CN112935870A - 一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，属于双主轴机床设备技术领域。一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，包括第一夹持部件和第二夹持部件，第一夹持部件位于第一主轴端部，第二夹持部件位于第二主轴端部，第一夹持部件和第二夹持部件同轴且相对，第一夹持部件和第二夹持部件均可夹持工件，第一夹持部件内设有轴向顶杆，轴向顶杆可对工件施加轴向的受力，第二夹持部件内设有轴向抵杆，它可以实现第一主轴和第二主轴在交换工件夹持的过程中，第一主轴的转动与第二主轴的转动之间无直接影响，不会出现两个不同转速的部件进行强行合并转动的情况，保护了主轴电机的使用寿命，保护了工件表面不被划伤。

Description

一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统

技术领域

本发明属于双主轴机床设备技术领域，更具体地说，涉及一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统。

背景技术

由于人类现代科技的迅速发展，对各类基础零件的需求量在几十年间迅速膨胀，为了提高零件加工的产量，无数工程师投入了智慧与精力，发展工艺和基础设备。在批量生产中，使用多轴加工设备是现行最有效的加工工艺，可以大幅提高生产率和降低生产成本。

双主轴数控加工机床，是目前最常见的多轴加工设备。双主轴数控加工机床具有第一主轴和第二主轴，可同时加工两个部件，也可以在同一部件上同时两种不同的加工工艺，可大大省去工件换装的时间，同时也因为省去了换装的工序，而提高了加工的精度，避免二次定位带来的精度失准问题。

在双主轴数控加工机床上，在对同一部件使用不同加工工艺时，不可避免的需要将工件从第一主轴交换到第二主轴进行夹持。在交换工件进行夹持的过程中，第一主轴是持续旋转的，第二主轴靠近第一主轴后，收拢卡爪对工件进行夹持，在第二主轴的卡爪接触到工件时，需要精确保证第二主轴与第一主轴的转速是一致的，因为第一主轴和第二主轴均在高速转动的情况下，两者一旦出现转速差别，会使工件在与卡爪夹持的外端出现磨损，严重的更会导致主轴电机的损坏。

部分工厂针对此技术问题，会在第二主轴卡爪收拢的同时，关闭第一主轴的电机，使第一主轴仅依靠惯性转动，这样即使第二主轴转速高于第一主轴，第二主轴在夹持住工件时，带动第一主轴转动，也不会损伤第一主轴的电机。但这样做会导致第一主轴的电机处于经常启停的工况，长此以往会大大缩短电机的使用寿命，更会导致整个加工工时的延长，造成生产成本的增加。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，它可以实现第一主轴和第二主轴在交换工件夹持的过程中，第一主轴的转动与第二主轴的转动之间无直接影响，不会出现两个不同转速的部件进行强行合并转动的情况，保护了主轴电机的使用寿命，保护了工件表面不被划伤。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，包括第一夹持部件和第二夹持部件。

第一夹持部件位于第一主轴端部。

第二夹持部件位于第二主轴端部。

第一夹持部件和第二夹持部件同轴且相对。

第一夹持部件和第二夹持部件均可夹持工件。

第一夹持部件内设有轴向顶杆。

轴向顶杆可对工件施加轴向的受力。

第二夹持部件内设有轴向抵杆。

轴向抵杆与轴向顶杆为同轴的部件。

轴向抵杆抵接于工件远离轴向顶杆端，作为工件受到轴向力时的支撑。工件可在仅受到轴向的顶力时，保持平衡地转动。

轴向抵杆远离轴向顶杆端设有缓冲件。缓冲件使轴向抵杆得到缓冲，有效避免工件受到轴向顶杆的挤压后产生变形，影响加工后的精度，有效避免轴向抵杆受到工件的冲击后与第二夹持部件撞击损坏。

