CN111745221A - 一种硬脆材料的装夹装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬脆材料的装夹装置，包括：载料盘组件、固定于所述载料盘组件上的调紧机构以及贯穿所述载料盘组件的真空吸盘；所述载料盘组件包括用于放置硬脆材料工件的载料盘以及与所述载料盘连通的圆管，所述真空吸盘穿过圆管且延伸出所述载料盘的一表面；所述调紧机构包括第一调紧组件以及与所述第一调紧组件固定连接的第二调紧组件，所述第一调紧组件与第二调紧组件用于带动真空吸盘沿圆管轴向方向移动，所述第一调紧组件与第二调紧组件之间通过连接环固定连接，所述连接环固定套接于所述真空吸盘上。根据本发明，能够方便快捷、低成本高效的应用在旋转点切割式线锯机床的夹具来加工硬脆材料。
Description
技术领域
本发明涉及夹持装置的技术领域，特别涉及一种硬脆材料的装夹装置。
背景技术
单晶硅、碳化硅、陶瓷等硬脆材料在各个领域的应用日益广泛，同时其加工的精度和技术要求越来越严格，但由于材料自身硬脆的特性导致传统的刀具无法加工，传统的夹具也不适合装夹该类工件。近几年来电火花线切割和线锯工艺的出现解决了大部分硬脆材料的加工问题。导电性较差这一类的硬脆材料主要采用的是线锯切割这种工艺进行加工的。
按切割方式线锯机床可以分为：平推式、摇摆式、旋转点切割式。平推式和摇摆式线锯机床在加工时，工件是固定不动的，旋转点切割式线锯机床在加工时，工件是旋转的。旋转点切割这种加工方式的锯切力小、加工后的工件表面质量好，这便于锯切得到的硬脆材料的后续加工，这类切割方式及机床的应用占比也越来越大。
对于平推式，工件一般是长方体形状，加工时放置在工作台上不动，其夹紧固定比较容易，但是对于摇摆式和旋转点切割式线锯机床而言，加工的工件一般为长圆柱体这样的棒材，在加工时工件卧放跟随机床的载料盘一起旋转，其装夹比较困难。
由于硬脆材料的高脆性致使工件受到外部集中力时极易容易崩碎，因此现有的这类线锯机床上往往不采用三爪卡盘这一类的机械夹紧的方式，而是采用胶水粘结的方式来固定工件，但这样每次装夹都要消耗大量的时间和成本，效率很低。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种硬脆材料的装夹装置，能够方便快捷、低成本高效的应用在旋转点切割式线锯机床的夹具来加工单晶硅、碳化硅等硬脆材料。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种硬脆材料的装夹装置，包括：
载料盘组件、固定于所述载料盘组件上的调紧机构以及贯穿所述载料盘组件的真空吸盘；
所述载料盘组件包括用于放置工件的载料盘以及与所述载料盘连通的圆管，所述真空吸盘穿过圆管且延伸出所述载料盘的一表面；
所述调紧机构包括第一调紧组件以及与所述第一调紧组件固定连接的第二调紧组件，所述第一调紧组件与第二调紧组件用于带动真空吸盘沿圆管轴向方向移动，所述第一调紧组件与第二调紧组件之间通过连接环固定连接，所述连接环固定套接于所述真空吸盘上；
所述连接环一端上固定连接有第一连接杆，另一端固定连接有第二连接杆，所述第一连接杆上固接有第一调紧组件，所述第二连接杆上固接有第二调紧组件。
优选的，所述载料盘上开设有一伸出孔，所述伸出孔与圆管相连通，且载料盘上开设有关于伸出孔对称设置的第一固定孔与第二固定孔。
优选的，所述圆管沿垂直方向上从一表面贯穿于另一表面分别开设有第一连接孔与第二连接孔，所述第一连接孔中贯穿有第一连接杆，所述第二连接孔中贯穿有第二连接杆。
优选的，所述真空吸盘包括真空吸嘴部以及与所述真空吸嘴部连通的连接管，所述连接管上固定套接有连接环。
