CN113894586B - 一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，包括卡盘本体、多个卡爪、多个与卡爪一一对应的定位机构和多个与卡爪一一对应的锁紧机构。定位机构固定安装于卡盘本体的顶部，定位机构靠近卡盘本体的中心处以及卡爪的内周上分别具有相互配合的第一内锥面和第一外锥面。定位机构的顶部端面开设有定位槽，定位槽与卡爪的底部端面形成的凸起相配合安装。锁紧机构的顶端以及卡爪的外周上分别具有相互配合的第二内锥面和第二外锥面，用以对卡爪在向心方向上进行锁紧。锁紧机构的底端与定位机构相配合安装，并固定安装于定位机构上。当装夹不同工件时，通过松开锁紧机构以使卡爪与定位机构能够分离，进而更换不同的卡爪。

Description

一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装

技术领域

本发明涉及机械制造加工技术领域，尤其涉及一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装。

背景技术

现代化的数控车床通常有车床主体、数控系统、伺服系统组成，在对工件进行加工时由于数控车床相对于传统的车床相比具有高精度、高效率等特点，因此数控机床在机加工制造行业的应用得到了广泛应用。

目前的车床主体对工件的装夹大多采用现有的三爪自定心卡盘，三爪自定心卡盘在卡盘主体的顶部沿卡盘主体的径向等间距间隔开设有三个滑槽，其中滑槽顶部两侧具有与卡爪上的梳齿相互配合的梳齿槽，卡爪通过T型键安装于卡盘主体上，卡爪上的梳齿与卡盘主体上的梳齿槽相互配合最后经过螺栓定位以对工件进行夹紧，在装夹不同直径的工件时需要移动或更换卡爪。这时便需要松开螺栓，重新对梳齿进行定位。这样需要周期相对较长。在安装时需要记住梳齿在梳齿槽上的具体的位置，由于梳齿的齿距很小，在移动或更换过程中极易出现计数错误，造成工件在装夹的时候偏心的现象。在这种情况下车床所加工出来的工件必然会造成刀具的损伤和工件的报废。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其解决了由于梳齿的齿距很小，在移动或更换过程中极易出现计数错误，造成工件在装夹的时候偏心的现象的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，包括卡盘本体、多个卡爪、多个与所述卡爪一一对应的定位机构和多个与所述卡爪一一对应的锁紧机构；

所述定位机构固定安装于所述卡盘本体的顶部，所述定位机构靠近所述卡盘本体的中心处以及所述卡爪的内周上分别具有相互配合的第一内锥面和第一外锥面，用以对所述卡爪在向心方向上进行锁紧；

所述定位机构的顶部端面开设有定位槽，所述定位槽与所述卡爪的底部端面形成的凸起相配合安装，用以对所述卡爪在圆周旋转方向上进行定位；

所述锁紧机构的顶端以及所述卡爪的外周上分别具有相互配合的第二内锥面和第二外锥面，用以对所述卡爪在向心方向上进行锁紧；

所述锁紧机构的底端与所述定位机构相配合安装，并固定安装于所述定位机构上；

当装夹不同工件时，通过松开锁紧机构以使所述卡爪与所述定位机构能够分离，进而更换不同的所述卡爪；

所述定位机构包括沿所述卡盘本体的径向分布且固定安装于所述卡盘本体顶部的安装座；

所述安装座的外周底部开设有安装槽，所述安装槽与所述锁紧机构相配合安装用以对所述锁紧机构进行定位；

所述安装座的顶部端面两侧开设所述定位槽；

所述安装座的顶部靠近所述卡盘本体的中心方向的一端向上延伸形成所述第一内锥面，所述第一内锥面与所述卡爪的内周底部开设的所述第一外锥面相配合安装用以对所述卡爪在向心方向上进行锁紧。

可选地，所述锁紧机构包括压紧块；所述压紧块一侧开设有凹槽，所述凹槽用于容置所述安装座的一端，所述凹槽将所述压紧块的一侧端面分割形成上下两部分的第一凸块和第二凸块；

