CN112719328B - 一种模块化台阶卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模块化台阶卡盘，通过更换夹持模块和等高柱，无需拆卸卡爪就能实现不同直径不同高度尺寸工件的夹持，大大提高了产品加工效率和加工范围。模块化台阶卡盘，包括卡盘体、模块化台阶卡爪、夹持模块组、卡盘体平行块、卡爪平行块、等高柱。可根据需要，通过夹持模块的更换，夹持各种异形件、偏心件，设计了内外圆夹持模块，不需要特制模块也能保持夹持面完好性，夹持模块的夹持面可以为两个及以上的组合面，相同模块下，能够夹持超出一倍的不同夹持面，减少了至少一倍的模块制作，夹持薄片工件时，通过固定在卡爪平行块的等高柱与卡盘体平行块的等高柱高度设计的一致性，工件平面可以贴平在多个点上，防震效果更好。

Description

一种模块化台阶卡盘

技术领域

本发明涉及机械卡盘技术领域，具体为一种模块化台阶卡盘。

背景技术

目前，市场上销售的各类卡盘，比较适合夹持毛坯料或者对表面要求不高的零件，它的缺点在于，如正面已加工完成，进行调头加工反面时，标配卡爪容易夹伤零件表面，工件两平面度尺寸不好控制。使用标配卡爪按所要生产的零件夹持外形及台阶高度作专用台阶卡爪，加工制作专用台阶卡爪需要操作人员要有很好的专业技能，制作时间也比较长，而且只能用于夹持直径和台阶高度都与此相仿的零件，对于普通机械厂来说，每天都会有很多不同尺寸大小的零件加工，需要制作很多专用台阶卡爪，更换另一种零件时，必须把当前台阶卡爪拆开，重新装，既费时费力又费钱。对异形件、偏心件等精度要求高的零件，只能用不定心四爪卡盘夹持，夹持工件难以校正，效率低，所需成本也较高。对于三爪卡盘加工薄片平面，由于三点定位，工件与卡盘接触面小，容易震刀，卡盘寿命相对较低。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明的目的是提供一种模块化台阶卡盘，通过更换夹持模块和等高柱，无需拆卸卡爪就能实现不同直径不同高度尺寸工件的夹持，大大提高了产品加工效率和加工范围。

为了实现上述目的，本发明采用的技术手段是，一种模块化台阶卡盘，包括：

卡盘体，具有用于安装在设备上的安装底面，其顶面上设有长度沿卡盘体的径向延伸的第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽和第二安装槽至少有两个，绕卡盘体中心交替均匀布置；

模块化台阶卡爪，包括分体连接的卡爪底座和卡爪台阶，卡爪底座包括与第一安装槽匹配的第一安装块，卡爪底座上设有与第一安装槽平行的内方孔，卡爪底座的顶面上设有定位孔和螺纹固定孔，卡爪台阶的底部设有与定位孔对应的定位柱和与螺纹固定孔对应的螺栓安装孔，卡爪台阶的顶部一端设有向上凸出的基准夹持部，基准夹持部具有靠近缺口的基准面和远离缺口的夹持面，卡爪台阶上设有横向的夹持模块安装块和竖向螺纹孔，基准夹持部上设有横向的夹持模块固定孔；

夹持模块组，包括与基准夹持部可拆连接的第一夹持模块，基准夹持部、第一夹持模块、上依次设有内径依次缩小的第一螺纹孔、第二螺纹孔，第一螺纹孔为夹持模块固定孔的过孔，第一夹持模块上设有与竖向螺纹孔对应的沉头螺纹孔，其台阶低于第二螺纹孔，夹持模块的底部设有与卡爪台阶上的夹持模块安装块相匹配的夹持模块安装槽，夹持模块具有基准面和夹持面；

