圆柱形，拉紧杆33位于活塞主体31的圆心处。拉紧杆33远离活塞主体31的端部设有凹槽330。若干活塞销32环绕于拉紧杆33。在本实施例中，活塞销32的数量为三个。

涨套固定环40包括固定环主体41、台阶部42及若干导向柱43。固定环主体41呈圆环形，台阶部42凸设于固定环主体41表面。每一台阶部42上设有沉头孔420。若干导向柱43固定于固定环主体41并均匀分布于固定环主体41表面。在本实施例中，导向柱43的数量为三个。

紧固件50为固定螺钉。限位块60呈圆柱形，并且限位块60上设有三条均匀分布的第二气路61。

弹性涨套70包括若干钢件71及若干弹性件72。钢件71的数量与弹性件72的数量相同。钢件71与弹性件72间隔设置并且相互粘合。弹性涨套70设有内孔73，内孔73呈锥形。在本实施例中，钢件71的数量与弹性件72的数量为六。

卡紧机构80包括壳体81、抵触销82、滑动销83、第一弹性件84以及堵头85。抵触销82及滑动销83活动安装于壳体81内。堵头85固定安装于壳体81。第一弹性件84位于滑动销83及堵头85之间。第一弹性件84为弹簧。抵触销82及滑动销83皆设有斜面，抵触销82及滑动销83之间通过斜面接触并且抵触销82垂直于滑动销83。

机械手90包括机械手基座91、两手指92、第二弹性件93以及压板94。两手指92分别固定于机械手基座91的相对两端，第二弹性件93固定于机械手基座91并位于两手指92之间。压板94固定于第二弹性件93。第二弹性件93为弹簧。

组装高精度自动化车床芯轴夹具时，拉杆20固定于活塞30底部并且拉杆20及活塞30收容于夹具本体10。拉紧杆33端部从撑开部123中伸出，涨套固定环40通过紧固件50固定于活塞30防止在取下弹性涨套70时将涨套固定环40一同带出来。弹性涨套70套设于夹具本体10的撑开部123上，此时导向柱43位于弹性涨套70内以便于机械手90安装弹性涨套70时起导向作用。卡紧机构80安装于拉紧杆33端部的凹槽330内。限位块60安装于基座12上。

使用高精度自动化车床芯轴夹具时，工件200套设于弹性涨套70，拉杆20向下拉动带动活塞30向下移动，拉紧杆33与卡紧机构80卡住，带动卡紧机构80下移，卡紧机构80下压弹性涨套70，弹性涨套70的内孔73与撑开部123贴合，当弹性涨套70沿着撑开部123的锥面移动时，弹性涨套70被撑开部123撑开，从而夹紧工件200。当拉杆20向上推时，活塞30向上移动，活塞30带动涨套固定环40向上移动。涨套固定环40推动弹性涨套70向上移动，弹性涨套70沿撑开部123的锥面上移，弹性涨套70的直径变小，从而公开工件200。

当需要加工不同直径的工件200时，需要更换不同直径的弹性涨套70，机械手90取下工件200，再取下卡紧机构80。机械手90取下卡紧机构80时，机械手90先向下压，第二弹性件93被压缩，压板94压在卡紧机构80的抵触销82上，抵触销82下移，在楔形结构作用下，滑动销83滑动，松开拉紧杆33端部的凹槽330，机械手90的手指92此时夹紧卡紧机构80并取下。机械手90再次取下弹性涨套70，并抓取另一个直径尺寸的弹性涨套70装到夹具本体10上，并将卡紧机构80取过来装到拉紧杆33上。在第一弹性件84的作用下，滑动销83与凹槽330卡紧，快速完成弹性涨套70的自动更换。

在使用过程中，气体沿活塞30进入，沿气路进入基座12的第一气路122，经过基座12端面进入限位块60，三条均匀分布的第二气路61，当限位块60没有安装好或者工件200没装夹好，气体会从缝隙里漏出，导致系统里的气压下降，系统可以通过气压变化来做判定限位块60是否安装好、工件200是否装夹好，及时发现报警处理，实现实时的自检测，保证自动化连续加工过程中工件200的加工质量。

本申请中高精度自动化车床芯轴夹具相对于传统夹具，精度高，夹持范围大；自动更换弹性涨套70，易于实现自动化连续作业；平衡孔120和平衡螺纹孔121的设计，保证夹具良好的动平衡；气检结构的设计，确保装夹的可靠性，保证加工质量。

以上，所有的实施方式仅为本发明的优选实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度自动化车床芯轴夹具，包括夹具本体，其特征在于：所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括活塞、弹性涨套及卡紧机构，所述活塞活动收容于所述夹具本体并与所述卡紧机构配合，所述弹性涨套套设于所述夹具本体并位于所述卡紧机构下方，工件套设于所述弹性涨套外表面，所述活塞下移并与所述卡紧机构卡扣带动所述卡紧机构抵压所述弹性涨套，所述弹性涨套沿所述夹具本体下移并被所述夹具本体撑开从而夹紧所述工件，所述活塞包括拉紧杆，所述拉紧杆设有凹槽，所述卡紧机构包括壳体、抵触销、滑动销及第一弹性件，所述抵触销及所述滑动销活动收容于所述壳体，所述滑动销与所述凹槽卡扣，所述抵触销与所述滑动销抵触使所述第一弹性件变形，所述滑动销相对所述壳体滑动脱离所述凹槽使所述活塞与所述卡紧机构解锁，所述抵触销及所述滑动销分别设有斜面，两所述斜面配合，所述抵触销的移动方向与所述滑动销的移动方向垂直，所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括机械手，所述机械手包括机械手基座、手指、第二弹性件及压板，所述手指及所述第二弹性件固定于所述机械手基座，所述压板固定于所述第二弹性件，所述压板与所述抵触销抵压，所述手指夹持所述卡紧机构。

2.根据权利要求1所述的高精度自动化车床芯轴夹具，其特征在于：所述弹性涨套设有内孔，所述内孔呈锥形，所述夹具本体包括撑开部，所述撑开部呈锥形，所述弹性涨套套设于所述撑开部并且所述内孔与所述撑开部贴合是使所述弹性涨套沿所述夹具本体下移时被撑开。

3.根据权利要求2所述的高精度自动化车床芯轴夹具，其特征在于：所述弹性涨套包括若干钢件及若干弹性件，若干所述钢件及若干所述弹性件间隔设置并且相互粘合。

4.根据权利要求1所述的高精度自动化车床芯轴夹具，其特征在于：所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括涨套固定环，所述涨套固定环与所述活塞固定连接，所述涨套固定环包括固定环主体及导向柱，所述导向柱固定于所述固定环主体，所述固定环主体位于所述弹性涨套底部，所述导向柱位于所述弹性涨套内在安装所述弹性涨套时引导所述弹性涨套。

5.根据权利要求1所述的高精度自动化车床芯轴夹具，其特征在于：所述高精度自动化车床芯轴夹具还包括限位块，所述限位块安装于所述夹具本体上，所述工件套设于所述弹性涨套并与所述限位块抵触。

6.根据权利要求5所述的高精度自动化车床芯轴夹具，其特征在于：所述夹具本体设有第一气路，所述限位块设有第二气路，当所述限位块及所述工件安装正确时，所述第一气路与所述第二气路形成气检结构，从所述活塞进入的气体不会泄露，以便于实时自检。

7.根据权利要求1所述的高精度自动化车床芯轴夹具，其特征在于：所述夹具本体包括基座，所述基座设有平衡孔及平衡螺纹孔，所述平衡螺纹孔能够安装螺纹堵头，调节由于所述工件加工误差产生的不平衡。

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