CN111054941A - 一种数控机床夹头锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数控机床夹头锁紧机构，属于数控机床夹具技术领域。它解决了现有的数控机床夹头锁紧机构设计较为复杂、各结构部件之间配合不紧密，驱动弹性夹头夹紧结构不稳定，使用寿命短的问题。本数控机床夹头锁紧机构包括呈中空状的主轴和设置在主轴的一端的弹性夹头，主轴内穿设有拉管且该拉管和主轴轴向滑动配合，拉管的一端处于主轴内并和弹性夹头可拆卸固连，拉管的另一端伸出主轴的另一端并和主轴之间设置有带动弹性夹头相对于主轴轴向位移且使弹性夹头与主轴弹性抵靠配合处于夹紧状态的驱动装置。本发明结构设计简单，使弹性夹头夹紧稳定性高，夹紧牢固可靠，使用寿命长，制造成本较低。

Description

一种数控机床夹头锁紧机构

技术领域

本发明属于数控机床夹具技术领域，涉及一种数控机床夹头锁紧机构。

背景技术

在数控车床加工零件之前，需要将零件精确定位安装在车床上才能对零件进行加工操作。

现有的数控车床的零件夹紧装置，如中国专利专利号为：“201620326537.1”所述的一种经济型数控车床用的弹性夹头装置，其具体结构包括：由中空拉杆、圆压板、棘爪座、棘爪、滑套、操纵杆、固定杆和弹性夹头构成，中空拉杆安装在数控车床床头箱的主轴位置上，中空拉杆的左端上从左至右依次套装有圆压板、棘爪座和滑套，棘爪座上均布活动安装有棘爪，滑套套装在棘爪座上，滑套与棘爪的接触端设置为锥形，滑套上装有操纵杆，操作杆通过固定杆与数控车床床头箱连接，中空拉杆的右端螺纹连接有弹性夹头。

该弹性夹头装置的工作过程为：开始工作前，操纵杆的轴线与中空拉杆的轴线相互垂直，弹性夹头为松开状态；操作人员先将需要加工的零件装入弹性夹头的中心孔内，然后将操纵杆在水平面上以固定杆的连接点为圆心旋转，则滑套随着操纵杆的旋转而向中空拉杆左端方向移动，随着滑套的移动，棘爪与滑套的接触点由其接触端的锥度最小处滑至最大处，使得棘爪张开，而棘爪与圆压板的接触端斜面角度变大，棘爪则将圆压板朝中空拉杆的左侧方向推动，由于圆压板、弹性夹头和中空拉杆为固接安装，则会带动中空拉杆和弹性夹头整体向中空拉杆的左侧方向滑动，套装在弹性夹头外部的数控车床床头箱上的输出端主轴筒随即挤压弹性夹头上的伸缩槽，即可将所需加工的零件夹紧。

在上述的结构中，该棘爪与滑套随可驱动中空拉杆和弹性夹头整体向中空拉杆的左侧方向滑动，使弹性夹头夹紧，但如果棘爪的夹紧力度过大，容易造成棘爪断裂，而且极易造成工件在加工过程中从弹性夹头的中心孔中飞出，出现安全事故；在车床的高转速情况下由于主轴尾部延伸距离过长，没有同心度再加上主轴旋转离心力的关系造成棘爪跳动，使得车床转速越高震动越大，噪声越大；气缸操纵杆的硬推力使得滑套与滑套上轴承造成抵死硬推的现象，极易对滑套与滑套上的轴承造成损坏，使得车床噪音大、稳定性差无法使车床高速运转，而且还会影响工件加工后的表面关洁渡与产量；在弹性夹头夹紧后且该弹性夹头必须要由气缸伸展状态长时间做工，推动滑套撑开棘爪再由棘爪推动拉管连接圆盘使弹性夹头弹性夹紧，是属于一种硬拉硬扯的结构，推力一直存在，而且连同车床主轴一起往后拉，如果推力调小了工件夹紧的力就变小，容易造成工件在加工过程中飞出或因打滑引起的工件报废、刀具损坏等危险情况；使用寿命短，弹性夹头夹持不稳，存在零件加工夹持的安全事故。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种结构设计合理、简单、各结构部件之间配合紧密，驱动弹性夹头夹紧结构稳定，使用寿命长的数控机床夹头锁紧机构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种数控机床夹头锁紧机构，包括呈中空状的主轴和设置在主轴的一端的弹性夹头，所述的主轴内穿设有拉管且该拉管和主轴轴向滑动配合，所述的拉管的一端处于主轴内并和弹性夹头可拆卸固连，其特征在于，所述的拉管的另一端伸出主轴的另一端并和主轴之间设置有带动弹性夹头相对于主轴轴向位移且使弹性夹头与主轴弹性抵靠配合处于夹紧状态的驱动装置。

