CN114043283A - 一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，涉及数控机床设备技术领域，包括：工作台，用于承载后续部件，所述工作台上开设有多个支撑滑道；固定机构，用于固定待加工工件，所述固定机构连接在多个支撑滑道上，且包括滑动柱、控制弹簧和环形囊，其中，多个所述滑动柱一一对应滑动连接在多个支撑滑道上，多个所述滑动柱中部均贯穿开设有滑动槽，在多个滑动柱的拉动作用下，通过可形变的环形囊对异形工件周边形成全面接触效果，并在固化的电流变液作用下，配合滑动柱对工件形成夹持固定效果，相比于利用液压装置推动固定板夹持工件的方式，存在固定板夹持工件形状局限的情况，极大地提高对不同工件夹持固定的适应性。

Description

一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置
技术领域
本发明涉及数控机床设备技术领域，尤其涉及一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置。
背景技术
数控机床是一种加工机械，在对工件进行加工时，需要对待加工工件进行夹持，避免工件在加工过程的发生移动，导致加工出现误差，影响工件的加工品质。现有机床上的一种夹持装置是，利用液压装置将位于工件四周的固定板推动抵靠在工件上，形成对工件的夹持固定。但是，此种固定方式由于固定板的长度无法改变，仅对与四个固定板围成的面积相近的工件形成有效夹持，对于较小的工件由于四个固定板相互阻碍无法形成有效夹持，对于较大的工件周边有效夹持长度较小夹持效果不佳，特别是对于异形的工件在夹持时，对工件周边仅形成点接触夹持效果，容易在夹持过程中损伤工件，对夹持固定不同形状工件的适应性较差。
发明内容
本发明提出的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，目的是为了解决传统技术中利用液压装置推动固定板夹持工件的方式对不同工件的夹持固定的适应性较差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，包括：
工作台，用于承载后续部件，所述工作台上开设有多个支撑滑道；
固定机构，用于固定待加工工件，所述固定机构连接在多个支撑滑道上，且包括滑动柱、控制弹簧和环形囊，其中，
多个所述滑动柱一一对应滑动连接在多个支撑滑道上，多个所述滑动柱中部均贯穿开设有滑动槽，
多个所述控制弹簧一一对应固定连接在多个滑动柱底部和多个支撑滑道相互靠近一端之间，且与控制器电性连接，所述控制器安装在工作台上，
所述环形囊与滑动连接在多个滑动槽内，且内部盛有电流变液，且安装导电极，所述导电极与控制器电性连接。
优选地，多个所述支撑滑道呈放射状分布在工作台上，所述支撑滑道上密封滑动连接有弹性带，所述弹性带中部与滑动柱底部密封固定连接，在滑动柱运动的过程中仍保持对支撑滑道的密封效果，避免加工产生废屑进入，保持滑动柱在支撑滑道内运动不受阻碍，避免其内部部件损伤。
优选地，所述滑动柱上固定连接有限位板，所述限位板下表面抵靠在工作台上表面上，所述环形囊底部抵靠在限位板上，利于保持环形囊位于工作台上不会陷入支撑滑道内，避免使环形囊向支撑滑道内凹陷，保证环形囊对工件的包围效果。
优选地，所述环形囊横截面呈矩形，且内部嵌有多个内衬框，多个所述内衬框沿环形囊轴向均匀分布，保证环形囊在其轴向的形变能力强于其在径向的形变，利于环形囊贴靠在待加工工件周侧，对工件周侧形成支撑固定效果。
优选地，所述环形囊环形内侧囊壁上固定连接有多个压电片，多个所述压电片呈圆形阵列分布在环形囊上，且与控制器电性连接，所述压电片接收环形囊与待加工工件侧边的挤压力并产生压电信号，通过压电片显示出环形囊与工件的接触情况，方便进行后续控制。
优选地，所述控制弹簧具有导电性，且通电后在电磁感应作用下收缩，所述控制器工作时接收多个压电片的压电信号，并电性导通多个控制弹簧，且在多个压电片的压电信号的强度均保持稳定时，电性导通导电极，其中环形囊内的电流变液在导电极通电产生的电场作用下发生液固相变，从而在环形囊全面接触工件时，通过环形囊内固化的电流变液对被环形囊包围的工件形成夹持固定效果。