轴向抵杆可相对第二夹持部件进行转动。轴向抵杆为活动件，可在工件的摩擦力作用下，相对第二夹持部件做轻微的转动。

第一夹持部件在夹持工件时，第二夹持部件靠近并交换夹持，当第一夹持部件松开工件时，工件受到轴向顶杆和轴向抵杆的轴向夹持，工件仍然与第一夹持部件保持相同转速，轴向抵杆随动。随后，第二夹持部件夹持工件，第二夹持部件的转速与工件不同，工件受到第二夹持部件的夹持后，工件的转速趋向于第二夹持部件，工件与轴向顶杆产生摩擦，轴向顶杆的硬度低于工件，工件不受磨损，第一夹持部件仍保持原转速，不会被第二夹持部件影响到转速，可有效保护主轴电机运转。第一夹持部件无需停机降速后再交换工件夹持，可大大提高夹持下一个工件的速度。

进一步的，轴向顶杆和轴向抵杆均为硬度低于工件的刚性材料制成。有效避免轴向顶杆和轴向抵杆在受到轴向力时弯曲变形，在与工件摩擦时，不易损坏工件的表面。

进一步的，第一夹持部件包括第一基体、第一卡爪、第一底座和轴向顶杆。第一卡爪滑动连接于第一基体右端。第一卡爪可向第一基体轴线处收缩。第一底座固设于第一基体左端。轴向顶杆固设于第一底座右端，轴向顶杆贯穿第一基体，轴向顶杆右端可与工件抵接。

第一卡爪收拢后夹持工件，工件左端与轴向顶杆抵接，可作为工件轴向方向的支撑，有效保证工件的定位。

进一步的，第二夹持部件包括第二基体、第二卡爪、第二底座和轴向抵杆。第二卡爪滑动连接于第二基体左端。第二卡爪可向第二基体轴线处收缩。第二底座固设于第二基体左右端。轴向抵杆位于第二底座左侧，轴向抵杆贯穿第二基体，轴向抵杆右端可与工件抵接，轴向抵杆右端与第二底座之间连接有回位部件。

第二卡爪收拢后夹持工件，工件右端与轴向抵杆抵接，可作为工件轴向方向的支撑，有效保证工件的定位。

进一步的，第一基体与第二基体为结构相同的部件，第一卡爪与第二卡爪为结构相同的部件。

降低开发模具的费用，提高仓储、管理的效率。

进一步的，第一基体内设有顶杆电机和控制器。顶杆电机与轴向顶杆左端固定连接，顶杆电机可驱动轴向顶杆沿轴线向右侧移动。控制器与顶杆电机电性连接，控制器可控制顶杆电机的启动状态。

进一步的，第二基体内设有受力板和压力传感器。受力板左端与回位部件右端固定连接。受力板右端与压力传感器抵接。受力板与第二基体转动连接。压力传感器与控制器之间电性连接，压力传感器可将接收到的压力信号转换为电信号传递给控制器。

轴向顶杆因摩擦受到的磨损，可由控制器控制顶出的位移进行补正。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案提出了一种新的技术思路，工件交换到第二主轴进行夹持时，在第二卡爪收拢前，第一卡爪已经松开工件，且工件仍然被固定，第二主轴与第一主轴的转速差别不会引起主轴电机被强行带动而损坏，第二主轴与第一主轴的转速差别不会引起工件表面被卡爪摩擦而损坏。

（2）本方案轴向顶杆与轴向抵杆作为工件的轴向支撑，可以在卡爪松开后，工件失去径向的装夹力的同时，仍然能够被固定，使工件从第一主轴被交换到第二主轴时能够保持与加工时一致的稳态，有效保证装夹时定位的精准度。

（3）本方案轴向抵杆与第二底座之间设有回位部件，使轴向抵杆再被工件抵接压缩时，具有缓冲性，有效防止轴向顶杆与轴向抵杆在夹持工件时，突然受到强大的轴向的挤压力而弯曲甚至断裂。

（4）本方案轴向顶杆由顶杆电机推动，轴向顶杆可沿轴线方向顶出，顶杆电机的启动状态由控制器控制，第二基体设有压力传感器，压力传感器可感受轴向抵杆轴向的顶出力，压力传感器与控制器电性连接，控制器感受到压力传感器的受力达到最大阀值时，控制器控制轴向顶杆不再顶出，有效避免工件受到的轴向挤压力过大而产生变形，工件在变形状态下受夹持会影响工件的加工尺寸。