优选的，所述第一调紧组件包括螺纹固定于第一固定孔中导向杆，所述导向杆沿其长度方向上依次套接有挡圈、弹簧、调节螺母以及调节螺母座，所述挡圈与第一连接杆固定连接。
优选的，所述弹簧一端抵触于挡圈端面上，另一端抵触于调节螺母的端面上，调节螺母螺纹连接于调节螺母座上，所述调节螺母座固定套接于导向杆上。
优选的，所述第二调紧组件包括螺纹固定于第二固定孔中辅助导向杆，所述辅助导向杆上沿其长度方向上依次套接有辅助挡圈以及与所述辅助导向杆固接的辅助座，所述辅助挡圈固定连接有第二连接杆。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、通过采用真空吸盘吸附工件的方式，能够快速装夹工件。而且可以用于工件旋转的机床，能满足旋转点切割这种加工方式的需求，适用性强。
2、通过弹簧一端抵触于挡圈端面上，另一端抵触于调节螺母的端面上，调节螺母螺纹连接于调节螺母座上，所述调节螺母座固定套接于导向杆上，可以调节夹紧力，合适的夹紧力避免了因夹紧力过大或过小而带来的不利影响。
3、而且该装置只有真空吸盘、载料盘组件以及调紧机构，结构设计简单、轻巧、易于加工制造，使用时用三爪卡盘夹紧与机床主轴连接，通用性强，对机床结构要求低。
附图说明
图1为根据本发明的硬脆材料的装夹装置的三维结构示意图；
图2为根据本发明的硬脆材料的装夹装置的三维爆炸结构示意图；
图3为根据本发明的硬脆材料的装夹装置的调紧机构的三维结构示意图；
图4为根据本发明的硬脆材料的装夹装置的俯视图；
图5为图4A-A方向的剖视图。
图中：10.真空吸盘；20.载料盘组件；30.调紧机构；21.圆管；22.载料盘；23.第一固定孔；24.第二固定孔；25.伸出孔；26.第一连接孔；27.第二连接孔；31.第一调紧组件；32.第二调紧组件；33.第一连接杆；34.第二连接杆；35.连接环；11.连接管；12.真空吸嘴部；311.导向杆；312.挡圈；313.弹簧；314.调节螺母；315.调节螺母座；321.辅助导向杆；322.辅助挡圈；323.辅助座。
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。
参照图1-3，一种硬脆材料的装夹装置，包括：载料盘组件20、固定于所述载料盘组件20上的调紧机构30以及贯穿所述载料盘组件20的真空吸盘10，调紧机构30控制真空吸盘10从载料盘组件20中移动，当真空吸盘10吸附到工件后，调紧机构30带动真空吸盘10沿远离工件方向移动，以使得工件与真空吸盘10相抵触，所述载料盘组件20包括用于放置工件的载料盘22以及与所述载料盘22连通的圆管21，所述真空吸盘10穿过圆管21且延伸出所述载料盘22的一表面，载料盘22与圆管21构成T型结构，以使得真空吸盘10可以在其中自由的沿圆管21长度方向上移动，由于硬脆材料往往不是标准圆柱体的原因，因此棒材的轴心不易获得且一般的定心机构都不能实现定心，可以在载料盘22的端面作出多个同心圆标记，在装夹时可以找到工件的大概圆柱面与载料盘22上的相应的标记重合以达到定心的作用，所述调紧机构30包括第一调紧组件31以及与所述第一调紧组件31固定连接的第二调紧组件32，所述第一调紧组件31与第二调紧组件32用于带动真空吸盘10沿圆管21轴向方向移动，其中第二调紧组件32起辅助支撑及配重以达到动平衡的作用，所述第一调紧组件31与第二调紧组件32之间通过连接环35固定连接，所述连接环35固定套接于所述真空吸盘10上，以使得第一调紧组件31与第二调紧组件32均与真空吸盘10固定，进而第一调紧组件31可以带动真空吸盘10移动，所述连接环35一端上固定连接有第一连接杆33，另一端固定连接有第二连接杆34，所述第一连接杆33上固接有第一调紧组件31，所述第二连接杆34上固接有第二调紧组件32，第一调紧组件31通过带动连接环35沿水平方向移动，而连接环35固定真空吸盘10上，进而带动真空吸盘10沿水平方向移动。
