CN114161196A - 一种新型数控车床用快换工装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型数控车床用快换工装结构，主要涉及车床工装技术领域，包括手动夹紧装置、快换夹具主体和弹性卡座，手动夹紧装置和弹性卡座设置在快换夹具主体内，整体系统整体结构稳定，质量较轻，弹性卡座与快换夹具主体之间配合连接，应用时将工件设置在弹性卡座内，弹性卡座在手动夹紧装置的作用下对工件进行快速夹紧，装夹工序简单，解决了现有技术中快换工装质量大、稳定性不高、通用性不强、线外装夹速度慢、生产效率低的问题。

Description

一种新型数控车床用快换工装结构

技术领域

本发明涉及车床工装技术领域，特别是指一种新型数控车床用快换工装结构。

背景技术

数控车床生产效率不高、劳动量相对较大困扰着许多机加企业。常见的解决思路是通过改变车床的工装和夹具，优化车床装料、调测、卸料过程，尽可能缩短机床待机时间。随着智能制造和先进生产力的不断发展，有很多生产单位提出了采用快换工装的形式，即做一种可分离式快换工装。将工装的一部分固定在数控车床主轴上，另一部分为快换夹具部分，在机外由人工完成物料装夹后，通过自动化设备与固定部分完成配合和对接，从而完成装料或者换料过程。此方式目前仍存在很多弊端，首先数控车床在加工过程中主轴旋转惯量很大，快换工装通常具有很大的质量，从而增大了主轴的负载，降低了加工的稳定性，并且现有的快换工装在线外的装夹工序较多，步骤复杂，导致装夹效率低、生产节拍慢；另外，快换工装通用性不高，通常需根据产品的结构设计特有的工装，不适用于多品种生产线。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种新型数控车床用快换工装结构，解决了现有技术中快换工装质量大、稳定性不高、通用性不强、线外装夹速度慢、生产效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新型数控车床用快换工装结构，包括机床主轴，机床主轴上设置有主轴锥体，机床主轴轴线处设置有瓣状夹头拉爪，瓣状夹头拉爪配合连接有浮动拉钉，其特征在于：主轴锥体配合连接有快换夹具主体，快换夹具主体一端通过浮动拉钉与瓣状夹头拉爪配合连接，快换夹具主体内设置有手动夹紧装置，手动夹紧装置可拆卸连接有弹性卡座，弹性卡座与快换夹具主体配合连接。

优选的，所述快换夹具主体为回转体夹具，快换夹具主体具有外锥面和内部空腔，快换夹具主体通过外锥面与主轴锥体配合连接，浮动拉钉可拆卸设置在快换夹具主体一端，快换夹具主体另一端设有与弹性卡座配合连接的锥形开口，锥形开口与内部空腔相连通，手动夹紧装置设置在内部空腔内。

优选的，所述手动夹紧装置包括涡轮和蜗杆，蜗杆固定连接有蜗杆轴，蜗杆轴转动连接设置在快换夹具主体上，涡轮通过轴承转动连接设置在快换夹具主体上，涡轮螺纹连接有拉爪，拉爪与弹性卡座卡接。