（5）本方案轴向顶杆和轴向抵杆均为硬度不高的刚性材料制成，在卡爪均松开未夹持工件的状态时，工件依靠轴向顶杆和轴向抵杆的轴向支撑力来固定，此时第二卡爪收拢夹持工件，但第二卡爪的转速与轴向顶杆的转速不会达到完全一致，必定产生转速差，第二卡爪持续收拢，使工件被固定，此时工件的转速与第二卡爪的转速达到一致，工件与轴向顶杆的产生摩擦，轴向顶杆的硬度较低，有效避免对工件的摩擦损坏。

（6）本方案轴向顶杆因长期工作，端部受到摩擦会使整体长度缩短，在伸出位移相同的情况下会降低对工件的顶出力，轴向顶杆的伸出位移由控制器来控制，控制器通过接收压力传感器受到的压力信号为依据，来控制轴向顶杆的伸出位移，达到补正位移的效果，使工件轴向方向始终保持稳定的受力。

附图说明

图1为本发明的具体实施例一的平面剖视结构示意图；

图2为本发明的具体实施例一的工件夹持时的平面剖视结构示意图；

图3为本发明的具体实施例一的第二主轴靠近工件时的平面剖视结构示意图；

图4为本发明的具体实施例一的轴向顶杆顶出时的平面剖视结构示意图；

图5为本发明的具体实施例一的第一卡爪松开时的平面剖视结构示意图；

图6为本发明的具体实施例一的第二卡爪收拢时的平面剖视结构示意图；

图7为本发明的具体实施例一的第二主轴远离第一主轴时的平面剖视结构示意图；

图8为本发明的具体实施例一的第一底座的平面剖视结构示意图；

图9为本发明的具体实施例一的第二底座的平面剖视结构示意图；

图10为本发明的具体实施例二的第二底座的平面剖视结构示意图；

图11为本发明的具体实施例二的第二夹持部件的轴向抵杆伸出时的平面剖视结构示意图；

图12为本发明的具体实施例二的第二夹持部件的轴向抵杆收回时的平面剖视结构示意图；

图13为本发明的具体实施例三的部分平面剖视结构示意图。

图中标号说明：

第一夹持部件1、第一基体101、第一卡爪102、第一底座103、轴向顶杆104、顶杆电机105、控制器106、第二夹持部件2、第二基体201、第二卡爪202、第二底座203、轴向抵杆204、回位部件205、受力板206、压力传感器207、抵杆电机208、工件3。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图1-9的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，包括第一夹持部件1和第二夹持部件2。

第一夹持部件1位于第一主轴端部。

第一夹持部件1包括第一基体101、第一卡爪102、第一底座103和轴向顶杆104。第一卡爪102滑动连接于第一基体101右端。第一卡爪102为三爪卡盘，三爪卡盘可向第一基体101轴线处收缩。第一底座103固设于第一基体101左端。轴向顶杆104固设于第一底座103右端，轴向顶杆104贯穿第一基体101，轴向顶杆104右端可与工件3抵接。

第一卡爪102收拢后夹持工件3，工件3左端与轴向顶杆104抵接，可作为工件3轴向方向的支撑，有效保证工件3的定位。

第一基体101内设有顶杆电机105和控制器106。顶杆电机105与轴向顶杆104左端固定连接，顶杆电机105可驱动轴向顶杆104沿轴线向右侧移动。控制器106与顶杆电机105电性连接，控制器106可控制顶杆电机105的启动状态。

