CN113059204B - 一种软性棒料夹持工装及夹持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软性棒料夹持工装及夹持系统，包括：主轴箱、卡盘和主轴，所述主轴套接主轴箱，所述卡盘设置在主轴的前端位置，还包括：工装套筒、夹爪基座和夹爪，所述主轴开设贯穿轴向的A孔洞，所述工装套筒嵌套在主轴的A孔洞内，所述夹爪基座设置在卡盘上；所述工装套筒用于给位于工装套筒内部的软性棒料提供支撑；所述夹爪基座沿主轴轴线相垂直的平面方向上径向运动，用于带动夹爪夹紧或放松。采用圆筒类工装筒，将支撑点转变为沿棒料母线方向的线接触，将支撑最大化的同时可将支撑点后移，夹持点前移，尽可能的靠近加工点，避免加工过程中工件伸出端的下垂，同时不需要增加夹持部分的长度，实现棒料加工利用率的最大化。

Description

一种软性棒料夹持工装及夹持系统

技术领域

本发明涉及夹持工装领域，具体涉及一种软性棒料夹持工装及夹持系统。

背景技术

该夹持工装主要用于软性棒状工件(如聚氨酯、某些含能材料药柱等软性棒料)加工时的夹持。

1：软性棒状工件(后续称做软性棒料)在加工时，当工件伸出长度距离夹持较远时，由于工件自身材质的原因，工件伸出端会有一定的挠性，即视觉上呈现一定的下垂。此种夹持状态下进行后序加工(如车削、钻/扩孔、铣削等加工)时，不仅容易造成刀具的加速磨损，还会导致工件内/外圆柱面加工成圆锥面(车削加工)、或者内孔加工成圆锥(钻/扩孔)、或者端面无法完全加工完或者端面呈凸面；严重时可能导致工件与刀具干涉，造成刀具和工件损坏，甚至造成人员受伤。

2：目前的棒料加工中，通常采用一端夹持，另一端进行加工。若软性棒料长度较长，为避免加工点与夹持点间距过大，通常还需要增加辅助支撑工装，比如中心架或跟刀架之类的。但是，由于棒料本身材质较软，中心架或跟刀架之类的辅助支撑容易对棒料表面造成一定的划伤或划痕，影响工件表面质量。或者通过增加夹具夹持部分的长度，来减缓工件伸出端的下垂，但此种方式不可避免的导致所夹持部分无法有效的加工，进而造成了棒料的浪费。

本发明采用圆筒类工装筒，将支撑点转变为沿棒料母线方向的线接触，将支撑最大化的同时(支撑长度为工装筒与棒料二者间的接触长度)可将支撑点后移，夹持点前移，尽可能的靠近加工点，避免加工过程中工件伸出端的下垂，同时不需要增加夹持部分的长度，实现棒料加工利用率的最大化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有软性棒料夹持时存在的伸出端下垂影响加工质量、辅助支撑装置影响棒料表面质量、夹持部分过长导致棒料浪费等问题，目的在于提供一种软性棒料夹持工装及夹持系统，将支撑点转变为沿软性棒料母线方向的线接触，将支撑最大化的同时(支撑长度为工装筒与软性棒料二者间的接触长度)可将支撑点后移，夹持点前移，尽可能的靠近加工点，避免加工过程中工件伸出端的下垂，同时不需要增加夹持部分的长度，实现软性棒料加工利用率的最大化。

本发明通过下述技术方案实现：

一种软性棒料夹持工装，包括沿卡盘的径向方向滑移的夹爪基座，其特征在于，还包括工装套筒和多个夹爪，所述夹爪固定在夹爪基座面向卡盘中心的面上；所述工装套筒侧壁对应各个夹爪的位置设有供夹爪穿过的B孔洞，所述B孔洞贯穿工装套筒侧壁，所述工装套筒用于给位于工装套筒内部的软性棒料提供支撑；所述软性棒料可在工装套筒内自由滑动。