所述第一凸块的端面朝向所述凹槽一侧倾斜形成所述第二内锥面，所述第二内锥面与所述卡爪的外周底部开设的所述第二外锥面相配合安装；

所述第二凸块与所述安装槽相卡接；

所述压紧块通过锁紧螺栓从其外端面穿入并锁紧于所述安装座上。

可选地，所述第一内锥面和所述第二内锥面倾斜角度为60°。

可选地，还包括弹性部件，所述弹性部件设置于所述凹槽内且套设于所述锁紧螺栓外部，所述弹性部件的一端与所述安装座的远离所述卡盘本体的中心方向的一端面相抵，所述弹性部件的另一端与所述凹槽相抵。

可选地，所述弹性部件为弹簧。

可选地，所述卡盘本体的顶部沿其径向方向等间距开设有多个槽体，所述槽体内设置有T型块，所述定位机构通过固定螺栓锁紧于所述T型块上。

可选地，所述卡爪有三个，且三个所述卡爪等间距分布于所述定位机构顶部，所述卡爪包括扇形结构体的卡爪主体和卡爪底座；

所述卡爪主体包括两个互相平行设置的上端面和下端面、垂直于所述上端面的夹持内端面、与所述夹持内端面相对应的弧形外端面、以及设置于所述夹持内端面和所述弧形外端面之间的两个相对设置的侧面；

所述第一外锥面设置于所述卡爪底座的内端面底部，所述第二外锥面设置于所述卡爪底座的弧形外端面。

可选地，所述卡爪主体上开设有通孔。

可选地，所述压紧块采用40cr材料制成。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，通过定位机构的顶部端面开设的定位槽与卡爪的底部端面形成的凸起相配合安装，用以对卡爪在圆周旋转方向上进行定位。同时定位机构靠近卡盘本体的中心处以及卡爪的内周上分别具有相互配合的第一内锥面和第一外锥面，用以对卡爪在向心方向上进行锁紧；而且，锁紧机构的顶端以及卡爪的外周上分别具有相互配合的第二内锥面和第二外锥面，用以对卡爪在向心方向上进行锁紧。通过定位槽与卡爪的相互配合以及两个内外锥面相互配合的结构来限制卡爪的六个自由度。同时定位槽和双锥面的配合精度来保证更换非标扇形卡爪时的重复定位精度。进而避免在工件的卡爪更换时出现错误，使得工件在装夹的时候避免出现偏心的现象。

附图说明

图1为本发明的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装的立体示意图；

图2为图1中的俯视图；

图3为图2中沿A-A以及B-B线段向下垂直切割的截面示意图；

图4为本发明的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装的定位机构的结构示意图；

图5为图3的部分放大示意图。

【附图标记说明】

10：卡盘本体；11：槽体；12：T型块；13：固定螺栓；

20：卡爪；21：凸起；22：卡爪主体；23：卡爪底座；

30：定位机构；31：安装座；32：安装槽；33：定位槽；

40：锁紧机构；41：压紧块；42：凹槽；43：第一凸块；44：第二凸块；45：锁紧螺栓；

50：弹簧。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“内”和“外”等方位名词以图1的定向为参照。将卡盘本体10所在的一侧定义为底部。将卡盘本体10径向所在靠近圆心的一侧定义为内侧。

参照图1-5所示，本发明实施例提出的一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，包括卡盘本体10、三个卡爪20、三个与卡爪20一一对应的定位机构30和三个与卡爪20一一对应的锁紧机构40。

定位机构30固定安装于卡盘本体10的顶部。定位机构30靠近卡盘本体10的中心处(顶部内侧一端)以及卡爪20的内周上分别具有相互配合的第一内锥面和第一外锥面，通过第一内锥面和第一外锥面的相互配合，用以对卡爪20在向心方向上进行锁紧。