卡盘体平行块，滑动装配在第二安装槽中，并采用螺栓固定，卡盘体平行块上设有多个用于固定等高柱的固定螺孔；

卡爪平行块，与卡爪底座的内方孔滑动配合，其一端设有用于固定等高柱的固定螺孔，另一端连接有用于调节其滑动位置并固定的调节装置；

等高柱，包括圆柱体和位于圆柱体底部的固定螺柱，等高柱通过固定螺柱分别固定在卡爪平行块和卡盘体平行块上，各等高柱的顶面平齐，并且低于夹持模块的顶面。

优选的，卡爪平行块的另一端设有与侧面相通的通孔和与通孔连通的固定孔，所述内方孔的外端设有调节螺纹孔，所述调节装置包括调节螺丝，调节螺丝包括与调节螺纹孔配合的大头螺柱和与大头螺柱反丝的小头螺柱，固定孔中安装有反丝螺帽，小头螺柱穿过卡爪平行块的侧面通孔，与反丝螺帽紧固相连。

优选的，所述调节螺纹孔中固定有限位卡簧，用于限定卡爪平行块的最大移出范围。

优选的，卡爪底座的内端夹持斜面上设有斜安装孔，斜安装孔为带有螺纹孔的沉头孔，卡爪底座上的一个定位孔与内方孔连通，压紧装置包括安装在卡爪底座的斜安装孔内的压紧块和穿过压紧块的偏心紧固轴，压紧块位于卡爪台阶和卡爪平行块之间，偏心紧固轴的一端螺纹连接于斜安装孔的螺纹孔中。

优选的，还包括保护座，保护座采用由两个横板和一个竖板形成的Z字形结构，底部横板固定在卡盘体平行块上，顶部横板供等高柱穿过固定。

优选的，夹持模块组还包括与第一夹持模块相连的第二夹持模块，第二夹持模块上设有第三螺纹孔，第三螺纹孔的直径小于第二螺纹孔。

优选的，夹持模块的基准面和夹持面为平面、单圆弧面、双圆弧面或异形面。

优选的，夹持模块与卡爪台阶之间采用T型槽定位、直插式定位或简易定位。

本发明的有益效果：本发明的模块化台阶卡盘，设计巧妙，操作简单，更换方便，夹持精确，无夹痕，提供了生产效率，扩大了产品的加工范围，增加了卡盘的使用寿命。可根据需要，通过夹持模块的更换，夹持各种异形件、偏心件，设计了内外圆夹持模块，不需要特制模块也能保持夹持面完好性，夹持模块的夹持面可以为两个及以上的组合面，相同模块下，能够夹持超出一倍的不同夹持面，减少了至少一倍的模块制作，制作成本也更低，夹持薄片工件时，通过固定在卡爪平行块的等高柱与卡盘体平行块的等高柱高度设计的一致性，工件平面可以贴平在多个点上，防震效果更好。

附图说明

图1为实施例1的模块化台阶卡盘的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为图1的右视图；

图4为卡盘体的结构示意图；

图5为图4的仰视图；

图6为模块化台阶卡爪的结构示意图；

图7为图6的右视图；

图8为卡爪底座的结构示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为卡爪台阶的结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为夹持模块组的结构示意图；

图13为第一夹持模块的左视图；

图14为等高柱的结构示意图；

图15为卡盘体平行块的结构示意图；

图16为调节装置和卡爪平行块的结构示意图；

图17为压紧装置的结构示意图；

图18为保护座的安装示意图；

图19为实施例2的模块化台阶卡盘的结构示意图；

图20为实施例3的模块化台阶卡盘的结构示意图；

图中：10-卡盘体、101-第一安装槽、102-第二安装槽、11-卡爪底座、111-第一安装块、112-内方孔、113-定位孔、114-螺纹固定孔、115-斜安装孔、116-调节螺纹孔、12-卡爪台阶、121-基准夹持部、122-竖向螺纹孔、123-定位柱、124-螺栓安装孔、125-夹持模块固定孔、13-夹持模块组、131-第一夹持模块、132-第二夹持模块、133-夹持模块安装槽、14-等高柱、141-圆柱体、142-固定螺柱、15-卡盘体平行块、151-固定螺孔、16-卡爪平行块、161-固定孔、17-调节螺丝、171-大头螺柱、172-小头螺柱、173-反丝螺帽、174-限位卡簧、18-压紧装置、181-压紧块、182-偏心紧固轴、19-保护座。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