优选的，所述拉爪为回转体结构，拉爪包括拉爪体，拉爪体一端与弹性卡座卡接，拉爪体另一端与设置在拉爪体的回转中心线上的拉杆固定连接，拉杆与涡轮螺纹连接。

优选的，涡轮与拉爪体之间设置有拉紧挡块，拉紧挡块滑动配合设置在拉杆上且其一端固定设置在快换夹具主体内。

优选的，所述涡杆轴一端转动连接设置在快换夹具主体侧壁的通孔内且设置有锁紧工具芯，涡杆轴另一端设置在快换夹具主体侧壁的盲孔内。

优选的，所述蜗杆轴与快换夹具主体之间设置有堵环；所述锁紧工具芯为外六方结构。

优选的，所述外锥面与主轴锥体的配合锥度为8°，且外锥面及其与主轴锥体的接触面的表面粗糙度均为Ra0.4。

优选的，所述弹性卡座为径向弹性卡座且其内部设置有工件装夹孔，工件装夹孔内设置有配合基准面。

优选的，所述快换夹具主体上设置有用于锁紧弹性卡座的锁紧螺栓，快换夹具主体与机床主轴还通过定位销相连接。

本发明的有益效果：包括手动夹紧装置、快换夹具主体和弹性卡座，手动夹紧装置和弹性卡座设置在快换夹具主体内，整体系统整体结构稳定，质量较轻，弹性卡座与快换夹具主体之间配合连接，应用时将工件设置在弹性卡座内，弹性卡座在手动夹紧装置的作用下对工件进行快速夹紧，装夹工序简单，解决了现有技术中快换工装质量大、稳定性不高、通用性不强、线外装夹速度慢、生产效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明剖视结构示意图；

图2为本发明立体结构示意图；

图3为本发明部分组件结构示意图；

图4为本发明机床连接部分结构示意图。

图中：1：机床主轴、2：主轴锥体、3：瓣状夹头拉爪、4：浮动拉钉、5：快换夹具主体、6：手动夹紧装置、7：弹性卡座、8：涡轮、9：蜗杆、10：涡杆轴、11：拉爪、12：拉爪体、13：拉杆、14：拉紧挡块、15：轴承。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图4所示，实施例1，一种新型数控车床用快换工装结构，包括机床主轴1，机床主轴1上设置有主轴锥体2，机床主轴1轴线处设置有瓣状夹头拉爪3，瓣状夹头拉爪3配合连接有浮动拉钉4，其特征在于：主轴锥体2配合连接有快换夹具主体5，快换夹具主体5一端通过浮动拉钉4与瓣状夹头拉爪3配合连接，快换夹具主体5内设置有手动夹紧装置6，手动夹紧装置6可拆卸连接有弹性卡座7，弹性卡座7与快换夹具主体5配合连接。

瓣状夹头拉爪3一端设有外螺纹，连接机床主轴1的气动或者液压拉杆，另一端为六瓣状锥形的弹性缩涨爪；主轴锥体2一端与机床主轴1的外锥面配合，通过M10内六角螺钉固定在车床主轴1上，另一端有两处内锥面，左边内锥面内部嵌有瓣状夹头拉爪3的弹性缩涨爪部分，右边为高精度的快换配合锥面，用来实现与快换夹具主体5的配合定位，快换配合锥面有若干气孔，用来防止快换夹具主体5缺气压造成与主轴锥体2的快换配合锥面卡死的现象，主轴锥体2右端面有三个定位销孔，用来保证加工时快换夹具主体5与车床主轴2之间的旋转稳定性；当机床主轴1的拉杆拉紧时，瓣状夹头拉爪3在主轴锥体2的内锥面形成的内锥孔中向内径缩小方向移动，从而夹紧并拉动与弹性缩涨爪配合连接的浮动拉钉4，实现对快换夹具主体5的夹紧。

该实施例在应用的时候，先将主轴锥体2通过M10内六角螺钉固定在车床主轴1上，然后将瓣状夹头拉爪3设置在主轴上，瓣状夹头拉爪3一端与机床主轴1内的拉杆相连接，同时将弹性卡座装夹在快换夹具主体5内，将浮动拉钉4固定设置在快换夹具主体5内，在应用时，将工件装在弹性卡座上，底部与弹性卡座对齐，然后通过手动夹紧装置6将弹性卡座与工件之间锁紧，在进行线外装夹精度检测之后，将快换夹具主体连同弹性卡座及工件设置在主轴锥体内，然后将与快换夹具主体相连接的浮动拉钉设置在瓣状夹头拉爪3内，然后通过拉杆带动瓣状夹头拉爪3拉动浮动拉钉快换夹具主体与主轴锥体的相对位置锁紧。