所述夹爪具有用于夹持软性棒料的接触面，所述接触面设置为圆弧面，减少传统装夹方式导致的软性棒料伸出端明显下垂而导致的加工质量问题(如内外圆柱面呈锥形，端面呈凸面等问题)；采用基于“支撑点--夹持点--切削点”原理的夹持工装，显著减少辅助支撑机构对棒料表面质量(如夹伤、划痕等)的影响；解决传统通过增加夹持部分长度的方式带来的棒料夹持部分无法有效加工而导致的棒料浪费问题；改善支撑效果。

进一步，所述夹爪的中部位置设置有凹槽，所述凹槽用于防止锁紧螺钉与软性棒料之间的干涉，所述夹爪的背部位置设置有止口，止口用于便于夹爪的安装及更换。

进一步，所述夹爪与夹爪基座之间通过锁紧螺钉固定连接，所述夹爪采用圆角夹爪。防止夹爪与软性棒料表面出现点接触而导致划伤棒料表面。

进一步，所述B孔洞的形状为矩形方孔。

进一步，所述夹爪基座沿主轴轴线相垂直的平面方向上径向运动，用于带动夹爪夹紧或放松。

进一步，所述卡盘、夹爪基座和夹爪采用三爪卡盘、三爪夹爪基座和三爪夹爪。

一种软性棒料夹持系统，包括：主轴箱、卡盘和主轴，所述主轴套接主轴箱内，所述卡盘设置在主轴的前端位置，所述卡盘上设置有夹爪基座，还包括上述的一种软性棒料夹持工装，主轴开设贯穿轴向的A孔洞，所述主轴的A孔洞内嵌套所述一种软性棒料夹持工装的工装套筒。

进一步，所述工装套筒的一端通过法兰连接主轴的后端，所述工装套筒的另一端突出卡盘的端面，所述夹爪固定在夹爪基座面向卡盘中心的面上；所述工装套筒突出端的侧壁对应各个夹爪的位置设有供夹爪穿过的B孔洞，所述B孔洞贯穿工装套筒侧壁。

进一步，所述卡盘采用带回转功能的气动或液压驱动形卡盘，所述卡盘与主轴同步回转。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种软性棒料夹持工装及夹持系统，可明显减少传统装夹方式导致的软性棒料伸出端明显下垂而导致的加工质量问题(如内外圆柱面呈锥形，端面呈凸面等问题)；采用基于“支撑点--夹持点--切削点”原理的夹持工装，显著减少辅助支撑机构对棒料表面质量(如夹伤、划痕等)的影响；解决传统通过增加夹持部分长度的方式带来的棒料夹持部分无法有效加工而导致的棒料浪费问题；改善支撑效果，将对棒料的“点”支撑变为“线”支撑，可最大限度的实现支撑长度；可在主轴后部设置一自动上料机，有利于实现软性棒料的自动化上下料，促进相关加工工艺自动化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明整体结构图；

图2是本发明工装套筒位置关系结构图；

图3是本发明夹爪的整体结构图；

图4是本发明夹持工装原理图。

附图标记

1-主轴箱；2-主轴；3-工装套筒；31-夹爪；311-凹槽；32-锁紧螺钉；4-卡盘；5-夹爪基座；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一：

如图1所示，一种软性棒料夹持工装及夹持系统，包括：主轴箱1、卡盘4和主轴2，主轴2套接主轴箱1，卡盘4设置在主轴2的前端位置，还包括：工装套筒3、夹爪基座5和夹爪31，主轴2开设贯穿轴向的A孔洞，工装套筒3嵌套在主轴2的A孔洞内，夹爪基座5设置在卡盘4上，夹爪31与夹爪基座5之间固定连接；工装套筒3用于给位于工装套筒3内部的软性棒料提供支撑；软性棒料可在工装套筒3内自由滑动；其中，夹爪基座5沿主轴2轴线相垂直的平面方向上径向运动，用于带动夹爪31夹紧或放松。减少传统装夹方式导致的软性棒料伸出端明显下垂而导致的加工质量问题(如内外圆柱面呈锥形，端面呈凸面等问题)；采用基于“支撑点--夹持点--切削点”原理的夹持工装，显著减少辅助支撑机构对棒料表面质量(如夹伤、划痕等)的影响；解决传统通过增加夹持部分长度的方式带来的棒料夹持部分无法有效加工而导致的棒料浪费问题；改善支撑效果。