进一步地，定位机构30包括沿卡盘本体10的径向分布且固定安装于卡盘本体10顶部的安装座31。

具体而言，安装座31为现有技术中的标准的软爪。通过现有技术中的标准软爪作为定位机构30，目的是为了使得现有技术的标准软爪得到了合理的利用，便于生产。安装座31具有靠近卡盘本体10的轴向中心一侧的第一端以及相对于第一端设置的第二端。在第一端和第二端之间分别具有两两相对的顶部端面和底部端面以及沿第一端和第二端之间的长度方向设置的两侧面(参见图4所示的前侧面和后侧面)。第二端具有沿第一端和第二端之间的宽度方向设置的外壁。(参见图4所示的右侧面)

安装座31的外周底部即外壁的底部开设有安装槽32，安装槽32与锁紧机构40相配合安装用以对锁紧机构40进行定位。

安装座31的顶部端面两侧沿其第一端和第二端的长度方向开设有截面呈相背“L”型的定位槽33。以使定位槽33与卡爪20的底部端面形成的凸起21相配合安装，用以对卡爪20在圆周旋转方向上进行定位。防止卡爪20出现晃动的现象。

安装座31的顶部靠近卡盘本体10的中心方向的一端(即第一端)向上延伸形成第一内锥面，第一内锥面与卡爪20的内周底部开设的第一外锥面相配合安装用以对卡爪20在向心方向上进行锁紧。进一步地提高了提高锁紧力的作用。

进一步地，卡盘本体10呈圆盘状。卡盘本体10的顶部沿其径向方向等间距开设有多个槽体11，槽体11内设置有T型块12，定位机构30的安装座31通过固定螺栓13锁紧于T型块12上，以使安装座31固定安装于卡盘本体10上。通过T型块12于槽体11以及固定螺栓13的配合完成对安装座31的固定。相应地，在安装座31的底部沿其长度方向开设有导向槽，导向槽与T型块12的顶部凸起处相卡接，能够通过T型块12从安装座31的底部对其进行定位，防止安装座31沿卡盘本体10的圆周旋转方向上出现晃动的现象。

锁紧机构40的顶端以及卡爪20的外周上分别具有相互配合的第二内锥面和第二外锥面，用以对卡爪20在向心方向上进行锁紧。

进一步地，参见图4所示，锁紧机构40包括压紧块41。压紧块41靠近定位机构30的安装座31的一侧即内侧开设有凹槽42，凹槽42用于容置安装座31的一端(即第二端)，凹槽42将压紧块41的靠近定位机构30的安装座31的一侧即内侧所在的端面分割形成上下两部分的第一凸块43和第二凸块44。

第一凸块43的端面朝向凹槽42一侧倾斜形成第二内锥面，第二内锥面与卡爪20的外周底部开设的第二外锥面相配合卡接安装。

第二凸块44与安装槽32相卡接。使得锁紧机构40与定位机构30的安装效果更好，不占用空间。

压紧块41通过锁紧螺栓45从其外端面穿入并锁紧于安装座31上。以使压紧块41与定位机构30的连接，进而通过压紧块41从卡爪20的外周底部通过第二内锥面和第二外锥面的相互配合，用以对卡爪20在向心方向上进行进一步地锁紧。重复对卡爪20的定位精度高，快速更换，避免误操作。

锁紧机构40的压紧块41底端的第二凸块44与定位机构30的安装座31上开设的安装槽32相配合卡接安装，并通过压紧块41外端面锁紧的锁紧螺栓45固定安装于定位机构30上。

当装夹不同工件时，通过松开锁紧机构40上压紧块41的锁紧螺栓45以使压紧块41解除与定位机构30上的安装座31的连接关系，进而解除锁紧机构40上的压紧块41对卡爪20的锁紧，使得卡爪20与定位机构30能够分离，进而更换不同的卡爪20。

