CN113319314A - 一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，本方案采用双面齿轮同时带动小齿轮、蜗杆、蜗轮的结构，可以实现个同规格的齿条夹块实时同步运动，使得弹簧夹头受到的夹紧力相同，保证轴心不偏移，对于传统数控车床人工更换弹簧夹具和零件增加了自动更换弹簧夹具和零件的功能，能有效实现更换步骤的自动化，减轻了工人的劳动强度、节约了更换时间。相对于人工更换产生的轴向误差导致零件加工产生较大误差来说，更提高了加工精度，相对于现有技术采用四根独立电动伸缩杆进行伸缩固定，可以有效解决弹簧夹头轴向偏移的问题，降低了刀具或者零件与机床主轴轴向不重合的概率，提高了加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及数控机械技术领域，尤其涉及一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构。
背景技术
机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称机床。数控车床的出现给传统制造业带来了革命性的变化，铣床和钻床等旋转加工的机床都是从车床引伸出的。
目前，大多中小企业使用数控车床和铣床通过编程对零件进行加工。而弹簧夹头是一种用来禁锢钻头、铣刀或者是固定需要改造零件的一种筒形的夹具。现如今自动化生产趋势日益增高，人工更换弹簧夹具和零件费时、费力，已经不能满足大趋势下的生产效率。例如工人在更换铣刀时，需要用扳手手工卸下旧的铣刀，更换新的，在更换的过程中不仅费时费力，而且还需要保证夹取铣刀的弹簧夹头轴心不能偏移，否则会导致铣刀轴心偏移，从而影响加工零件的平面度，降低了生产效率。
专利号为CN201811061317.0已授权专利文件公开了一种数控车床弹簧夹头夹紧机构。其设计原理是采用四根同等规格的电动伸缩杆作为传动机构，采用第一夹持板固定弹簧夹头。当需要更换弹簧夹头时，电动伸缩杆会收到指令收缩，从而带动第一夹持板离开弹簧夹头。安装弹簧夹头时则反之。
上述专利文件虽然可以通过控制电动伸缩杆的伸缩调节来控制第一夹持板的移动，从而可以实现对弹簧夹头的固定，节约了工作人员的置换时间。但是仍然存在以下问题：其一，上述专利采用四根独立电动伸缩杆进行伸缩固定，且之间没有相互连接同步的传动结构，在伸缩过程中难免会产生运动间隙，很难保证完全同步伸缩，会导致弹簧夹头某端夹取过紧，使得弹簧夹头轴心与主轴轴心偏移，提高了加工误差，加快磨耗钻头和刀具。其二：上述专利采用四根电动伸缩杆对称分布，体型偏大。而弹簧夹头多处用在铣床主轴，用来夹紧铣刀或者钻头。所以夹紧机构也要参与主轴旋转，然而体型偏大会增加主轴负荷，影响主轴电机寿命。
于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，以期达到更具有更加实用价值性的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构是通过基座固定在车床主轴外壁上，所述基座上设有滑杆底座，其功能是固定第一滑杆，保证所述第一滑杆的轴线和车床主轴平行，所述基座上设有螺纹孔，其配合固定第一电机支架，所述第一电机支架上同样设有相应的安装孔连接固定第一步进电机，所述第一步进电机输出轴通过联轴器与丝杆连接，所述丝杆轴线同样与车床主轴平行，所述丝杆和所述第一滑杆末端分别连接第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座上设有旋转螺母配合所述丝杆将旋转运动转换成高精度直线运动。
优选地，所述第一支撑座和第二支撑座连接固定离合板，所述离合板上设有螺纹孔和滑动孔，所述滑动孔与所述基座上第二滑杆连接，所述第二滑杆轴线与所述第一滑杆平行，这些滑杆存在的主要目的是保证所述离合板沿主轴方向精确移动，所述离合板通过螺纹孔连接衔接转盘。
优选地，所述衔接转盘另一端采用沉头孔连接固定双面齿轮，保证螺钉头部不会干涉，所述衔接转盘的功能是分开所述双面齿轮和离合板之间的固定约束，保证所述双面齿轮转动不会与所述离合板干涉，所述第一支撑座上连接固定第二电机支架，所述第二电机支架通过孔固定方式连接第二步进电机，所述第二步进电机末端输出轴连接固定传动齿轮，所述传动齿轮与所述双面齿轮的外齿紧密配合，所述双面齿轮的内齿与小齿轮配合。