如图1至图18所示，一种模块化台阶卡盘，采用两爪卡盘和正爪装夹方式，包括：

卡盘体10，具有用于安装在设备上的安装底面，其顶面上设有用来装配模块化台阶卡爪的第一安装槽101和用来装配卡盘体平行块15的第二安装槽102。第一安装槽101采用两端通透的T型槽。第二安装槽102采用内侧开口、外侧封闭的T型槽，在其长度方向上与卡盘体内孔连通，与卡盘体外圆不通，防止卡盘体平行块在设备转动时，飞出卡盘体。第一安装槽101和第二安装槽102的长度方向沿卡盘体的径向延伸，数量均有两个，并绕卡盘体中心交替均匀布置。

模块化台阶卡爪，包括分体连接的卡爪底座11和卡爪台阶12，卡爪底座11包括与第一安装槽101匹配的第一安装块111，具体为T型块，用于安装在卡盘体10上。卡爪底座11上设有与第一安装槽平行的内方孔112，内方孔112的外端设有调节螺纹孔116。卡爪底座11的内端和外端均设有夹持斜面，内端夹持斜面上设有斜安装孔115，斜安装孔115为带有螺纹孔的沉头孔。卡爪底座11的顶面上设有两个定位孔113和两个螺纹固定孔114，位于内侧的定位孔113与内方孔112连通，用于置入压紧块181。卡爪台阶12的底部设有与定位孔113对应的定位柱123和与螺纹固定孔114对应的螺栓安装孔124。卡爪台阶12的顶部一端设有向上凸出的基准夹持部121，形成缺口，基准夹持部121具有靠近缺口的基准面和远离缺口的夹持面，其夹持面与卡爪底座的夹持面尺寸一致，并设有防滑槽。卡爪台阶12上设有横向的夹持模块安装块和竖向螺纹孔122，基准夹持部121上设有横向的夹持模块固定孔125，夹持模块固定孔125为沉头孔。

夹持模块组13，包括与基准夹持部121的第一夹持模块131和与第一夹持模块131相连的第二夹持模块132，基准夹持部121、第一夹持模块131、第二夹持模块132上依次设有内径依次缩小的第一螺纹孔、第二螺纹孔和第三螺纹孔，第一螺纹孔为夹持模块固定孔125的过孔。第一夹持模块131上设有与竖向螺纹孔122对应的沉头螺纹孔，其台阶低于第二螺纹孔。各夹持模块的底部设有与卡爪台阶12上的夹持模块安装块相匹配的夹持模块安装槽133。各夹持模块具有靠近基准夹持部的基准面和靠近夹持工件的夹持面。本实施例中，基准面位于外侧，夹持面位于内侧。

等高柱14，包括圆柱体141和位于圆柱体底部的固定螺柱142，等高柱14通过固定螺柱142分别固定在卡爪平行块和卡盘体平行块上，圆柱体141的顶面设有螺纹孔。各等高柱14的顶面平齐，并且低于各夹持模块的顶面。

卡盘体平行块15，为条形块，两端倒角，开设有多个等距分布的用于固定等高柱14的固定螺孔151，卡盘体平行块15滑动装配在第二安装槽102中。第二安装槽102的下方设有T型固定槽，T型固定槽中安装有T型固定块，中间设有螺纹孔，通过固定螺栓和T型固定块将卡盘体平行块15固定到所需位置。

卡爪平行块16，与卡爪底座11的内方孔112滑动配合，其一端设有用于固定等高柱14的固定螺孔，另一端设有与侧面相通的通孔和与通孔连通的固定孔161，固定孔的尺寸大于通孔。

调节螺丝17，包括与调节螺纹孔116配合的大头螺柱171和与大头螺柱反丝的小头螺柱172，大头螺柱171的端部设有内六角沉头孔，固定孔161中安装有圆形的反丝螺帽173，小头螺柱172穿过卡爪平行块16的侧面通孔，与反丝螺帽173紧固相连。通过转动调节螺丝17，带动卡爪平行块16沿着内方孔112移动，调节螺纹孔116中固定有限位卡簧174，用于限定卡爪平行块16的最大移出范围，调节螺丝17向外移动至卡簧174处时停止，保证在孔径方向上平行块不露出表面，防止干涉工件的夹持。