工装套筒3的一端通过法兰连接主轴2的后端，工装套筒3的另一端突出卡盘4的端面，工装套筒3的突出端的外围圆周分布若干夹爪31，工装套筒3侧壁对应各个夹爪31的位置设有适配的B孔洞，B孔洞贯穿工装套筒3侧壁。

夹爪31的用于夹持软性棒料的接触面设置为圆弧面，用于有效接触软性棒料的表面。

夹爪31与夹爪基座5之间通过锁紧螺钉32固定连接。夹爪31的中部位置设置有凹槽311；凹槽用于防止锁紧螺钉与软性棒料之间的干涉，夹爪31的背部位置设置有止口，止口用于便于夹爪31的安装及更换。

B孔洞的形状为矩形方孔，方便夹爪31进出；卡盘4采用带回转功能的气动或液压驱动形卡盘4，卡盘4与主轴2同步回转。夹爪31采用圆角夹爪31。防止夹爪31与软性棒料表面出现点接触而导致划伤棒料表面。卡盘4、夹爪基座5和夹爪31采用三爪卡盘、三爪夹爪基座和三爪夹爪。

实施例二：

本实施应用于实施例一所述的一种软性棒料夹持工装及夹持系统，工装套筒3外圆柱面经过加工，可与主轴2内孔相配合，实现工装套筒3在主轴2内部的初步固定；同时，工装套筒3尾部有一法兰，法兰上留有均分螺钉安装通孔，通过工装套筒3安装螺钉将工装套筒3固定在主轴2上，在进一步固定工装套筒3的同时实现工装套筒3跟随主轴2一起旋转。

主轴2前端安装有卡盘4，卡盘4上有夹爪基座5，夹爪基座5通过螺钉与卡盘4连接固定；夹爪基座5可沿径向方向(即与主轴2轴线相垂直的平面)上运动，可带动安装于其上的夹爪31夹紧与放松，从而实现棒料的夹紧与放松。

如图3所示，夹爪31通过夹爪31锁紧螺钉固定于夹爪基座5上，夹爪31安装完成后，可通过自镗(即：夹爪31固定好后，启动主轴2，主轴2带动夹爪31做旋转运动，利用刀具对夹爪31内圆弧面进行二次加工)完成夹爪31内圆弧面的精加工，更好的与棒料外圆面的贴合，实现夹紧的同时也可防止划伤棒料表面。

卡盘4采用带回转功能的气动或液压驱动形式，可在实现夹紧与放松的功能上进行回转，通过与主轴2前端的连接，实现与主轴2同步回转。

①采用此种方式，将常规的“夹持点--支撑点--切削点”变为了“支撑点--夹持点--切削点”，可减少辅助支撑机构对棒料表面质量的影响。

②只需要将棒料需要加工部分伸出夹持点(即夹持工装)，避免传统装夹只能装夹棒料端部，导致伸出端下垂明显的问题；同时，不用增加夹持部分长度，避免因夹持带来的棒料浪费。

③改善支撑效果，将对棒料的“点”支撑变为“线”支撑，可最大限度的实现支撑长度，同时保证棒料轴线无弯曲。

④有利于实现软性棒料的自动化上下料，促进相关加工工艺自动化。

3)工作过程

加工时，如图2所示，软性棒料位于工装套筒3内部，由于棒料外径略小于工装套筒3内径，棒料可在工装套筒3内自由滑动；同时，软性棒料与工装套筒3内部为全接触，工装套筒3可有效得将整个软性棒料后部支撑住，只留出待加工部分伸出工装套筒3外部，可有效的减小棒料伸出端的下垂程度。

