CN112318368A - 磨床夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于夹具领域,具体公开了一种磨床夹具,旨在解决现有工装夹具对工件的夹持精度不高的问题。该磨床夹具通过推拉杆对夹头施加拉力,使得夹头朝向靠近夹具体锥面的方向运动,夹具体端头的锥形孔与夹头外壁的锥形面相接触,之后两者会产生相互作用力,由于夹头在夹头孔位置设置有变形槽,在锥形面位置产生的径向作用力下,夹头孔收缩以夹紧工件。在夹紧工件时,通过夹具体与底座之间设置的径向调节螺钉及端面调节螺钉,可调整夹紧工件长度方向的跳动,以满足夹持精度要求。
Description
技术领域
本发明属于夹具领域,具体涉及一种磨床夹具。
背景技术
该夹具用于数控工具磨床生产或修磨铣削类刀具、钻削类刀具、成形刀具等,夹具夹持的工件是被加工的刀具,所以对精度要求相当高,要求夹持精度:工件长度方向的跳动(在图2中的A处跳动)≤0.005mm,且重复定位精度≤0.003mm。现有夹具(例如:三爪卡盘)无法满足上述夹持精度的要求,市面上的现有夹具在实施时,工件长度方向的跳动普遍为0.005~0.01。
发明内容
本发明提供了一种磨床夹具,旨在解决现有工装夹具对工件的夹持精度不高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:磨床夹具,包括沿同一中心轴线布置的夹头、夹具体、底座和推拉杆;夹具体装配于底座中部的装配孔内,夹头装配于夹具体中部的装配孔内,夹头的一端与推拉杆相连接,推拉杆远离夹头的一端从底座中部的装配孔伸出;夹头远离推拉杆的一端设置有用于夹持工件的夹头孔,夹头孔与夹头沿同一中心轴线布置,夹头孔的侧壁设置有一个或者多个用于调节夹头孔径向尺寸的变形槽,夹具体中部的装配孔远离推拉杆的一端设置为外大内小的锥形孔,夹头外壁设置有与夹具体上的锥形孔相适配的锥形面,夹头上锥形面所在的位置与夹头孔所在的位置相适配;夹具体朝向底座的一端设置有定位台阶,定位台阶包括与底座端面相配合的轴向定位面,以及与底座中部的装配孔相配合的径向定位面,夹具体与底座之间通过第一连接螺钉相连接,第一连接螺钉的轴线与夹具体中部的装配孔轴线相平行;夹具体上设置有多个用于装配端面调节螺钉的端面调节螺钉孔,每个端面调节螺钉孔的轴线均与夹具体中部的装配孔轴线相平行,端面调节螺钉孔的内端贯穿至夹具体的轴向定位面,使得端面调节螺钉的尾端能够与底座端面相接触;底座上设置有多个用于装配径向调节螺钉的径向调节螺钉孔,每个径向调节螺钉孔的轴线均与底座中部的装配孔轴线相垂直,径向调节螺钉孔的内端贯穿至夹具体中部的装配孔内表面,使得径向调节螺钉的尾端能够与夹具体的径向定位面相接触;底座朝向推拉杆的一端设置有机床连接结构。
进一步的是,端面调节螺钉孔沿着夹具体的圆周方向均匀间隔分布。
进一步的是,径向调节螺钉孔沿着底座的圆周方向均匀间隔分布。
进一步的是,变形槽沿着夹头的圆周方向均匀间隔分布。
进一步的是,夹头的外壁设置有一个或者多个防转槽,防转槽为沿着夹头的轴向设置的条形槽;夹具体上设置有与夹头的防转槽一一相对应的防转螺钉,防转螺钉的轴线沿着夹具体的径向方向设置,防转螺钉的尾端插入夹头的防转槽内。
进一步的是,底座朝向推拉杆的一端设置为与机床主轴装配孔相适配的定位台阶柱,底座上设置有多个用于连接机床主轴的沉头螺钉孔,沉头螺钉孔的轴线方向与底座中部的装配孔轴线相平行。