优选地，所述固定机构还包括辅助结构，所述辅助结构包括辅助气囊、吸附槽和气泵，所述辅助气囊固定连接在多个滑动柱上，且位于环形囊远离待加工工件一侧，且安装有泄压阀，通过充气鼓胀的辅助气囊使环形囊形变抵靠向工件，利于环形囊对工件形成全面接触，所述工作台上开设有吸附槽，所述气泵安装在工作台内，且输出端与辅助气囊连通，对辅助气囊充气。
优选地，所述辅助气囊上连通有喷气管，所述喷气管远离辅助气囊一端指向待加工工件，利用辅助气囊内的空气对加工产生的废屑进行吹离，提高加工效果，其中吸附槽位于待加工工件底部，且与气泵部分输入端连通，通过吸附槽对工件形成负压吸附固定效果，辅助固定机构对工件形成进一步固定。
优选地，所述工作台上设置有两个固定机构，其中位于两个固定机构中的滑动柱均沿支撑滑道设置，且两个环形囊初始同心设置，其中待加工工件位于两个环形囊之间，所述控制弹簧两端分别与两个滑动柱底部固定连接，从而对具有环形结构的工件形成内外双重夹持固定效果。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1、本发明在对周边均为钝角的异形工件进行夹持时，控制器电性导通控制弹簧，控制弹簧通电收缩拉动滑动柱靠近工件，环形囊和滑动柱抵靠到工件周边上，控制器接收环形囊与工件的压电片稳定的压电信号，电性导通环形囊内的导电极，环形囊内的电流变液在导电极通电形成的电场作用下发生液固相变，从而通过环形囊对包围在环形囊内的工件形成全面有效的夹持固定效果。
2、本发明在对周边有锐角的异形工件进行夹持时，控制器检测到位于工件锐角处的部分环形囊上的压电片未发出压电信号，控制气泵工作，气泵输入端通过吸附槽对工件形成负压吸附固定，输出端对辅助气囊进行充气，充气膨胀的辅助气囊推动环形囊形变抵靠进工件锐角内，使环形囊完全抵靠在工件周边上，进而在电流变液固化后对此种异形工件形成全面有效的夹持固定效果。
3、本发明在对具有环形结构的异形工件进行夹持时，将工件套在两个环形囊之间，从而在控制弹簧通电收缩时，拉动两个环形囊分别抵靠在工件外周侧和工件环结构内周侧，形成对工件的内外支撑和夹持固定效果，进一步提高对异形工件的适应性。
综上，在多个滑动柱的拉动作用下，通过可形变的环形囊对异形工件周边形成全面接触效果，并在固化的电流变液作用下，配合滑动柱对工件形成夹持固定效果，相比于利用液压装置推动固定板夹持工件的方式，存在固定板夹持工件形状局限的情况，极大地提高对不同工件夹持固定的适应性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的环形囊截面示意图；
图3为本发明中实施例二的辅助结构示意图；
图4为本发明中实施例三的部分结构示意图。
图中：1工作台、11支撑滑道、2固定机构、3滑动柱、31滑动槽、32限位板、4控制弹簧、控制器、5环形囊、51导电极、52内衬框、53压电片、6辅助结构、61辅助气囊、611喷气管、62吸附槽、63气泵。
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。
实施例一
参照图1-2，一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，包括工作台1，用于承载后续部件，工作台1上开设有多个支撑滑道11，多个支撑滑道11呈放射状分布在工作台1上，支撑滑道11上密封滑动连接有弹性带，避免加工过程中产生的废屑进入支撑滑道11内影响后续部件在支撑滑道11内的运动。
固定机构2，用于固定待加工工件，固定机构2连接在多个支撑滑道11上，且包括滑动柱3、控制弹簧4和环形囊5，多个滑动柱3一一对应滑动连接在多个支撑滑道11上，弹性带中部与滑动柱3底部密封固定连接，在滑动柱3运动的过程中仍保持对支撑滑道11的密封效果，避免加工产生废屑进入。
多个滑动柱3中部贯穿均开设有滑动槽31，滑动槽31横截面呈十字形，其中十字仅竖直部贯穿滑动柱3，利于对其内部的部件形成限位效果。