优选地，当所述第一步进电机接收到旋转指令时，会带动所述联轴器旋转，所述联轴器将扭矩传递给所述丝杆，所述丝杆通过所述第一支撑座上的旋转螺母将旋转运动转换成沿车床主轴高精度直线运动，当所述双面齿轮内齿移动到与所述小齿轮接触连接的指定位置时，所述第二步进电机接受到转动指令，会带动所述传动齿轮转动，所述传动齿轮会将力传递给所述双面齿轮，从而所述双面齿轮通过内齿带动所述小齿轮。
优选地，所述小齿轮固定连接蜗杆，所述蜗杆与蜗轮相配合，所述蜗轮通过轴承和支撑柱连接，三个所述蜗杆配合三个所述蜗轮，三个所述蜗轮连接三个齿条夹块，三个规格完全相同的所述齿条夹块实现实时同步运动，三个所述齿条夹块末端镶嵌橡胶夹头，所述橡胶夹头质地偏软，保护刀具，防止造成刀柄磨损，当所述双面齿轮旋转，带动所述小齿轮，所述小齿轮带动所述蜗杆同步旋转，此时所述蜗杆将力传递给所述蜗轮，从而实现所述齿条夹块朝轴心运动。
优选地，所述蜗杆通过滑动轴承固定在旋转外框上，所述旋转外框上设有限位槽，其作用是限位固定所述蜗轮和所述齿条夹块，所述限位槽上设有固定孔，用于固定约束支撑柱，保证所述蜗轮旋转位置不偏移，所述旋转外框末端连接旋转主轴，所述旋转主轴与车床主轴相连，当所述齿条夹块朝轴心运动直至所述橡胶夹头压紧弹簧夹头时，因为蜗轮蜗杆有自锁功能，此时所述小齿轮和所述蜗杆不再运动，固定了此时的位置，在加工时，车床主轴带动所述旋转主轴运动，所述旋转主轴带动所述旋转外框和弹簧夹头旋转，实现工作目的。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
本方案相对于传统数控车床人工更换弹簧夹具和零件增加了自动更换弹簧夹具和零件的功能，能有效实现更换步骤的自动化，减轻了工人的劳动强度、节约了更换时间。相对于人工更换产生的轴向误差导致零件加工产生较大误差来说，更提高了加工精度；
本方案采用双面齿轮同时带动小齿轮、蜗杆、蜗轮的结构，可以实现个同规格的齿条夹块实时同步运动，使得弹簧夹头受到的夹紧力相同，保证轴心不偏移；
相对于现有技术采用四根独立电动伸缩杆进行伸缩固定，可以有效解决弹簧夹头轴向偏移的问题，降低了刀具或者零件与机床主轴轴向不重合的概率，提高了加工精度；
本方案中采用大齿轮配合小齿轮的结构，可提高对弹簧夹头的夹紧力；并且本专利采用离合板分离旋转外框的结构，可以保证整体夹紧机构小型化。相对于其采用四根电动伸缩杆对称分布更是缩小了机构体积，减轻了整体重量，更是降低机床主轴电机磨损，可以进行广泛推广和应用。
附图说明
图1为本发明离合装置爆炸示意图；
图2为本发明内外齿轮结构示意图；
图3为本发明总传动结构示意图；
图4为本发明主轴连接结构示意图；
图5为本发明夹紧机构轴向示意图；
图6为本发明主轴工作示意图。
图中：1、衔接转盘；2、离合板；3、第一支撑座；4、丝杆；5、联轴器；6、第一电机支架；7、第一步进电机；8、基座；9、滑杆底座；10、第一滑杆；11、第二支撑座；12、滑动孔；13、第二滑杆；14、传动齿轮；15、第二电机支架；16、第二步进电机；17、双面齿轮；18、小齿轮；19、蜗杆；20、滑动轴承；21、沉头孔；22、齿条夹块；23、蜗轮；24、支撑柱；25、橡胶夹头；26、旋转外框；27、限位槽；28、旋转主轴；29、固定孔；30、弹簧夹头。
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。
参照图1，一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构是通过基座8固定在车床主轴外壁上，基座8上设有滑杆底座9，其功能是固定第一滑杆10，保证第一滑杆10的轴线和车床主轴平行，基座8上设有螺纹孔，其配合固定第一电机支架6，第一电机支架6上同样设有相应的安装孔连接固定第一步进电机7；
第一步进电机7输出轴通过联轴器5与丝杆4连接，丝杆4轴线同样与车床主轴平行，丝杆4和第一滑杆10末端分别连接第一支撑座3和第二支撑座11，第一支撑座3上设有旋转螺母配合丝杆4将旋转运动转换成高精度直线运动；
第一支撑座3和第二支撑座11连接固定离合板2，离合板2上设有螺纹孔和滑动孔12，滑动孔12与基座8上第二滑杆13连接，第二滑杆13轴线与第一滑杆10平行，这些滑杆存在的主要目的是保证离合板2沿主轴方向精确移动，离合板2通过螺纹孔连接衔接转盘1；