进一步的是,夹头的端部设置为花键公接头,推拉杆的端部设置为花键母接头,花键公接头包括在夹头的外壁呈环形间隔分布的多个凸起A,以及在夹头的外壁上紧邻凸起A的内侧端面设置的环形卡槽A;花键母接头包括在推拉杆的外壁呈环形间隔分布的多个凸起B,以及在推拉杆外壁上紧邻凸起B的内侧端面设置的环形卡槽B,相邻的两个凸起B配合形成供凸起A穿过的凹槽;当凸起A穿过相邻的两个凸起B形成的凹槽后,旋转夹头或者推拉杆,使得夹头上的凸起A卡接在推拉杆上的环形卡槽B内,推拉杆上的凸起B卡接在夹头上的环形卡槽A内。
进一步的是,推拉杆的中部设置有与推拉杆同轴线的第一调整螺母,第一调整螺母与推拉杆外壁上的螺纹相连接,推拉杆外壁套设有弹簧,弹簧的一端与底座的端面相接,另一端与第一调整螺母的端面相接。
进一步的是,第一调整螺母上设有沿其径向布置的螺钉孔,该螺钉孔连接有第一锁紧螺钉,第一锁紧螺钉的尾端能够与推拉杆的外壁相接触。
进一步的是,推拉杆远离底座的一端设置有与推拉杆同轴线的第二调整螺母,第二调整螺母与推拉杆外壁上的螺纹相连接;第二调整螺母上设有沿其径向布置的螺钉孔,该螺钉孔连接有第二锁紧螺钉,第二锁紧螺钉的尾端能够与推拉杆的外壁相接触。
进一步的是,夹具体中部的装配孔远离推拉杆的一端设置有台阶孔,台阶孔内套装有合金衬套,由合金衬套的中心孔作为夹具体端部设置的用于装配夹头的锥形孔。
本发明的有益效果是:实施时,将底座与机床主轴固定连接,通过推拉杆对夹头施加拉力,使得夹头朝向靠近夹具体锥面的方向运动,夹具体端头的锥形孔与夹头外壁的锥形面相接触,之后两者会产生相互作用力,由于夹头在夹头孔位置设置有变形槽,在锥形面位置产生的径向作用力下,夹头孔收缩以夹紧工件。在夹紧工件时,通过夹具体与底座之间设置的径向调节螺钉及端面调节螺钉,可调整夹紧工件长度方向的跳动,以满足夹持精度要求。此外,在本发明的优选实施方式中,夹具设计为采用弹簧夹紧、机床推杆松开的方式,夹头夹紧工件的夹紧力是由底座与第一调整螺母之间的弹簧提供的,弹簧力F1的大小可通过第一调整螺母旋进旋出进行调节:在夹紧工件后进行加工时,大小可调的弹簧力夹紧,可以保证夹紧力不会因为过大,造成系统整体变形影响而精度较差,也不会因夹紧力太小而夹不紧工件造成打滑,此外,在磨削过程中,机床推杆处于非工作状态,这样可以极大的减小主轴负载,也有利于磨削过程中的精度保持性;机床推杆仅用于加工完毕后更换工件时松开用,也是基于上述考虑。夹头与夹具体间的连接方式为类似花键的快换连接结构,安装夹头时,将夹头直插入推拉杆母口端并旋转特定角度即可;该快换连接结构相比传统的螺纹连接优势在于,可实现快速更换。夹具体上的锥面部位采用合金衬套,能够提高该夹具体的耐磨性和耐用度。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图;
图2是本发明的剖视结构示意图;
图3是本发明在另一角度的剖视结构示意图;
图4是本发明中的夹头的三维结构示意图;
图5是本发明中的推拉杆的三维结构示意图;
图中标记为:夹头1、夹头孔101、变形槽102、锥形面103、防转槽104、花键公接头105、夹具体2、锥形孔201、底座3、推拉杆4、花键母接头401、第一连接螺钉5、端面调节螺钉6、径向调节螺钉7、防转螺钉8、第一调整螺母9、弹簧10、第一锁紧螺钉11、第二调整螺母12、第二锁紧螺钉13、合金衬套14、工件15、第二连接螺钉16、机床推杆17、垫片18。