如图4所示，当软性棒料待加工部分伸出工装套筒3后，卡盘4上三个均分的夹爪31在夹爪基座5的带动下实现夹紧，完成对棒料的夹持。

主轴2旋转，带动主轴2套筒、卡盘4及棒料旋转，刀具便可对棒料伸出部分进行车削、钻孔、镗孔等切削加工了。

1)可明显减少传统装夹方式导致的软性棒料伸出端明显下垂而导致的加工质量问题(如内外圆柱面呈锥形，端面呈凸面等问题)；

2)采用基于“支撑点--夹持点--切削点”原理的夹持工装，显著减少辅助支撑机构对棒料表面质量(如夹伤、划痕等)的影响。

3)解决传统通过增加夹持部分长度的方式带来的棒料夹持部分无法有效加工而导致的棒料浪费问题。

4)改善支撑效果，将对棒料的“点”支撑变为“线”支撑，可最大限度的实现支撑长度。

5)可在主轴2后部设置一自动上料机，有利于实现软性棒料的自动化上下料，促进相关加工工艺自动化。

其中，夹爪31根据所夹持的软性棒料的材质，可以更换为钢件、铝件、铜件或者尼龙等材料；卡盘4可根据需要，采用气动驱动或者液压驱动的方式，实现夹爪基座5沿径向方向的运动，从而实现夹爪31的夹紧与放松；卡盘4可用回转气缸+夹紧机构组成的组合装置替代；工装套筒3可根据棒料外径设计成不同规格，夹爪31也可对应设计为不同规格。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种软性棒料夹持工装，包括沿卡盘(4)的径向方向滑移的夹爪基座(5)，其特征在于，还包括工装套筒(3)和多个夹爪(31)，所述夹爪(31)固定在夹爪基座(5)面向卡盘(4)中心的面上；所述工装套筒(3)侧壁对应各个夹爪(31)的位置设有供夹爪(31)穿过的B孔洞，所述B孔洞贯穿工装套筒(3)侧壁，所述工装套筒(3)用于给位于工装套筒(3)内部的软性棒料提供支撑；所述软性棒料可在工装套筒(3)内自由滑动；其中，所述夹爪基座(5)沿主轴轴线相垂直的平面方向上径向运动，用于带动夹爪(31)夹紧或放松。

2.根据权利要求1所述的一种软性棒料夹持工装，其特征在于，所述夹爪(31)具有用于夹持软性棒料的接触面，所述接触面设置为圆弧面。

3.根据权利要求2所述的一种软性棒料夹持工装，其特征在于，所述夹爪(31)的接触面的中部位置设置有凹槽(311)。

4.根据权利要求1所述的一种软性棒料夹持工装，其特征在于，所述夹爪(31)与夹爪基座(5)之间通过锁紧螺钉(32)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种软性棒料夹持工装，其特征在于，所述B孔洞的形状为矩形方孔。

6.根据权利要求1所述的一种软性棒料夹持工装，其特征在于，所述卡盘(4)、夹爪基座(5)和夹爪(31)采用三爪卡盘、三爪夹爪基座和三爪夹爪。

7.一种软性棒料夹持系统，包括：主轴箱(1)、卡盘(4)和主轴(2)，所述主轴(2)套接主轴箱(1)内，所述卡盘(4)设置在主轴(2)的前端位置，所述卡盘(4)上设置有夹爪基座(5)，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一所述的一种软性棒料夹持工装，主轴(2)开设贯穿轴向的A孔洞，所述主轴(2)的A孔洞内嵌套所述一种软性棒料夹持工装的工装套筒(3)。

8.根据权利要求7所述的一种软性棒料夹持系统，其特征在于，所述工装套筒(3)的一端通过法兰连接主轴(2)的后端，所述工装套筒(3)的另一端突出卡盘(4)的端面，所述夹爪(31)固定在夹爪基座(5)面向卡盘(4)中心的面上；所述工装套筒(3)突出端的侧壁对应各个夹爪(31)的位置设有供夹爪(31)穿过的B孔洞，所述B孔洞贯穿工装套筒(3)侧壁。

9.根据权利要求8所述的一种软性棒料夹持系统，其特征在于，所述卡盘(4)采用带回转功能的气动或液压驱动形卡盘，所述卡盘(4)与主轴(2)同步回转。

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