参照图2，衔接转盘1另一端采用沉头孔21连接固定双面齿轮17，保证螺钉头部不会干涉，衔接转盘1的功能是分开双面齿轮17和离合板2之间的固定约束，保证双面齿轮17转动不会与离合板2干涉；
第一支撑座3上连接固定第二电机支架15，第二电机支架15通过孔固定方式连接第二步进电机16，第二步进电机16末端输出轴连接固定传动齿轮14，传动齿轮14与双面齿轮17的外齿紧密配合，双面齿轮17的内齿与小齿轮18配合；
当第一步进电机7接收到旋转指令时，会带动联轴器5旋转，联轴器5将扭矩传递给丝杆4，丝杆4通过第一支撑座3上的旋转螺母将旋转运动转换成沿车床主轴高精度直线运动，当双面齿轮17内齿移动到与小齿轮18接触连接的指定位置时，第二步进电机16接受到转动指令，会带动传动齿轮14转动，传动齿轮14会将力传递给双面齿轮17，从而双面齿轮17通过内齿带动小齿轮18；
参照图3，小齿轮18固定连接蜗杆19，蜗杆19与蜗轮23相配合，蜗轮23通过轴承和支撑柱24连接，三个蜗杆19配合三个蜗轮23，三个蜗轮23连接三个齿条夹块22，三个规格完全相同的齿条夹块22实现实时同步运动，三个齿条夹块22末端镶嵌橡胶夹头25，橡胶夹头25质地偏软，保护刀具，防止造成刀柄磨损，当双面齿轮17旋转，带动小齿轮18，小齿轮18带动蜗杆19同步旋转，此时蜗杆19将力传递给蜗轮23，从而实现齿条夹块22朝轴心运动；
参照图4，蜗杆19通过滑动轴承20固定在旋转外框26上，旋转外框26上设有限位槽27，其作用是限位固定蜗轮23和齿条夹块22，限位槽27上设有固定孔29，用于固定约束支撑柱24，保证蜗轮23旋转位置不偏移，旋转外框26末端连接旋转主轴28，旋转主轴28与车床主轴相连，当齿条夹块22朝轴心运动直至橡胶夹头25压紧弹簧夹头30时，因为蜗轮蜗杆有自锁功能，此时小齿轮18和蜗杆19不再运动，固定了此时的位置，在加工时，车床主轴带动旋转主轴28运动，旋转主轴28带动旋转外框26和弹簧夹头30旋转，实现工作目的。
本发明在使用时：
当需要更换弹簧夹头30时，首先车床主轴接收到指令停止转动，此时第一步进电机7接收到旋转指令，带动联轴器5旋转，联轴器5将扭矩传递给丝杆4，丝杆4通过第一支撑座3上的旋转螺母将旋转运动转换成沿车床主轴高精度直线运动；
双面齿轮17内齿移动到与小齿轮18接触连接的指定位置，此时第二步进电机16接收到转动指令，带动传动齿轮14转动，传动齿轮14会将力传递给双面齿轮17外齿，从而双面齿轮17通过内齿带动小齿轮18。小齿轮18带动蜗杆19同步旋转。此时蜗杆19将力传递给蜗轮23，蜗轮23转动带动齿条夹块22，从而实现三个齿条夹块22实时同步朝轴心反方向运动，使得橡胶夹头25离开弹簧夹头30；
随后换上新的弹簧夹头30，第二步进电机16接收到转动指令，带动双面齿轮17、小齿轮18、蜗杆19、蜗轮23反向运动，此时三个齿条夹块22实时同步朝轴心方向运动，使得橡胶夹头25均匀挤压固定弹簧夹头30。因为采用了蜗轮蜗杆传动，其有自锁功能，所以齿条夹块22被锁死，使得橡胶夹头25紧压弹簧夹头30不会移动。此时第一步进电机7接收到旋转指令，带动联轴器5、丝杆4、第一支撑座3反方向运动，使离合板2带动双面齿轮17外齿沿主轴方向离开小齿轮18。此时旋转外框26不受双面齿轮17约束，从而与铣床主轴同步运动；
本专利相对于传统数控车床人工更换弹簧夹具和零件增加了自动更换弹簧夹具和零件的功能，能有效实现更换步骤的自动化，减轻了工人的劳动强度、节约了更换时间。相对于人工更换产生的轴向误差导致零件加工产生较大误差来说，更提高了加工精度。
提供之前的描述是为了使本领域任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。对这些方面的各种修改将容易为本领域技术人员所明白，并且在本文中所定义的普适原理可被应用于其他方面。因此，权利要求并非旨在被限定于本文中所示的方面，而是应被授予与语言上的权利要求相一致的全部范围，其中对要素的单数形式的引述除非特别声明，否则并非旨在表示“有且仅有一个”，而是“一个或多个”。
Claims (8)