本数控机床夹头锁紧机构主要在拉管和主轴之间设置有驱动装置，并通过驱动装置带动弹性夹头相对于主轴轴向位移且使弹性夹头与主轴弹性抵靠配合，驱动结构稳定性高，使用寿命长；在实际制造时，该拉管的一端和弹性夹头通过螺纹可拆卸固连。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的驱动装置包括与机床气缸推力圈固连的滑动轴承，所述的拉管的另一端固连有推力连接圈，当弹性夹头在主轴的一端处于松开状态时，且该推力连接圈和主轴的另一端轴向抵靠配合，所述的推力连接圈和主轴之间设置有间隔件且该间隔件分部径向高出主轴的外壁，当滑动轴承在机床气缸推力圈的带动下沿主轴的轴向滑动至间隔件处，滑动轴承抵靠作用于间隔件使间隔件径向向内移位，该间隔件驱动拉管相对于主轴轴向移位使弹性夹头处于夹紧状态。间隔件在推力连接圈和主轴之间时，该间隔件均与推力连接圈、主轴抵靠配合，间隔件径向向内移位克服弹性夹头的弹性作用力致使弹性作用在主轴上轴向位移，使弹性夹头与主轴的一端弹性抵靠配合处于夹紧状态。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的主轴的另一端具有轴向设置的装配槽，所述的推力连接圈设置于装配槽内，当弹性夹头在主轴的一端处于松开状态时，且该推力连接圈和装配槽的槽底抵靠配合，当弹性夹头在主轴的一端处于夹紧状态时，且该推力连接圈和装配槽的槽底间隔配合。这样设置的目的是提高拉管在主轴内穿设稳定性，防止推力连接圈和主轴相对错位抵靠。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的间隔件包括若干个活动挤压钢珠，所述的推力连接圈的内端具有缩径形成内轴向靠位台阶的环形座一，所述的内轴向靠位台阶为径向外倾斜面，所述的活动挤压钢珠设置于环形座一上且沿环形座一的圆周方向间隔分布，所述的主轴的装配槽的槽壁上周向间隔分布有呈径向设置的贯穿孔，所述的活动挤压钢珠与贯穿孔径向一一相对且活动挤压钢珠通过贯穿孔部分高出主轴的外壁。活动挤压钢珠通过内轴向靠位台阶的斜面作用使拉管和主轴相向移位，稳定性较高。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，每个贯穿孔的孔口外边缘均向内铆压以形成弧形缩口部，所述的活动挤压钢珠的外壁与弧形缩口部的内壁弧度相同且该两者抵靠配合。这样设置的目的是防止活动挤压钢珠径向脱离贯穿孔，稳定性高。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的主轴的装配槽内还设置有定位挡圈，当推力连接圈处于装配槽内时，且该推力连接圈和定位挡圈轴向抵靠配合。这样设置的目的是减少使用成本，当定位挡圈抵靠磨损时，直接更换定位挡圈即可。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的定位挡圈的外端具有缩径形成外轴向靠位台阶的环形座二，所述的环形座二和环形座一轴向抵靠且该活动挤压钢珠处于环形座二、环形座一之间。这样设置的目的是使活动挤压钢珠在环形座二、环形座一之间装配较为稳定，活动挤压钢珠径向向内挤压时，该定位挡圈和推力连接圈受力均匀。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的外轴向靠位台阶为径向外倾斜面，所述的外轴向靠位台阶和内轴向靠位台阶以环形座二、环形座一抵靠面镜像对称分布。这样设置的目的是使活动挤压钢珠在径向挤压时，径向滑移稳定。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的推力连接圈的内壁上设置有内螺纹，所述的拉管的另一端的外壁上具有一段外螺纹，所述的推力连接圈的内螺纹和拉管的另一端的外螺纹螺旋固连。该推力连接圈通过螺纹的连接方式固连于拉管的另一端，连接结构稳定。