如图2、图3所示，实施例2，在实施例1的基础上，快换夹具主体5为回转体夹具，快换夹具主体5具有外锥面和内部空腔，快换夹具主体5通过外锥面与主轴锥体2配合连接，具体为快换夹具主体5一端为平面，侧壁为锥形侧壁，另一端连通内部锥形开口的回转体结构，回转体的结构能够增加系统的稳定性；浮动拉钉4可拆卸设置在快换夹具主体5一端，快换夹具主体5另一端设有与弹性卡座7配合连接的锥形开口，锥形开口与内部空腔相连通，手动夹紧装置6设置在内部空腔内。

该实施例在应用的时候，在快换夹具主体5与主轴锥体2相连接时，外锥面与主轴锥体的内锥面相贴合，内锥面上设置有气孔，因此能防止快换夹具主体1因气压差造成与主轴锥体的内锥面卡死的现象，在弹性卡座7设置在快换夹具主体5的锥形开口内时，一端与手动夹紧装置6相连接，然后在手动夹紧装置6的作用下向内拉，进而使弹性卡座在锥形开口的作用下收缩，从而夹紧工件。

实施例3，在实施例2的基础上，手动夹紧装置6包括涡轮8和蜗杆9，蜗杆9固定连接有蜗杆轴10，蜗杆轴10转动连接设置在快换夹具主体5上，涡轮8通过轴承15转动连接设置在快换夹具主体5上，涡轮8螺纹连接有拉爪11，拉爪11与弹性卡座7卡接。

该实施例在应用的时候，在需要对工件进行夹紧时，先将工件设置在弹性卡座内，然后转动蜗杆轴10，从而转动蜗杆9带动涡轮8运动，涡轮8旋转从而拉动与其螺纹连接的拉爪11，拉爪11拉动与其卡接的弹性卡座，弹性卡座在锥形开口的作用下收缩，从而夹紧工件。

实施例4，在实施例3的基础上，拉爪11为回转体结构，拉爪11包括拉爪体12，拉爪体12一端与弹性卡座7卡接，拉爪体12另一端与设置在拉爪体11的回转中心线上的拉杆13固定连接，拉杆13与涡轮8螺纹连接；涡轮8与拉爪体12之间设置有拉紧挡块14，拉紧挡块14滑动配合设置在拉杆13上且其一端固定设置在快换夹具主体5内，拉紧挡块14能够起到限制拉杆轴向自由度的作用；弹性卡座7为径向弹性卡座且其内部设置有工件装夹孔，工件装夹孔内设置有配合基准面，即弹性卡座只能够沿其径向产生弹性，沿其轴向无弹性。

该实施例在应用的时候，由于弹性卡座7为径向弹性卡座，在安装时应用工件先将弹性卡座卡接端压缩，然后将其与拉爪体12卡接，然后将工件设置在弹性卡座内，然后转动蜗杆轴10，从而转动蜗杆9带动涡轮8运动，涡轮8旋转从而拉动与其螺纹连接的拉杆13，拉杆13在拉紧挡块14内滑动，从而拉动与拉杆另一端相连接的拉爪体12，从而拉动与拉爪体相连接的弹性卡座，实现工件夹紧，而工件在往弹性卡座内装夹时，先将工件设置在工件装夹孔内，并且使工件一端与配合基准面相配合，以便检测工件装夹精度。

实施例5，在实施例4的基础上，涡杆轴10一端转动连接设置在快换夹具主体5侧壁的通孔内且设置有锁紧工具芯，涡杆轴10另一端设置在快换夹具主体5侧壁的盲孔内；蜗杆轴10与快换夹具主体5之间设置有堵环，设置堵环能够防止蜗杆轴相对快换夹具主体5轴向滑动；所述锁紧工具芯为外六方结构，以便使用内六方套筒工件来旋转蜗杆轴，从而实现工件夹紧。