第二夹持部件2位于第二主轴端部。

第二夹持部件2包括第二基体201、第二卡爪202、第二底座203和轴向抵杆204。第二卡爪202滑动连接于第二基体201左端。第二卡爪202可向第二基体201轴线处收缩。第二底座203固设于第二基体201左右端。轴向抵杆204位于第二底座203左侧，轴向抵杆204贯穿第二基体201，轴向抵杆204右端可与工件3抵接，轴向抵杆204右端与第二底座203之间连接有回位部件205。回位部件205为弹簧，弹簧使轴向抵杆204得到缓冲，有效避免工件3受到轴向顶杆104的挤压后产生变形，影响加工后的精度，有效避免轴向抵杆204受到工件3的冲击后与第二夹持部件2撞击损坏。

轴向抵杆204抵接于工件3远离轴向顶杆104端，作为工件3受到轴向力时的支撑。工件3可在仅受到轴向的顶力时，保持平衡地转动。

轴向抵杆204可相对第二夹持部件2进行转动。轴向抵杆204为活动件，可在工件3的摩擦力作用下，相对第二夹持部件2做轻微的转动。

第二卡爪202为三爪卡盘，三爪卡盘收拢后可夹持工件3，工件3右端与轴向抵杆204抵接，可作为工件3轴向方向的支撑，有效保证工件3的定位。

第二基体201内设有受力板206和压力传感器207。受力板206左端与回位部件205右端固定连接。受力板206右端与压力传感器207抵接。受力板206与第二基体201转动连接。压力传感器207与控制器106之间电性连接，压力传感器207可将接收到的压力信号转换为电信号传递给控制器106。轴向顶杆104因摩擦受到的磨损，可由控制器106控制顶出的位移进行补正。

第一夹持部件1和第二夹持部件2同轴且相对。

轴向顶杆104和轴向抵杆204均为硬度低于工件3的刚性材料制成。有效避免轴向顶杆104和轴向抵杆204在受到轴向力时弯曲变形，在与工件3摩擦时，不易损坏工件3的表面。

第一基体101与第二基体201为结构相同的部件，第一卡爪102与第二卡爪202为结构相同的部件。降低开发模具的费用，提高仓储、管理的效率。

第一卡爪102在夹持工件3时，第二夹持部件2靠近并交换夹持，第一卡爪102松开工件3时，工件3受到轴向顶杆104和轴向抵杆204的轴向夹持，工件3仍然与第一夹持部件1保持相同转速，轴向抵杆204随动。

随后，第二卡爪202夹持工件3，第二夹持部件2的转速与工件3不同，工件3受到第二卡爪202的夹持后，工件3的转速趋向于第二夹持部件2，工件3与轴向顶杆104产生摩擦，轴向顶杆104的硬度低于工件，工件3不受磨损，第一夹持部件1仍保持原转速，不会被第二夹持部件2影响到转速，可有效保护主轴电机运转。第一夹持部件1无需停机降速后再交换工件3夹持，可大大提高夹持下一个工件3的速度。

具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅图10-12的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，第二底座203内设有抵杆电机208，抵杆电机208的输出端与压力传感器207的右端固定连接。

压力传感器207的左端与受力板206的右端固定连接。

受力板206的左端与回位部件205右端固定连接。

回位部件205左端与轴向抵杆204固定连接。

抵杆电机208可带动压力传感器207进行轴向方向的移动。

在第二夹持部件2未夹持工件时，抵杆电机208输出端伸出，使轴向抵杆204向左侧伸出。

在第二夹持部件2夹持工件3时，工件3挤压轴向抵杆204，回位部件205受挤压。

第二夹持部件2夹持并带离工件3后，工件3受到第二卡爪202的加持作用，保持固定状态，回位部件205仍然保持被压缩状态，此时抵杆电机208使输出端缩回，带动压力传感器207和受力板206缩回，回位部件205释放储存的弹性势能，延长回位部件205的使用寿命。

抵杆电机208与控制器106之间具有电性连接，控制器106可控制抵杆电机208的启动状态。

控制器106接收到压力传感器207传递的压力信号，感受到回位部件205已达到最大压缩界限，在设定的时间后，发出指令使抵杆电机208输出端收回，设定时间的长度需要确保第二夹持部件2已夹持工件3，第一夹持部件1已不再夹持工件3。