参照图2，所述载料盘22上开设有一伸出孔25，所述伸出孔25与圆管21相连通，且载料盘22上开设有关于伸出孔25对称设置的第一固定孔23与第二固定孔24，所述载料盘22用于固定第一调紧组件31与第二调紧组件32，所述圆管21沿垂直方向上从一表面贯穿于另一表面分别开设有第一连接孔26与第二连接孔27，所述第一连接孔26中贯穿有第一连接杆33，所述第二连接孔27中贯穿有第二连接杆34，以使得第一调紧组件31与第二调紧组件32能够与真空吸盘10连接。
进一步的，所述真空吸盘10包括真空吸嘴部12以及与所述真空吸嘴部12连通的连接管11，所述连接管11上固定套接有连接环35，当连接管11连接负压装置，以使得真空吸嘴部12产生吸附力，吸附住工件。
参照图3，所述第一调紧组件31包括螺纹固定于第一固定孔23中导向杆311，所述导向杆311沿其长度方向上依次套接有挡圈312、弹簧313、调节螺母314以及调节螺母座315，所述挡圈312与第一连接杆33固定连接，所述弹簧313一端抵触于挡圈312端面上，另一端抵触于调节螺母314的端面上，调节螺母314螺纹连接于调节螺母座315上，所述调节螺母座315固定套接于导向杆311上，所述第二调紧组件32包括螺纹固定于第二固定孔24中辅助导向杆321，所述辅助导向杆321上沿其长度方向上依次套接有辅助挡圈322以及与所述辅助导向杆321固接的辅助座323，所述辅助挡圈322固定连接有第二连接杆34。
一实施例，所述载料盘组件20为T型结构，且所述圆管21内部开设有一T型通孔，真空吸盘10穿过圆管21，且连接管11上固接有固定套接有楔形圆环，所述楔形圆环与所述T型通孔之间设置有第一弹簧，所述圆管21上开设有第一螺纹孔与第二螺纹孔，所述第一螺纹孔中螺纹连接有第一调整螺钉，所述第一调整螺钉与所述楔形圆环的倾斜面相抵触，所述第二螺纹孔中螺纹连接有第二调整螺钉，所述第二调整螺钉与所述楔形圆环的倾斜面相抵触，载料盘组件20通过三爪卡盘装夹在机床轴上，可以随轴转动，中间开有T型通孔，侧壁开有多个螺纹孔；真空吸盘10穿过载料盘的T型通孔，真空吸盘10的尾端与T型通孔过渡配合，可以相对滑动；楔形圆环固定在真空吸盘10的上，第一弹簧夹装在楔形圆环和圆管21中间，第一调整螺钉与第二调整螺钉分别与圆管21侧面的第一螺纹孔与第二螺纹孔配合，第一调整螺钉与第二调整螺钉的下端均为圆锥形，与楔形圆环接触，通过转动第一调整螺钉与第二调整螺钉可以调整真空吸盘10相对载料盘22的相对距离；导气管与真空吸盘10的尾部连接，起引导气流的作用；导气管穿过机床轴的通孔，再通过气动旋转接头与负压装置相连，可以实现当载料盘22随轴旋转时负压装置不转的功能。
装夹工件时，通过调整第一调整螺钉与第二调整螺钉改变真空吸盘的位置，将真空吸盘伸出载料盘，通过负压装置产生的负压吸住工件端面，再通过调整第一调整螺钉与第二调整螺钉将真空吸盘慢慢缩回载料盘直至工件端面贴合载料盘端面，在旋转第一调整螺钉与第二调整螺钉的时候，可以通过力学计算和使用扭力扳手等方法来调整工件与载料盘的接触夹紧力。
工作原理：在使用时，首先通过三爪卡盘夹住圆管21，由此固定住载料盘22，使该装夹装置能随机床轴转动，连接管11一端与机床上导气管相连通，所述导气管穿过机床轴的内孔并通过气动旋转接头与负压装置相连，然后手动推动挡圈312，使得挡圈312沿靠近载料盘22方向移动，进而挡圈312带动连接环35沿靠近载料盘22方向移动，使得真空吸嘴部12伸出载料盘22的表面，然后开启与真空吸盘10相连的负压装置，使得真空吸盘10产生吸附力，吸附住工件，接着松开手，挡圈312在弹簧313的作用下带动真空吸盘10向远离真空吸嘴部12方向的移动，以使得真空吸嘴部12带动工件与载料盘22相贴合，当工件贴合之后，可以根据情况手动旋转或者旋松调节螺母314，以调整弹簧313合适的弹力，当调整到一个合适的弹力后，可以在较长的时间内保持相同的弹力力，可以不用频繁地更换。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，包括：