实施例6，在实施例5的作用下，外锥面与主轴锥体2的配合锥度为8°，且外锥面及其与主轴锥体2的接触面的表面粗糙度均为Ra0.4；快换夹具主体5上设置有用于锁紧弹性卡座7的锁紧螺栓15，用于在夹紧工件之后，锁紧弹性卡件，防止加工时旋转；快换夹具主体5与机床主轴1还通过定位销16相连接，具体为定位销16共设置3组，位置与主轴锥体2右端面的三个定位销孔相对于，作用是提高定位精度且防止快换夹具主体5相对机床主轴1旋转。

该实施例在应用的时候，通过理论计算和实验测试，在配合锥度为8°，且接触面的表面粗糙度为Ra0.4时，主轴锥体2与快换夹具主体5之间具有快拆、快装的配合度，加工时接触面提供的摩擦力能够满足数控车床切削要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型数控车床用快换工装结构，包括机床主轴（1），机床主轴（1）上设置有主轴锥体（2），机床主轴（1）轴线处设置有瓣状夹头拉爪（3），瓣状夹头拉爪（3）配合连接有浮动拉钉（4），其特征在于：主轴锥体（2）配合连接有快换夹具主体（5），快换夹具主体（5）一端通过浮动拉钉（4）与瓣状夹头拉爪（3）配合连接，快换夹具主体（5）内设置有手动夹紧装置（6），手动夹紧装置（6）可拆卸连接有弹性卡座（7），弹性卡座（7）与快换夹具主体（5）配合连接。

2.根据权利要求1所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述快换夹具主体（5）为回转体夹具，快换夹具主体（5）具有外锥面和内部空腔，快换夹具主体（5）通过外锥面与主轴锥体（2）配合连接，浮动拉钉（4）可拆卸设置在快换夹具主体（5）一端，快换夹具主体（5）另一端设有与弹性卡座（7）配合连接的锥形开口，锥形开口与快换夹具主体（5）的内部空腔相连通，手动夹紧装置（6）设置在内部空腔内。

3.根据权利要求2所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述手动夹紧装置（6）包括涡轮（8）和蜗杆（9），蜗杆（9）固定连接有蜗杆轴（10），蜗杆轴（10）转动连接设置在快换夹具主体（5）上，涡轮（8）通过轴承（15）转动连接设置在快换夹具主体（5）上，涡轮（8）螺纹连接有拉爪（11），拉爪（11）与弹性卡座（7）卡接。

4.根据权利要求3所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述拉爪（11）为回转体结构，拉爪（11）包括拉爪体（12），拉爪体（12）一端与弹性卡座（7）卡接，拉爪体（12）另一端与设置在拉爪体（11）的回转中心线上的拉杆（13）固定连接，拉杆（13）与涡轮（8）螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：涡轮（8）与拉爪体（12）之间设置有拉紧挡块（14），拉紧挡块（14）滑动配合设置在拉杆（13）上且拉紧挡块（14）一端固定设置在快换夹具主体（5）内。

6.根据权利要求5所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述涡杆轴（10）一端转动连接设置在快换夹具主体（5）侧壁的通孔内且设置有锁紧工具芯，涡杆轴（10）另一端设置在快换夹具主体（5）侧壁的盲孔内。

7.根据权利要求6所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述蜗杆轴（10）与快换夹具主体（5）之间设置有堵环；所述锁紧工具芯为外六方结构。

8.根据权利要求2~7任一项所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述外锥面与主轴锥体（2）的配合锥度为8°，且外锥面及其与主轴锥体（2）的接触面的表面粗糙度均为Ra0.4。

9.根据权利要求8所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述弹性卡座（7）为径向弹性卡座且其内部设置有工件装夹孔，工件装夹孔内设置有配合基准面。

10.根据权利要求9所述的新型数控车床用快换工装结构，其特征在于：所述快换夹具主体（5）上设置有用于锁紧弹性卡座（7）的锁紧螺栓（15），快换夹具主体（5）与机床主轴（1）还通过定位销（16）相连接。

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