同时，控制器106可控制顶杆电机105将轴向顶杆104收回，方便第一夹持部件1夹持下一个工件3。

当控制器106接收到第二主轴系统传来的电信号，感知第二夹持系统2向第一夹持系统靠近时，控制器106控制抵杆电机208伸出，压力传感器207、受力板206、回位部件205和轴向抵杆204均回位。

具体实施例三：在具体实施例二的基础上，请参阅图13的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，受力板206为凹型结构的部件，受力板206左端开设有凹槽。

回位部件205滑动连接于凹槽内，凹槽使回位部件205仅能做轴向方向的伸缩变形。有效避免回位部件205在受压缩时，产生径向变形，造成轴向抵杆204失去回位功能的问题。

轴向抵杆204右端位于凹槽内，凹槽使轴向抵杆204仅能做轴向方向的位移。有效避免轴向抵杆204做径向方向的位移，造成工件3失去支撑，影响工件3的夹持和定位，造成半成品的报废。

Claims (7)

1.一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：包括第一夹持部件（1）和第二夹持部件（2）；

第一夹持部件（1）位于第一主轴端部；

第二夹持部件（2）位于第二主轴端部；

第一夹持部件（1）和第二夹持部件（2）同轴且相对；

第一夹持部件（1）和第二夹持部件（2）均可夹持工件（3）；

第一夹持部件（1）内设有轴向顶杆（104）；

轴向顶杆（104）可对工件（3）施加轴向的受力；

第二夹持部件（2）内设有轴向抵杆（204）；

轴向抵杆（204）与轴向顶杆（104）为同轴的部件；

轴向抵杆（204）抵接于工件（3）远离轴向顶杆（104）端，作为工件（3）受到轴向力时的支撑；

轴向抵杆（204）远离轴向顶杆（104）端设有缓冲件；

轴向抵杆（204）可相对第二夹持部件（2）进行转动。

2.根据权利要求1所述的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：轴向顶杆（104）和轴向抵杆（204）均为硬度低于工件（3）的刚性材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：第一夹持部件（1）包括第一基体（101）、第一卡爪（102）、第一底座（103）和轴向顶杆（104）；第一卡爪（102）滑动连接于第一基体（101）右端；第一卡爪（102）可向第一基体（101）轴线处收缩；第一底座（103）固设于第一基体（101）左端；轴向顶杆（104）固设于第一底座（103）右端，轴向顶杆（104）贯穿第一基体（101），轴向顶杆（104）右端可与工件（3）抵接。

4.根据权利要求3所述的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：第二夹持部件（2）包括第二基体（201）、第二卡爪（202）、第二底座（203）和轴向抵杆（204）；第二卡爪（202）滑动连接于第二基体（201）左端；第二卡爪（202）可向第二基体（201）轴线处收缩；第二底座（203）固设于第二基体（201）左右端；轴向抵杆（204）位于第二底座（203）左侧，轴向抵杆（204）贯穿第二基体（201），轴向抵杆（204）右端可与工件（3）抵接，轴向抵杆（204）右端与第二底座（203）之间连接有回位部件（205）。

5.根据权利要求4所述的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：第一基体（101）与第二基体（201）为结构相同的部件，第一卡爪（102）与第二卡爪（202）为结构相同的部件。

6.根据权利要求5所述的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：第一基体（101）内设有顶杆电机（105）和控制器（106）；顶杆电机（105）与轴向顶杆（104）左端固定连接，顶杆电机（105）可驱动轴向顶杆（104）沿轴线向右侧移动；控制器（106）与顶杆电机（105）电性连接，控制器（106）可控制顶杆电机（105）的启动状态。

7.根据权利要求6所述的一种轴类零件用双主轴加工机床的夹持系统，其特征在于：第二基体（201）内设有受力板（206）和压力传感器（207）；受力板（206）左端与回位部件（205）右端固定连接；受力板（206）右端与压力传感器（207）抵接；受力板（206）与第二基体（201）转动连接；压力传感器（207）与控制器（106）之间电性连接，压力传感器（207）可将接收到的压力信号转换为电信号传递给控制器（106）。

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