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图5所示,本发明包括沿同一中心轴线布置的夹头1、夹具体2、底座3和推拉杆4;夹具体2装配于底座3中部的装配孔内,夹头1装配于夹具体2中部的装配孔内,夹头1的一端与推拉杆4相连接,推拉杆4远离夹头1的一端从底座3中部的装配孔伸出;夹头1远离推拉杆4的一端设置有用于夹持工件15的夹头孔101,夹头孔101与夹头1沿同一中心轴线布置,夹头孔101的侧壁设置有一个或者多个用于调节夹头孔101径向尺寸的变形槽102,夹具体2中部的装配孔远离推拉杆4的一端设置为外大内小的锥形孔201,夹头1外壁设置有与夹具体2上的锥形孔201相适配的锥形面103,夹头1上锥形面103所在的位置与夹头孔101所在的位置相适配;夹具体2朝向底座3的一端设置有定位台阶,定位台阶包括与底座3端面相配合的轴向定位面,以及与底座3中部的装配孔相配合的径向定位面,夹具体2与底座3之间通过第一连接螺钉5相连接,第一连接螺钉5的轴线与夹具体2中部的装配孔轴线相平行;夹具体2上设置有多个用于装配端面调节螺钉6的端面调节螺钉孔,每个端面调节螺钉孔的轴线均与夹具体2中部的装配孔轴线相平行,端面调节螺钉孔的内端贯穿至夹具体2的轴向定位面,使得端面调节螺钉6的尾端能够与底座3端面相接触;底座3上设置有多个用于装配径向调节螺钉7的径向调节螺钉孔,每个径向调节螺钉孔的轴线均与底座3中部的装配孔轴线相垂直,径向调节螺钉孔的内端贯穿至夹具体2中部的装配孔内表面,使得径向调节螺钉7的尾端能够与夹具体2的径向定位面相接触;底座3朝向推拉杆4的一端设置有机床连接结构。
实施时,将底座3与机床主轴固定连接,通过推拉杆4对夹头1施加拉力,使得夹头1朝向靠近夹具体2锥面的方向运动,夹具体2端头的锥形孔201与夹头1外壁的锥形面相接触,之后两者会产生相互作用力,由于夹头1在夹头孔101位置设置有变形槽102,在锥形面位置产生的径向作用力下,夹头孔101收缩以夹紧工件15。在夹紧工件15时,通过夹具体2与底座3之间设置的径向调节螺钉7及端面调节螺钉6,可调整夹紧后的工件15长度方向的跳动,以满足夹持精度要求。参见图2,工件15的直径设定为d,工件15伸出夹头孔101的长度一般设计为4d,该伸出部位的外圆面标记为A,此位置的跳动可控制在0.005mm以内,重复定位精度≤0.003mm。当需要松开工件15时,通过推拉杆4对夹头1施加推力,使得夹头1朝向远离夹具体2锥面的方向运动,进而使得夹头1松开。
为便于夹持精度的调节,端面调节螺钉孔沿着夹具体2的圆周方向均匀间隔分布,即端面调节螺钉6沿着夹具体2的圆周方向均匀间隔分布。径向调节螺钉孔沿着底座3的圆周方向均匀间隔分布,即径向调节螺钉7沿着底座3的圆周方向均匀间隔分布。变形槽102沿着夹头1的圆周方向均匀间隔分布。
为提高夹持可靠性,夹头1的外壁设置有一个或者多个防转槽104,防转槽104为沿着夹头1的轴向设置的条形槽;夹具体2上设置有与夹头1的防转槽104一一相对应的防转螺钉8,防转螺钉8的轴线沿着夹具体2的径向方向设置,防转螺钉8的尾端插入夹头1的防转槽104内。设置的防转螺钉8,可防止夹头1与夹具体2之间产生相对转动,当推拉杆4对夹头1施加推拉力时,夹头1与夹具体2之间只能沿轴向滑动。
为便于将底座3与机床主轴定位组装,底座3朝向推拉杆4的一端设置为与机床主轴装配孔相适配的定位台阶柱,底座3上设置有多个用于连接机床主轴的沉头螺钉孔,沉头螺钉孔的轴线方向与底座3中部的装配孔轴线相平行。参见图3,实施时,通过第二连接螺钉16
参见图2、图4及图5,为便于组装连接夹头1与推拉杆4,夹头1的端部设置为花键公接头105,推拉杆4的端部设置为花键母接头401,花键公接头105包括在夹头1的外壁呈环形间隔分布的多个凸起A,以及在夹头1的外壁上紧邻凸起A的内侧端面设置的环形卡槽A;花键母接头401包括在推拉杆4的外壁呈环形间隔分布的多个凸起B,以及在推拉杆4外壁上紧邻凸起B的内侧端面设置的环形卡槽B,相邻的两个凸起B配合形成供凸起A穿过的凹槽;当凸起A穿过相邻的两个凸起B形成的凹槽后,旋转夹头1或者推拉杆4,使得夹头1上的凸起A卡接在推拉杆4上的环形卡槽B内,推拉杆4上的凸起B卡接在夹头1上的环形卡槽A内。夹头1与夹具体4间的连接方式为类似花键的快换连接结构,安装夹头1时,将夹头1直插入推拉杆4母口端并旋转特定角度即可;该快换连接结构相比传统的螺纹连接优势在于,可实现快速更换。