在上述的一种数控机床夹头锁紧机构中，所述的主轴上还固连用于带动主轴旋转的皮带轮。

与现有技术相比，本数控机床夹头锁紧机构的优点为：

一：在弹性夹头夹紧后没有继续向后作用力，因为滑动轴承在轴向移动时没有阻碍，不会出现抵死现象，而且滑动轴承会在机床启动后自动调节自身的活动间隙，这样滑动轴承就不易损坏延长使用寿命。

二：在机床高转速情况下，由于主轴尾端延伸距离较短、滑动轴承与主轴贴合高、同心度高、跳动小、震动小、噪音低等特性延长主轴与滑动轴承的使用寿命，提高加工效率。

三：机床工作过程中也不会产生抵死硬推的现象，因为主轴始终处于原始状态，没有传统的拉扯现象。

四：维修方便，维修成本低，适合各类数控机床使用。

本发明结构设计合理、简单，使弹性夹头夹紧稳定性高，夹紧牢固可靠，使用寿命长，制造成本较低，避免零件加工夹持的安全风险。

附图说明

图1是本数控机床夹头锁紧机构中弹性夹头处于松开状态时的剖视结构示意图。

图2是图1中A部的放大结构示意图。

图3是本数控机床夹头锁紧机构中弹性夹头处于夹紧状态时的剖视结构示意图。

图4是本数控机床夹头锁紧机构中弹性夹头的左视结构示意图。

图5是本数控机床夹头锁紧机构中弹性夹头的主视结构示意图。

图6是本数控机床夹头锁紧机构在数控机床上应用时的结构示意图。

图7是实施例二的剖视结构示意图。

图8是实施例三的剖视结构示意图。

图中，1、主轴；2、弹性夹头；3、拉管；4、滑动轴承；5、推力连接圈；6、活动挤压钢珠；7、内轴向靠位台阶；8、环形座一；9、弧形缩口部；10、定位挡圈；11、外轴向靠位台阶；12、环形座二；13、皮带轮；14、轴向延伸套；15、导套；16、气缸；17、固定座；18、推力圈；19、连接球头；20、推力块；21、定位螺栓。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本数控机床夹头锁紧机构主要由呈中空状的主轴1和设置在主轴1的一端的弹性夹头2组成，主轴1上固连用于带动主轴1旋转的皮带轮13。主轴1内穿设有拉管3且该拉管3和主轴1轴向滑动配合，拉管3的一端处于主轴1内并和弹性夹头2可拆卸固连，拉管3的另一端伸出主轴1的另一端并和主轴1之间设置有带动弹性夹头2相对于主轴1轴向位移且使弹性夹头2与主轴1弹性抵靠配合处于夹紧状态的驱动装置。