本发明提供一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，通过定位机构30的顶部端面开设的定位槽33与卡爪20的底部端面形成的凸起21相配合安装，用以对卡爪20在圆周旋转方向上进行定位。同时定位机构30靠近卡盘本体10的中心处以及卡爪20的内周上分别具有相互配合的第一内锥面和第一外锥面，用以对卡爪20在向心方向上进行锁紧；而且，锁紧机构40的顶端以及卡爪20的外周上分别具有相互配合的第二内锥面和第二外锥面，用以对卡爪20在向心方向上进行锁紧。通过定位槽32与卡爪20的相互配合以及两个内外锥面相互配合的结构来限制卡爪的六个自由度。同时定位槽33和双锥面的配合精度来保证更换非标扇形卡爪时的重复定位精度。进而避免在工件的卡爪20时出现错误，使得工件在装夹的时候避免出现偏心的现象。

进一步地，第一内锥面和第二内锥面倾斜角度为60°。相应地，与第一内锥面以及第二内锥面分别相配合的第一外锥面以及第二外锥面向外倾斜的角度同样为60°，从确保各个锥面便于形成的方面来说，60°的倾斜锥面使得第一内锥面与第一外锥面相配合对卡爪20的向心力的锁紧效果好。同样地，60°的倾斜锥面使得第二内锥面与第二外锥面相配合对卡爪20的向心力的锁紧效果进一步地提高。

进一步地，还包括弹性部件，弹性部件设置于凹槽42内且套设于锁紧螺栓45外部，弹性部件的一端与安装座31的远离卡盘本体10的中心方向的一端面相抵，弹性部件的另一端与凹槽42相抵。更换不同规格尺寸的卡爪20时，旋开锁紧螺栓45，弹性部件将压紧块41弹出，直接拿掉卡爪20，更换新工件所对应的卡爪20即可。弹性部件的设置能够进一步地提高更换卡爪20的效率。

进一步地，弹性部件为弹簧50。弹簧50的成本低，生产工艺简单，成品率高。

进一步地，卡盘本体10的顶部沿其径向方向等间距开设有多个槽体11，槽体11内设置有T型块12，定位机构30通过固定螺栓13锁紧于T型块12上。

进一步地，卡爪20有三个，且三个卡爪20等间距分布于定位机构30的安装座31的顶部，且卡爪20的底部端面形成的凸起与安装座31的顶部的定位槽33相互配合安装，用以限制卡爪20在圆周旋转方向上的位置。卡爪20包括扇形结构体的卡爪主体22和扇形结构体的卡爪底座23。

卡爪主体22包括两个互相平行设置的上端面和下端面、垂直于上端面的夹持内端面、与夹持内端面相对应的弧形外端面、以及设置于夹持内端面和弧形外端面之间的两个相对设置的侧面。

第一外锥面设置于卡爪底座23的内端面底部，第二外锥面设置于卡爪底座23的弧形外端面。弧形外端面的设置能够在工件夹持时，防止其他人或者工件误碰卡爪主体22带来的伤害或损坏。

需要说明的是，卡爪主体21的夹持内端面的宽度大于现有的标准软爪的夹持端面(即第一端所在的一端面)的宽度，以使夹持工件的受力面积更大，夹持效果更好。

进一步地，卡爪主体22上开设有通孔24。通孔24能够受力产生适应性的形变，以防止卡爪20在夹持工件时出现卡爪20用力过大导致卡爪20损坏的现象出现。

进一步地，压紧块41采用40cr材料制成。相比较，采用钢制材料制得的压紧块41而言，采用40cr材料制得压紧块41，进行调质处理后，能够承受的夹紧力由原来的10KN增加到15KN的夹紧力，而不发生形变。使得锁紧机构40的锁紧效果更佳。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：包括卡盘本体（10）、多个卡爪（20）、多个与所述卡爪（20）一一对应的定位机构（30）和多个与所述卡爪（20）一一对应的锁紧机构（40）；

所述定位机构（30）固定安装于所述卡盘本体（10）的顶部，所述定位机构（30）靠近所述卡盘本体（10）的中心处具有第一内锥面，所述卡爪（20）的内周上具有第一外锥面，且所述第一内锥面和所述第一外锥面相互配合，用以对所述卡爪（20）在向心方向上进行锁紧；