优选地,夹具体2中部的装配孔远离推拉杆4的一端设置有台阶孔,台阶孔内套装有合金衬套14,由合金衬套14的中心孔作为夹具体2端部设置的用于装配夹头1的锥形孔201。设置的合金衬套14,能够提高该夹具体2的耐磨性和耐用度。
优选地,本发明在推拉杆4的中部设置有与推拉杆4同轴线的第一调整螺母9,第一调整螺母9与推拉杆4外壁上的螺纹相连接,推拉杆4外壁套设有弹簧10,弹簧10的一端与底座3的端面相接,另一端与第一调整螺母9的端面相接。夹头1夹紧工件15的夹紧力是由底座3与第一调整螺母9之间的弹簧10提供的,弹簧力F1的大小可通过第一调整螺母9旋进旋出进行调节。为提高结构可靠性,第一调整螺母9上设有沿其径向布置的螺钉孔,该螺钉孔连接有第一锁紧螺钉11,第一锁紧螺钉11的尾端能够与推拉杆4的外壁相接触。第一锁紧螺钉11可对第一调整螺母9施加锁紧力。
为便于机床推杆17对推拉杆4施加推力,同时调整机床推杆17松开行程,推拉杆4远离底座3的一端设置有与推拉杆4同轴线的第二调整螺母12,第二调整螺母12与推拉杆4外壁上的螺纹相连接。为进一步提高结构可靠性,第二调整螺母12上设有沿其径向布置的螺钉孔,该螺钉孔连接有第二锁紧螺钉13,第二锁紧螺钉13的尾端能够与推拉杆4的外壁相接触。第二锁紧螺钉13可对第二调整螺母12施加锁紧力。第二调整螺母12优选为帽形结构,第二调整螺母12与推拉杆4的端面之间可增设垫片18。机床主轴内部有机床推杆17(现有技术的常规结构),机床推杆17仅用于松开工件15用,参见图2,在加工完成后,机床推杆17向左推,作用于第二调整螺母12的端面,迫使推拉杆4克服弹簧力后向左运动,夹头1在推拉杆4作用下向左移动,即夹头1朝向远离夹具体2锥面的方向运动,进而使得夹头1松开工件。机床在非工作时,夹具为常态夹紧,由弹簧10提供夹紧力。
参见图2,实施时,第一调整螺母9用于调整L1尺寸,即弹簧10的压缩量,这样可以精确控制夹头的夹持力;第二调整螺母12用于调整L2尺寸,即主轴端面到夹具右端距离,从而控制机床推杆17端面到第二调整螺母12的端面尺寸L3,调整机床推杆17松开行程。
Claims (10)
1.磨床夹具,其特征在于:包括沿同一中心轴线布置的夹头(1)、夹具体(2)、底座(3)和推拉杆(4);夹具体(2)装配于底座(3)中部的装配孔内,夹头(1)装配于夹具体(2)中部的装配孔内,夹头(1)的一端与推拉杆(4)相连接,推拉杆(4)远离夹头(1)的一端从底座(3)中部的装配孔伸出;夹头(1)远离推拉杆(4)的一端设置有用于夹持工件(15)的夹头孔(101),夹头孔(101)与夹头(1)沿同一中心轴线布置,夹头孔(101)的侧壁设置有一个或者多个用于调节夹头孔(101)径向尺寸的变形槽(102),夹具体(2)中部的装配孔远离推拉杆(4)的一端设置为外大内小的锥形孔(201),夹头(1)外壁设置有与夹具体(2)上的锥形孔(201)相适配的锥形面(103),夹头(1)上锥形面(103)所在的位置与夹头孔(101)所在的位置相适配;夹具体(2)朝向底座(3)的一端设置有定位台阶,定位台阶包括与底座(3)端面相配合的轴向定位面,以及与底座(3)中部的装配孔相配合的径向定位面,夹具体(2)与底座(3)之间通过第一连接螺钉(5)相连接,第一连接螺钉(5)的轴线与夹具体(2)中部的装配孔轴线相平行;夹具体(2)上设置有多个用于装配端面调节螺钉(6)的端面调节螺钉孔,每个端面调节螺钉孔的轴线均与夹具体(2)中部的装配孔轴线相平行,端面调节螺钉孔的内端贯穿至夹具体(2)的轴向定位面,使得端面调节螺钉(6)的尾端能够与底座(3)端面相接触;底座(3)上设置有多个用于装配径向调节螺钉(7)的径向调节螺钉孔,每个径向调节螺钉孔的轴线均与底座(3)中部的装配孔轴线相垂直,径向调节螺钉孔的内端贯穿至夹具体(2)中部的装配孔内表面,使得径向调节螺钉(7)的尾端能够与夹具体(2)的径向定位面相接触;底座(3)朝向推拉杆(4)的一端设置有机床连接结构。