载料盘组件(20)、固定于所述载料盘组件(20)上的调紧机构(30)以及贯穿所述载料盘组件(20)的真空吸盘(10)；
所述载料盘组件(20)包括用于放置硬脆材料的载料盘(22)以及与所述载料盘(22)连通的圆管(21)，所述真空吸盘(10)穿过圆管(21)且延伸出所述载料盘(22)的一表面；
所述调紧机构(30)包括第一调紧组件(31)以及与所述第一调紧组件(31)固定连接的第二调紧组件(32)，所述第一调紧组件(31)与第二调紧组件(32)用于带动真空吸盘(10)沿圆管(21)轴向方向移动，所述第一调紧组件(31)与第二调紧组件(32)之间通过连接环(35)固定连接，所述连接环(35)固定套接于所述真空吸盘(10)上；
所述连接环(35)一端上固定连接有第一连接杆(33)，另一端固定连接有第二连接杆(34)，所述第一连接杆(33)上固接有第一调紧组件(31)，所述第二连接杆(34)上固接有第二调紧组件(32)。
2.如权利要求1所述的一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，所述载料盘(22)上开设有一伸出孔(25)，所述伸出孔(25)与圆管(21)相连通，且载料盘(22)上开设有关于伸出孔(25)对称设置的第一固定孔(23)与第二固定孔(24)。
3.如权利要求1所述的一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，所述圆管(21)沿垂直方向上从一表面贯穿于另一表面分别开设有第一连接孔(26)与第二连接孔(27)，所述第一连接孔(26)中贯穿有第一连接杆(33)，所述第二连接孔(27)中贯穿有第二连接杆(34)。
4.如权利要求1所述的一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，所述真空吸盘(10)包括真空吸嘴部(12)以及与所述真空吸嘴部(12)连通的连接管(11)，所述连接管(11)上固定套接有连接环(35)。
5.如权利要求1所述的一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，所述第一调紧组件(31)包括螺纹固定于第一固定孔(23)中导向杆(311)，所述导向杆(311)沿其长度方向上依次套接有挡圈(312)、弹簧(313)、调节螺母(314)以及调节螺母座(315)，所述挡圈(312)与第一连接杆(33)固定连接。
6.如权利要求5所述的一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，所述弹簧(313)一端抵触于挡圈(312)端面上，另一端抵触于调节螺母(314)的端面上，调节螺母(314)螺纹连接于调节螺母座(315)上，所述调节螺母座(315)固定套接于导向杆(311)上。
7.如权利要求1所述的一种硬脆材料的装夹装置，其特征在于，所述第二调紧组件(32)包括螺纹固定于第二固定孔(24)中辅助导向杆(321)，所述辅助导向杆(321)上沿其长度方向上依次套接有辅助挡圈(322)以及与所述辅助导向杆(321)固接的辅助座(323)，所述辅助挡圈(322)固定连接有第二连接杆(34)。
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