多个控制弹簧4一一对应固定连接在多个滑动柱3底部和多个支撑滑道11相互靠近一端之间，且与控制器电性连接，控制器安装在工作台1上，控制器对控制弹簧4通电，弹簧通电时，每圈弹簧相当于一个线圈，线圈通电产生感生磁场，多个线圈形成的感生磁场相互吸引，使导电弹簧收缩，从而拉动滑动柱3移动靠近待加工工件，方便滑动柱3抵靠在待加工工件周侧对其形成夹持固定效果。
环形囊5与滑动连接在多个滑动槽31内，且内部盛有电流变液，电流变液是一种由介电微粒与绝缘液体混合而成的复杂流体，在一定强度电场的作用下发生由液态向固态的转变，且安装导电极51，导电极51与控制器电性连接，其中电流变液在导电极51通电产生的电场作用下发生液固相变。
滑动柱3上固定连接有限位板32，限位板32下表面抵靠在工作台1上表面上，环形囊5底部抵靠在限位板32上，利于避免环形囊5陷入支撑滑道11内。
环形囊5横截面呈矩形，且内部嵌有多个内衬框52，多个内衬框52沿环形囊5轴向均匀分布，在环形囊5随滑动柱3在支撑滑道11上运动时，环形囊5在内衬框52的支撑下，在其轴向的形变能力强于其在径向的形变，利于环形囊5贴靠在待加工工件周侧，对工件周侧形成支撑固定效果。
环形囊5环形内侧囊壁上固定连接有多个压电片53，多个压电片53呈圆形阵列分布在环形囊5上，且与控制器电性连接，压电片53接收环形囊5与待加工工件侧边的挤压力并产生压电信号，控制环形囊5对工件周侧的挤压固定作用力。
控制弹簧4具有导电性，且通电后在电磁感应作用下收缩，控制器工作时接收多个压电片53的压电信号，并电性导通多个控制弹簧4，且在多个压电片53的压电信号的强度均保持稳定时，电性导通导电极51，保证环形囊5对工件周侧的挤压力基本一致，且固化的电流变液通过环形囊5对工件形成支撑固定效果，从而对小于环形囊5内环所围面积的各种形状的工件均能形成有效支撑固定，提高对工件形状的适应性。
在对异形工件进行夹持时，将工件放入环形囊5中，启动控制器，控制器电性导通控制弹簧4，控制弹簧4通电收缩拉动滑动柱3靠近工件，对于周边为钝角的工件，环形囊5先接触工件直至滑动柱3抵靠到工件周边上，此时环形囊5上的压电片53受到环形囊5与工件的接触压力保持不变，控制器电性导通环形囊5内的导电极51，电流变液在导电极51通电形成的电场作用下发生液固相变，固化的电流变液通过环形囊5对包围在环形囊5内的工件形成全面有效的夹持固定效果。
实施例二
参照图3，在实施例一的基础上，固定机构2还包括辅助结构6，辅助结构6包括辅助气囊61、吸附槽62和气泵63，辅助气囊61固定连接在多个滑动柱3上，且位于环形囊5远离待加工工件一侧且内部安装有泄压阀，通过压阀避免辅助气囊61内气压过高。
辅助气囊61上连通有喷气管611，喷气管611远离辅助气囊61一端指向待加工工件，在泄压阀导通时对工件形成喷气效果，利于吹走加工产生的废屑，提高加工效果。
吸附槽62开设在工作台1上且位于待加工工件底部，气泵63安装在工作台1内且与控制器电性连接，且输出端与辅助气囊61连通，且部分输入端与吸附槽62连通，气泵63工作时，向辅助气囊61内充气，使其鼓胀，从而推动环形囊5形变提高环形囊5与工件的接触效果，提高对工件的固定能力，同时向吸附槽62内输出空气负压作用力，通过吸附槽62对工件形成负压吸附效果，形成对工件的辅助固定作用。
在对周边有锐角的异形工件进行固定时，滑动柱3在通电的控制弹簧4的拉动下靠近工件时，位于工件锐角处的部分环形囊5与工件未接触，此时环形囊5上的压电片53未发出压电信号，控制器控制气泵63工作，气泵63对辅助气囊61进行充气，辅助气囊61充气膨胀后推动环形囊5向工件锐角内凹陷，使环形囊5完全抵靠在工件周边上，再在固化的电流变液的作用下，通过环形囊5对此种异形工件形成全面有效的夹持固定效果。
实施例三
参照图4，在实施例二的基础上，工作台1上设置有两个固定机构2，其中位于两个固定机构2中的滑动柱3均沿支撑滑道11设置，且两个环形囊5初始同心设置，其中待加工工件位于两个环形囊5之间，控制弹簧4两端分别与两个滑动柱3底部固定连接，控制弹簧4通电收缩后，对两个环形囊5内的工件形成夹持固定效果。