1.一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，包括基座(8)，其特征在于，夹紧机构是通过所述基座(8)固定在车床主轴外壁上，所述基座(8)上设有滑杆底座(9)，其功能是固定第一滑杆(10)，保证所述第一滑杆(10)的轴线和车床主轴平行，所述基座(8)上设有螺纹孔，其配合固定第一电机支架(6)，所述第一电机支架(6)上同样设有相应的安装孔连接固定第一步进电机(7)，所述第一步进电机(7)输出轴通过联轴器(5)与丝杆(4)连接，所述丝杆(4)轴线同样与车床主轴平行，所述丝杆(4)和所述第一滑杆(10)末端分别连接第一支撑座(3)和第二支撑座(11)，所述第一支撑座(3)上设有旋转螺母配合所述丝杆(4)将旋转运动转换成高精度直线运动，所述第一支撑座(3)和第二支撑座(11)连接固定离合板(2)，所述离合板(2)上设有螺纹孔和滑动孔(12)，所述滑动孔(12)与所述基座(8)上第二滑杆(13)连接，所述第二滑杆(13)轴线与所述第一滑杆(10)平行，这些滑杆存在的主要目的是保证所述离合板(2)沿主轴方向精确移动，所述离合板(2)通过螺纹孔连接衔接转盘(1)，所述衔接转盘(1)另一端采用沉头孔(21)连接固定双面齿轮(17)，所述衔接转盘(1)的功能是分开所述双面齿轮(17)和离合板(2)之间的固定约束，保证所述双面齿轮(17)转动不会与所述离合板(2)干涉，所述第一支撑座(3)上连接固定第二电机支架(15)，所述第二电机支架(15)通过孔固定方式连接第二步进电机(16)，所述第二步进电机(16)末端输出轴连接固定传动齿轮(14)，所述传动齿轮(14)与所述双面齿轮(17)的外齿紧密配合，所述双面齿轮(17)的内齿与小齿轮(18)配合。
2.根据权利要求1所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，当所述第一步进电机(7)接收到旋转指令时，会带动所述联轴器(5)旋转，所述联轴器(5)将扭矩传递给所述丝杆(4)，所述丝杆(4)通过所述第一支撑座(3)上的旋转螺母将旋转运动转换成沿车床主轴高精度直线运动。
3.根据权利要求2所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，当所述双面齿轮(17)内齿移动到与所述小齿轮(18)接触连接的指定位置时，所述第二步进电机(16)接受到转动指令，会带动所述传动齿轮(14)转动，所述传动齿轮(14)会将力传递给所述双面齿轮(17)，从而所述双面齿轮(17)通过内齿带动所述小齿轮(18)。
4.根据权利要求3所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，所述小齿轮(18)固定连接蜗杆(19)，所述蜗杆(19)与蜗轮(23)相配合，所述蜗轮(23)通过轴承和支撑柱(24)连接，三个所述蜗杆(19)配合三个所述蜗轮(23)，三个所述蜗轮(23)连接三个齿条夹块(22)，三个规格完全相同的所述齿条夹块(22)实现实时同步运动。
5.根据权利要求4所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，三个所述齿条夹块(22)末端镶嵌橡胶夹头(25)，当所述双面齿轮(17)旋转，带动所述小齿轮(18)，所述小齿轮(18)带动所述蜗杆(19)同步旋转，此时所述蜗杆(19)将力传递给所述蜗轮(23)，从而实现所述齿条夹块(22)朝轴心运动。
6.根据权利要求5所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，所述蜗杆(19)通过滑动轴承(20)固定在旋转外框(26)上，所述旋转外框(26)上设有限位槽(27)，其作用是限位固定所述蜗轮(23)和所述齿条夹块(22)，所述限位槽(27)上设有固定孔(29)，用于固定约束支撑柱(24)，保证所述蜗轮(23)旋转位置不偏移。
7.根据权利要求6所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，所述旋转外框(26)末端连接旋转主轴(28)，所述旋转主轴(28)与车床主轴相连，当所述齿条夹块(22)朝轴心运动直至所述橡胶夹头(25)压紧弹簧夹头(30)时，因为蜗轮蜗杆有自锁功能，此时所述小齿轮(18)和所述蜗杆(19)不再运动。
8.根据权利要求7所述的一种新型数控车床弹簧夹头夹紧机构，其特征在于，在加工时，车床主轴带动所述旋转主轴(28)运动，所述旋转主轴(28)带动所述旋转外框(26)和弹簧夹头(30)旋转。
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