2.如权利要求1所述的磨床夹具,其特征在于:端面调节螺钉孔沿着夹具体(2)的圆周方向均匀间隔分布。
3.如权利要求1所述的磨床夹具,其特征在于:径向调节螺钉孔沿着底座(3)的圆周方向均匀间隔分布。
4.如权利要求1所述的磨床夹具,其特征在于:变形槽(102)沿着夹头(1)的圆周方向均匀间隔分布。
5.如权利要求1所述的磨床夹具,其特征在于:夹头(1)的外壁设置有一个或者多个防转槽(104),防转槽(104)为沿着夹头(1)的轴向设置的条形槽;夹具体(2)上设置有与夹头(1)的防转槽(104)一一相对应的防转螺钉(8),防转螺钉(8)的轴线沿着夹具体(2)的径向方向设置,防转螺钉(8)的尾端插入夹头(1)的防转槽(104)内。
6.如权利要求1所述的磨床夹具,其特征在于:底座(3)朝向推拉杆(4)的一端设置为与机床主轴装配孔相适配的定位台阶柱,底座(3)上设置有多个用于连接机床主轴的沉头螺钉孔,沉头螺钉孔的轴线方向与底座(3)中部的装配孔轴线相平行。
7.如权利要求1所述的磨床夹具,其特征在于:夹头(1)的端部设置为花键公接头(105),推拉杆(4)的端部设置为花键母接头(401),花键公接头(105)包括在夹头(1)的外壁呈环形间隔分布的多个凸起A,以及在夹头(1)的外壁上紧邻凸起A的内侧端面设置的环形卡槽A;花键母接头(401)包括在推拉杆(4)的外壁呈环形间隔分布的多个凸起B,以及在推拉杆(4)外壁上紧邻凸起B的内侧端面设置的环形卡槽B,相邻的两个凸起B配合形成供凸起A穿过的凹槽;当凸起A穿过相邻的两个凸起B形成的凹槽后,旋转夹头(1)或者推拉杆(4),使得夹头(1)上的凸起A卡接在推拉杆(4)上的环形卡槽B内,推拉杆(4)上的凸起B卡接在夹头(1)上的环形卡槽A内。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的磨床夹具,其特征在于:推拉杆(4)的中部设置有与推拉杆(4)同轴线的第一调整螺母(9),第一调整螺母(9)与推拉杆(4)外壁上的螺纹相连接,推拉杆(4)外壁套设有弹簧(10),弹簧(10)的一端与底座(3)的端面相接,另一端与第一调整螺母(9)的端面相接。
9.如权利要求8所述的磨床夹具,其特征在于:第一调整螺母(9)上设有沿其径向布置的螺钉孔,该螺钉孔连接有第一锁紧螺钉(11),第一锁紧螺钉(11)的尾端能够与推拉杆(4)的外壁相接触;推拉杆(4)远离底座(3)的一端设置有与推拉杆(4)同轴线的第二调整螺母(12),第二调整螺母(12)与推拉杆(4)外壁上的螺纹相连接;第二调整螺母(12)上设有沿其径向布置的螺钉孔,该螺钉孔连接有第二锁紧螺钉(13),第二锁紧螺钉(13)的尾端能够与推拉杆(4)的外壁相接触。
10.如权利要求1至7中任意一项所述的磨床夹具,其特征在于:夹具体(2)中部的装配孔远离推拉杆(4)的一端设置有台阶孔,台阶孔内套装有合金衬套(14),由合金衬套(14)的中心孔作为夹具体(2)端部设置的用于装配夹头(1)的锥形孔(201)。
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