压紧装置18，包括安装在卡爪底座11内夹持面侧面的斜安装孔115内的压紧块181和穿过压紧块181的偏心紧固轴182，压紧块182位于卡爪台阶12和卡爪平行块16之间，偏心紧固轴182的一端螺纹连接于斜安装孔115的螺纹孔中，另一端设有内六角沉孔，通过旋转螺纹使得偏心紧固轴182不断位移，带动压紧块181往复移动，从而能够向下压紧卡爪平行块16。

保护座19，采用由两个横板和一个竖板形成的Z字形结构，底部横板固定在卡盘体平行块15上，顶部横板供等高柱14穿过固定。当等高柱过长或切削力较大时，通过安装保护座固定等高柱，能够辅助增加等高柱的强度。

实施例2

如图19所示，与实施例1不同的是，模块化台阶卡盘采用反爪装夹方式，即，卡爪台阶12进行了180度对换调头，固定在卡爪底座11上。夹持面位于外侧，基准面位于内侧。

实施例3

如图20所示，与实施例1不同的是，模块化台阶卡盘为三爪卡盘。第一安装槽101和第二安装槽102均有三个，并绕卡盘体中心交替均匀布置。

在以上实施例中，基准夹持部121的基准面为内外径双圆弧夹持面，即包括两种反向圆弧面，第一夹持模块131的基准面为单圆弧夹持面，其夹持面为内外径双圆弧夹持面，第二夹持模块132的基准面为单圆弧夹持面，其夹持面为单圆弧夹持面，可以夹持比较小的零件，特别是用于夹持小于模块基准夹持部的基准面上的内孔零件。

在其他实施例中，根据台阶卡爪的结构方式，夹持模块的基准面可以为平面、单圆弧面、双圆弧面或异形面；根据夹持工件的形状，夹持模块的夹持面可以为平面、单圆弧面、双圆弧面、异形面；另外，夹持模块与卡爪台阶之间的定位方式可以为T型槽定位、直插式定位、简易定位。

在以上实施例中，采用了基准夹持部和第一夹持模块、第二夹持模块的组合来夹持工件。在其他实施例中，根据工件的形状和规格不同，可仅使用基准夹持部直接夹持工件，也可以使用基准夹持部和第一夹持模块的组合夹持工件。

另外，卡盘的夹持直径、台阶高度、卡爪宽度均可以根据不同的需求设置不同的规格。

本发明较于现有的传统卡盘，具有明显优势，主要体现在以下几方面：

第一，传统卡盘夹持零件时，由于标配卡爪夹持面是固定圆弧，当夹持面与零件表面尺寸不一致时，容易引起夹伤；而本发明采用更换夹持模块的方式，不同零件选用更换相同或相近夹持模块，夹持面与零件表面贴合度更高，从而保证零件外形无明显夹伤，夹持精度更好。

第二，传统卡盘对零件的平面度及平面尺寸要求较高的零件，一般采用手工来校正或自制台阶卡爪方式，非常费时；而本发明采用不同高度标准化的等高柱，快速更换各种高度移动平行块，可以满足夹持工件外形尺寸位置要求，在各类卡盘夹持时，可以实现所有点位的限定，具有比传统卡盘更高的平面限位能力。

第三，传统卡盘在制作专用台阶卡爪时，需使用标配卡爪按所需夹持零件的外形和台阶要求制作，此类台阶卡爪需要操作人员有很好的专业技能，制作时间长，对夹持不同外形不同台阶高度的要求的零件，需制作更多此类台阶卡爪，夹持面台阶为一体式，故在夹持面一致的情况下，此类卡爪不能夹持超过已有台阶高度或直径要求的零件；而本发明的台阶卡盘采用了夹持面与夹持高度分离的设计，不需要单独去制作台阶卡盘，通过更换夹持模块和登高柱，方便快捷，对不同的夹持尺寸和夹持范围具有更好的适应性。

第四，现有技术加工异形件或偏心件时，需要使用四爪不定心卡盘夹持，更换卡盘费时费力，且夹持工件难以校正，效率低，部分零件也不能被夹持；而本发明通过制作相应的夹持模块，可在三爪自定心卡盘上，实现异形件或偏心件的加工，夹持精度好，效率高。