在实际制造时，该驱动装置的具体实施方式为：主要由与机床气缸16推力圈18固连的滑动轴承4组成，拉管3的另一端固连有推力连接圈5，推力连接圈5和主轴1之间设置有间隔件且该间隔件分部径向高出主轴1的外壁，当滑动轴承4在机床气缸16推力圈18的带动下沿主轴1的轴向滑动至间隔件处，滑动轴承4抵靠作用于间隔件使间隔件径向向内移位，该间隔件驱动拉管3相对于主轴1轴向移位使弹性夹头2处于夹紧状态。在实际设计时，该推力连接圈5和主轴1的具体连接结构为：主轴1的另一端具有轴向设置的装配槽，推力连接圈5设置于装配槽内，当弹性夹头2在主轴1的一端处于松开状态时，且该推力连接圈5和装配槽的槽底抵靠配合，当弹性夹头2在主轴1的一端处于夹紧状态时，且该推力连接圈5和装配槽的槽底间隔配合。

在实际制造时，该间隔件主要由若干个活动挤压钢珠6组成，推力连接圈5的内端具有缩径形成内轴向靠位台阶7的环形座一8，内轴向靠位台阶7为径向外倾斜面，活动挤压钢珠6设置于环形座一8上且沿环形座一8的圆周方向间隔分布，主轴1的装配槽的槽壁上周向间隔分布有呈径向设置的贯穿孔，活动挤压钢珠6与贯穿孔径向一一相对且活动挤压钢珠6通过贯穿孔部分高出主轴1的外壁。在实际应用时，活动挤压钢珠6和贯穿孔的配合关系为：每个贯穿孔的孔口外边缘均向内铆压以形成弧形缩口部9，活动挤压钢珠6的外壁与弧形缩口部9的内壁弧度相同且该两者抵靠配合。

为了降低使用成本，该主轴1的装配槽内还设置有定位挡圈10，当推力连接圈5处于装配槽内时，且该推力连接圈5和定位挡圈10轴向抵靠配合；定位挡圈10的外端具有缩径形成外轴向靠位台阶11的环形座二12，环形座二12和环形座一8轴向抵靠且该活动挤压钢珠6处于环形座二12、环形座一8之间；外轴向靠位台阶11为径向外倾斜面，外轴向靠位台阶11和内轴向靠位台阶7以环形座二12、环形座一8抵靠面镜像对称分布。

在实际制造时，该推力连接圈5和拉管3的具体连接方式为：推力连接圈5的内壁上设置有内螺纹，拉管3的另一端的外壁上具有一段外螺纹，推力连接圈5的内螺纹和拉管3的另一端的外螺纹螺旋固连。

如图1、图6所示，在实际应用时，该气缸16轴向平行于主轴1设置，该机床上还设置有平行于气缸16且对称分布于主轴1另一侧的固定座17，该推力圈18处于固定座17和气缸16之间并套设在主轴1的滑动轴承4上，该气缸16中的气缸杆外端部固设有连接球头19，该气缸16的气缸杆通过连接球头19与推力圈18的一端活动连接，该推力圈18的另一端通过螺栓与固定座17铰接，当推力圈18的另一端和固定座17铰接时，且该推力圈18能绕两者的铰接处水平摆动；该推力圈18和滑动轴承4之间设置有推力块20且该推力块20与滑动轴承4的外圈活动连接，推力块20与推力圈18铰接连接且水平转动配合，滑动轴承4轴向套设在主轴1并与主轴1轴向滑动配合上；主轴1的装配槽内设置有定位挡圈10、推力连接圈5，定位挡圈10上设置环形座二12，推力连接圈5上设置环形座一8，环形座二12、环形座一8之间设置活动挤压钢珠6；在主轴1的装配槽的槽壁上设置有贯穿孔，活动挤压钢珠6和贯穿孔一一相对且该活动挤压钢珠6通过贯穿孔部分伸出装配槽的外壁，滑动轴承4在与主轴1轴向滑动配合时对活动挤压钢珠6径向挤压；主轴1内穿设有拉管3，拉管3的一端与弹性夹头2可拆卸固连，拉管3的另一端与推力连接圈5固连，当活动挤压钢珠6径向挤压于定位挡圈10、推力连接圈5之间时，该推力连接圈5带动拉管3、弹性夹头2在主轴1上整体位移。