所述定位机构（30）的顶部端面开设有定位槽（33），所述定位槽（33）与所述卡爪（20）的底部端面形成的凸起（21）相配合安装，用以对所述卡爪（20）在圆周旋转方向上进行定位；

所述锁紧机构（40）的顶端具有第二内锥面，所述卡爪（20）的外周上具有第二外锥面，且所述第二内锥面和所述第二外锥面相互配合，用以对所述卡爪（20）在向心方向上进行锁紧；

所述锁紧机构（40）的底端与所述定位机构（30）相配合安装，并固定安装于所述定位机构（30）上；

当装夹不同工件时，通过松开锁紧机构（40）以使所述卡爪（20）与所述定位机构（30）能够分离，进而更换不同的所述卡爪（20）；

所述定位机构（30）包括沿所述卡盘本体（10）的径向分布且固定安装于所述卡盘本体（10）顶部的安装座（31）；

所述安装座（31）的外周底部开设有安装槽（32），所述安装槽（32）与所述锁紧机构（40）相配合安装用以对所述锁紧机构（40）进行定位；

所述安装座（31）的顶部端面两侧开设所述定位槽（33）；

所述安装座（31）的顶部靠近所述卡盘本体（10）的中心方向的一端向上延伸形成所述第一内锥面，所述第一内锥面与所述卡爪（20）的内周底部开设的所述第一外锥面相配合安装用以对所述卡爪（20）在向心方向上进行锁紧；

所述锁紧机构（40）包括压紧块（41）；所述压紧块（41）一侧开设有凹槽（42），所述凹槽（42）用于容置所述安装座（31）的一端，所述凹槽（42）将所述压紧块（41）的一侧端面分割形成上下两部分的第一凸块（43）和第二凸块（44）；

所述第一凸块（43）的端面朝向所述凹槽（42）一侧倾斜形成所述第二内锥面，所述第二内锥面与所述卡爪（20）的外周底部开设的所述第二外锥面相配合安装；

所述第二凸块（44）与所述安装槽（32）相卡接；

所述压紧块（41）通过锁紧螺栓（45）从其外端面穿入并锁紧于所述安装座（31）上。

2.如权利要求1所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：所述第一内锥面和所述第二内锥面倾斜角度为60°。

3.如权利要求2所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：还包括弹性部件，所述弹性部件设置于所述凹槽（42）内且套设于所述锁紧螺栓（45）外部，所述弹性部件的一端与所述安装座（31）的远离所述卡盘本体（10）的中心方向的一端面相抵，所述弹性部件的另一端与所述凹槽（42）相抵。

4.如权利要求3所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：所述弹性部件为弹簧（50）。

5.如权利要求1所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：所述卡盘本体（10）的顶部沿其径向方向等间距开设有多个槽体（11），所述槽体（11）内设置有T型块（12），所述定位机构（30）通过固定螺栓（13）锁紧于所述T型块（12）上。

6.如权利要求1所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：所述卡爪（20）有三个，且三个所述卡爪（20）等间距分布于所述定位机构（30）顶部，所述卡爪（20）包括扇形结构体的卡爪主体（22）和卡爪底座（23）；

所述卡爪主体（22）包括两个互相平行设置的上端面和下端面、垂直于所述上端面的夹持内端面、与所述夹持内端面相对应的弧形外端面、以及设置于所述夹持内端面和所述弧形外端面之间的两个相对设置的侧面；

所述第一外锥面设置于所述卡爪底座（23）的内端面底部，所述第二外锥面设置于所述卡爪底座（23）的弧形外端面。

7.如权利要求6所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：所述卡爪主体（22）上开设有通孔（24）。

8.如权利要求2所述的具有快速更换卡爪功能的卡盘工装，其特征在于：所述压紧块（41）采用40cr材料制成。

Images