第五，传统手动卡盘夹持过大或过小工件时，卡爪与齿盘接触面小，拉力大，齿面磨损快，夹持工件的同心度变差，同时卡爪与卡盘体的工字面接触面少，卡盘体的工字型两头平行面受到挤压，所夹持接触面更少，工件加工中容易产生锥度和尺寸不稳定；而本发明模块卡爪的设计，最大限度保证了卡盘体与平行块在卡爪两侧槽内，接触面大，解决了以上问题。

上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种模块化台阶卡盘，其特征在于，包括：

卡盘体，具有用于安装在设备上的安装底面，其顶面上设有长度沿卡盘体的径向延伸的第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽和第二安装槽至少有两个，绕卡盘体中心交替均匀布置；

模块化台阶卡爪，包括分体连接的卡爪底座和卡爪台阶，卡爪底座包括与第一安装槽匹配的第一安装块，卡爪底座上设有与第一安装槽平行的内方孔，卡爪底座的顶面上设有定位孔和螺纹固定孔，卡爪台阶的底部设有与定位孔对应的定位柱和与螺纹固定孔对应的螺栓安装孔，卡爪台阶的顶部一端设有向上凸出的基准夹持部，基准夹持部具有靠近缺口的基准面和远离缺口的夹持面，卡爪台阶上设有横向的夹持模块安装块和竖向螺纹孔，基准夹持部上设有横向的夹持模块固定孔；

夹持模块组，包括与基准夹持部可拆连接的第一夹持模块，基准夹持部、第一夹持模块上依次设有内径依次缩小的第一螺纹孔、第二螺纹孔，第一螺纹孔为夹持模块固定孔的过孔，第一夹持模块上设有与竖向螺纹孔对应的沉头螺纹孔，其台阶低于第二螺纹孔，夹持模块的底部设有与卡爪台阶上的夹持模块安装块相匹配的夹持模块安装槽，夹持模块具有基准面和夹持面；

卡盘体平行块，滑动装配在第二安装槽中，并采用螺栓固定，卡盘体平行块上设有多个用于固定等高柱的固定螺孔；

卡爪平行块，与卡爪底座的内方孔滑动配合，其一端设有用于固定等高柱的固定螺孔，另一端连接有用于调节其滑动位置并固定的调节装置；

等高柱，包括圆柱体和位于圆柱体底部的固定螺柱，等高柱通过固定螺柱分别固定在卡爪平行块和卡盘体平行块上，各等高柱的顶面平齐，并且低于夹持模块的顶面；

卡爪平行块的另一端设有与侧面相通的通孔和与通孔连通的固定孔，所述内方孔的外端设有调节螺纹孔，所述调节装置包括调节螺丝，调节螺丝包括与调节螺纹孔配合的大头螺柱和与大头螺柱反丝的小头螺柱，固定孔中安装有反丝螺帽，小头螺柱穿过卡爪平行块的侧面通孔，与反丝螺帽紧固相连；卡爪底座的内端夹持斜面上设有斜安装孔，斜安装孔为带有螺纹孔的沉头孔，卡爪底座上的一个定位孔与内方孔连通，压紧装置包括安装在卡爪底座的斜安装孔内的压紧块和穿过压紧块的偏心紧固轴，压紧块位于卡爪台阶和卡爪平行块之间，偏心紧固轴的一端螺纹连接于斜安装孔的螺纹孔中。

2.根据权利要求1所述的模块化台阶卡盘，其特征在于：所述调节螺纹孔中固定有限位卡簧，用于限定卡爪平行块的最大移出范围。

3.根据权利要求1所述的模块化台阶卡盘，其特征在于：还包括保护座，保护座采用由两个横板和一个竖板形成的Z字形结构，底部横板固定在卡盘体平行块上，顶部横板供等高柱穿过固定。

4.根据权利要求1所述的模块化台阶卡盘，其特征在于：夹持模块组还包括与第一夹持模块相连的第二夹持模块，第二夹持模块上设有第三螺纹孔，第三螺纹孔的直径小于第二螺纹孔。

5.根据权利要求1至4任一项所述的模块化台阶卡盘，其特征在于：夹持模块的基准面和夹持面为平面、单圆弧面、双圆弧面或异形面。

6.根据权利要求1至4任一项所述的模块化台阶卡盘，其特征在于：夹持模块与卡爪台阶之间采用T型槽定位、直插式定位或简易定位。