在定位挡圈10、推力连接圈5之间轴向设置有定位螺栓21，定位螺栓21沿定位挡圈10的圆周方向间隔分布，定位螺栓21穿过推力连接圈5且螺旋固连在定位挡圈10上，该定位螺栓21上套设有压缩弹簧，该推力连接圈5的外端面具有轴向设置的弹簧槽，该压缩弹簧处于弹簧槽中且该压缩弹簧的一端弹性抵靠在定位螺栓21的头部，该压缩弹簧的另一端抵靠在弹簧槽的槽底。这样设置的目的是：当更换弹性夹头2时，能有效防止活动挤压钢珠6脱离定位挡圈10、推力连接圈5。

弹性夹头2处于夹紧状态时的工作流程为：气缸16向外延伸，带动推力圈18向后摆动（即该推力圈18绕与固定座17的铰接处水平摆动），推力圈18在摆动时，由于推力圈18和推动块相对铰接，推力圈18带动推力块20推动滑动轴承4在主轴1上沿主轴1的轴向向后滑动，当滑动轴承4在与主轴1轴向向后滑动配合时，该滑动轴承4对活动挤压钢珠6径向挤压；活动挤压钢珠6克服弹性夹头2自身的弹力以及设置在推力连接圈5的弹簧槽中的压缩弹簧的弹力，活动挤压钢珠6径向挤压于定位挡圈10、推力连接圈5之间，该推力连接圈5带动拉管3、弹性夹头2在主轴1上整体向后位移，使弹性夹头2与主轴1的前端弹性抵靠配合，弹性夹头2处于夹紧状态。

弹性夹头2处于松开状态时的工作流程为：气缸16回缩，带动推力圈18向前摆动（即该推力圈18绕与固定座17的铰接处水平摆动），推力圈18在摆动时，由于推力圈18和推动块相对铰接，推力圈18带动推力块20推动滑动轴承4在主轴1上沿主轴1的轴向向前滑动，当滑动轴承4在与主轴1轴向向前滑动配合时，该滑动轴承4脱离对活动挤压钢珠6的径向挤压；活动挤压钢珠6在弹性夹头2自身的弹力以及设置在推力连接圈5的弹簧槽中的压缩弹簧的弹力作用下，活动挤压钢珠6径向脱离定位挡圈10、推力连接圈5之间；拉管3、弹性夹头2在主轴1上整体向前位移，使弹性夹头2脱离主轴1的前端弹性抵靠配合，弹性夹头2处于松开状态。

实施例二：

如图7所示，本实施例与实施例一的基本结构相同，且不同之处在于：皮带轮13的一端具有轴向延伸套14，该定位挡圈10和推力连接圈5处于轴向延伸套14内，该定位挡圈10与主轴1的端部抵靠配合，该贯穿孔周向间隔分布于轴向延伸套14上，处于定位挡圈10和推力连接圈5之间的活动挤压钢珠6通过贯穿孔部分高出轴向延伸套14的外壁，与机床气缸16推力圈18固连的滑动轴承4与轴向延伸套14滑动配合且能滑动抵靠作用于活动挤压钢珠6。