在对具有环形结构的异形工件进行夹持时，将工件的环形结构套在工作台1上靠内的固定机构2外周侧，此时两个固定机构2工作，控制弹簧4通电收缩，拉动两个环形囊5相互靠近抵靠在工件外周侧和工件环结构内周侧，形成对工件的内外支撑和夹持固定效果，进一步提高对异形工件的适应性；
需要说明的是，以上控制器的控制功能均可采用现有技术加以实现，故本发明中不再进行说明。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，包括：
工作台(1)，用于承载后续部件，所述工作台(1)上开设有多个支撑滑道(11)；
固定机构(2)，用于固定待加工工件，所述固定机构(2)连接在多个支撑滑道(11)上，且包括滑动柱(3)、控制弹簧(4)和环形囊(5)，其中，
多个所述滑动柱(3)一一对应滑动连接在多个支撑滑道(11)上，多个所述滑动柱(3)中部均贯穿开设有滑动槽(31)，
多个所述控制弹簧(4)一一对应固定连接在多个滑动柱(3)底部和多个支撑滑道(11)之间，且与控制器电性连接，所述控制器安装在工作台(1)上，
所述环形囊(5)与滑动连接在多个滑动槽(31)内，且内部盛有电流变液，且安装导电极(51)，所述导电极(51)与控制器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，多个所述支撑滑道(11)呈放射状分布在工作台(1)上，所述支撑滑道(11)上密封滑动连接有弹性带，所述弹性带中部与滑动柱(3)底部密封固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，所述环形囊(5)横截面呈矩形，且内部嵌有多个内衬框(52)，多个所述内衬框(52)沿环形囊(5)轴向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，所述环形囊(5)环形内侧囊壁上固定连接有多个压电片(53)，多个所述压电片(53)呈圆形阵列分布在环形囊(5)上，且与控制器电性连接，所述压电片(53)接收环形囊(5)与待加工工件侧边的挤压力并产生压电信号。
5.根据权利要求4所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，所述控制弹簧(4)具有导电性，且通电后在电磁感应作用下收缩，所述控制器工作时接收多个压电片(53)的压电信号，并电性导通多个控制弹簧(4)，且在多个压电片(53)的压电信号的强度均保持稳定时，电性导通导电极(51)，其中环形囊(5)内的电流变液在导电极(51)通电产生的电场作用下发生液固相变。
6.根据权利要求5所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，所述固定机构(2)还包括辅助结构(6)，所述辅助结构(6)包括辅助气囊(61)、吸附槽(62)和气泵(63)，所述辅助气囊(61)固定连接在多个滑动柱(3)上，且位于环形囊(5)远离待加工工件一侧，且安装有泄压阀，所述工作台(1)上开设有吸附槽(62)，所述气泵(63)安装在工作台(1)内，且输出端与辅助气囊(61)连通。
7.根据权利要求6所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，所述辅助气囊(61)上连通有喷气管(611)，所述喷气管(611)远离辅助气囊(61)一端指向待加工工件，其中吸附槽(62)位于待加工工件底部，且与气泵(63)部分输入端连通。
8.根据权利要求7所述的一种数控机床的异形工件高适应性夹持装置，其特征在于，所述工作台(1)上设置有两个固定机构(2)，其中位于两个固定机构(2)中的滑动柱(3)均沿支撑滑道(11)设置，且两个环形囊(5)初始同心设置，其中待加工工件位于两个环形囊(5)之间，所述控制弹簧(4)两端分别与两个滑动柱(3)底部固定连接。
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