实施例三：

如图8所示，本实施例与实施例一的基本结构相同，且不同之处在于：在主轴1的外壁上固设有导套15，该定位挡圈10和推力连接圈5处于导套15内，该定位挡圈10与主轴1的端部抵靠配合，该贯穿孔周向间隔分布于导套15上，处于定位挡圈10和推力连接圈5之间的活动挤压钢珠6通过贯穿孔部分高出导套15的外壁，与机床气缸16推力圈18固连的滑动轴承4与导套15滑动配合且能滑动抵靠作用于活动挤压钢珠6。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种数控机床夹头锁紧机构，包括呈中空状的主轴（1）和设置在主轴（1）的一端的弹性夹头（2），所述的主轴（1）内穿设有拉管（3）且该拉管（3）和主轴（1）轴向滑动配合，所述的拉管（3）的一端处于主轴（1）内并和弹性夹头（2）可拆卸固连，其特征在于，所述的拉管（3）的另一端伸出主轴（1）的另一端并和主轴（1）之间设置有带动弹性夹头（2）相对于主轴（1）轴向位移且使弹性夹头（2）与主轴（1）弹性抵靠配合处于夹紧状态的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的驱动装置包括与机床气缸（16）推力圈（18）固连的滑动轴承（4），所述的拉管（3）的另一端固连有推力连接圈（5），当弹性夹头（2）在主轴（1）的一端处于松开状态时，且该推力连接圈（5）和主轴（1）的另一端轴向抵靠配合，所述的推力连接圈（5）和主轴（1）之间设置有间隔件且该间隔件分部径向高出主轴（1）的外壁，当滑动轴承（4）在机床气缸（16）推力圈（18）的带动下沿主轴（1）的轴向滑动至间隔件处，滑动轴承（4）抵靠作用于间隔件使间隔件径向向内移位，该间隔件驱动拉管（3）相对于主轴（1）轴向移位使弹性夹头（2）处于夹紧状态。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的主轴（1）的另一端具有轴向设置的装配槽，所述的推力连接圈（5）设置于装配槽内，当弹性夹头（2）在主轴（1）的一端处于松开状态时，且该推力连接圈（5）和装配槽的槽底抵靠配合，当弹性夹头（2）在主轴（1）的一端处于夹紧状态时，且该推力连接圈（5）和装配槽的槽底间隔配合。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的间隔件包括若干个活动挤压钢珠（6），所述的推力连接圈（5）的内端具有缩径形成内轴向靠位台阶（7）的环形座一（8），所述的内轴向靠位台阶（7）为径向外倾斜面，所述的活动挤压钢珠（6）设置于环形座一（8）上且沿环形座一（8）的圆周方向间隔分布，所述的主轴（1）的装配槽的槽壁上周向间隔分布有呈径向设置的贯穿孔，所述的活动挤压钢珠（6）与贯穿孔径向一一相对且活动挤压钢珠（6）通过贯穿孔部分高出主轴（1）的外壁。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，每个贯穿孔的孔口外边缘均向内铆压以形成弧形缩口部（9），所述的活动挤压钢珠（6）的外壁与弧形缩口部（9）的内壁弧度相同且该两者抵靠配合。

6.根据权利要求4或5所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的主轴（1）的装配槽内还设置有定位挡圈（10），当推力连接圈（5）处于装配槽内时，且该推力连接圈（5）和定位挡圈（10）轴向抵靠配合。

7.根据权利要求6所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的定位挡圈（10）的外端具有缩径形成外轴向靠位台阶（11）的环形座二（12），所述的环形座二（12）和环形座一（8）轴向抵靠且该活动挤压钢珠（6）处于环形座二（12）、环形座一（8）之间。

8.根据权利要求7所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的外轴向靠位台阶（11）为径向外倾斜面，所述的外轴向靠位台阶（11）和内轴向靠位台阶（7）以环形座二（12）、环形座一（8）抵靠面镜像对称分布。

9.根据权利要求2所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的推力连接圈（5）的内壁上设置有内螺纹，所述的拉管（3）的另一端的外壁上具有一段外螺纹，所述的推力连接圈（5）的内螺纹和拉管（3）的另一端的外螺纹螺旋固连。

10.根据权利要求1或9所述的一种数控机床夹头锁紧机构，其特征在于，所述的主轴（1）上还固连用于带动主轴（1）旋转的皮带轮（13）。

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