CN115401493A - 一种数控机床用工件夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控机床用工件夹紧装置，包括底板，底板上设有用于与数控机床的工作台连接的连接结构，底板上设有工件夹紧组件，工件夹紧组件包括第一气缸、第二气缸、定位柱、电磁铁，第一气缸的伸缩杆的轴线与定位柱的圆心是位于同一直线上的，伸缩杆的端部设有夹紧块，夹紧块的圆弧形夹槽的所在圆的圆心位于伸缩杆的轴线的延长线上，圆弧形夹槽与定位柱之间的空间形成供工件放入的放置腔；第二气缸为90度转角气缸，第二气缸的摆臂具有竖向和水平两种状态，摆臂上连接有预定位平板，供工件的一端面对齐使用，电磁铁用于对工件底部进行吸附。该数控机床用工件夹紧装置，针对弯管类工件进行的设计，满足了该类工件的装夹定位要求，操作简便。

Description

一种数控机床用工件夹紧装置

技术领域

本发明涉及机床配套工装夹具技术领域，具体涉及一种数控机床用工件夹紧装置。

背景技术

在数控机床对工件进行加工时，通常会采用一些专用的夹具或者称为夹紧定位装置，对工件进行夹紧定位。不同种类的工件，其造型不同，加工位置不同，就需要进行特殊专门设计。

授权公告号CN103737025B的发明专利公开了一种加工薄片类工件的数控机床，其中采用置物槽放置多片工件，并利用顶针将各工件压紧。

授权公告号CN216326580U的实用新型专利公开了一种具有角度调节的数控机床用工件夹紧装置，通过固定夹和限位板的设置，活动齿轮和啮合齿轮的搭配工作，活动齿轮和啮合齿轮转动可改变固定夹张开的大小，从而使得工作人员可根据工件的大小进行调整。该类夹紧装置，适用于一些工件，但对于某些不规则的，如弯管类工件，并不能夹紧定位好。如图1所示的一类工件，可以是弯管、弯柱，或者两端带法兰的弯管，需要对弯管的两端部进行加工(主要是铣削平面)。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控机床用工件夹紧装置，与数控机床配合，以针对背景技术中指出的工件进行装夹。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种数控机床用工件夹紧装置，包括底板，底板上设有用于与数控机床的工作台连接的连接结构，底板上设有工件夹紧组件，工件夹紧组件包括第一气缸、第二气缸、定位柱、电磁铁，定位柱为圆柱体，第一气缸为倾斜设置，第一气缸的伸缩杆的轴线与定位柱的圆心是位于同一直线上的，该伸缩杆的端部设有夹紧块，夹紧块的背向伸缩杆的一侧设有圆弧形夹槽，圆弧形夹槽的所在圆的圆心位于所述伸缩杆的轴线的延长线上，圆弧形夹槽与定位柱之间的空间形成供工件放入的放置腔，放置腔对应工件的弯折部位置；

第二气缸为90度转角气缸，第二气缸水平设置在底板上，第二气缸的摆臂具有竖向和水平两种状态，摆臂上连接有预定位平板，预定位平板具有竖向的定位平面，供工件的一端面对齐使用，在工件定位好后，第二气缸的摆臂旋转90度以处于竖向状态；电磁铁用于对工件底部进行吸附。

进一步地，所述工件夹紧组件设有两组，左右对称设置，每组工件夹紧组件用于对一个工件定位夹紧。

进一步地，所述第二气缸位于定位柱的左方，第二气缸的伸缩杆的轴线沿前后方向设置，第一气缸位于定位柱的左下方，电磁铁位于所述放置腔的下方。

进一步地，所述电磁铁采用内嵌式安装在底板上，底板上设有嵌装槽，电磁铁的上侧面与底板的顶面是共面的，嵌装槽底部设有过线孔，电磁铁的控制线经由过线孔从底板下方引出。

进一步地，所述底板包括支撑主体及位于支撑主体的左侧、右侧、后侧的左板体、右板体、后板体，支撑主体是高于左板体、右板体、后板体的，工件夹紧组件是设置在支撑主体上；所述左板体和右板体上均设有所述的连接结构，连接结构包括T型螺栓和螺母。

进一步地，所述左板体和右板体上均设有两个螺栓孔，前后间隔设置，后侧的记为第一螺栓孔，前侧的记为第二螺栓孔，第一螺栓孔为圆孔，第二螺栓孔为沿前后方向上设置的长孔。

进一步地，所述后板体上设有高度低于支撑主体的围挡，用于容置切削水和切削屑，围挡中部设有隔板，将围挡分成左右两个容置槽，分别记为左容置槽和右容置槽，左容置槽的槽底由右向左逐渐变低，右容置槽的槽底由左向右逐渐变低；支撑主体后侧的与工件一端部对应处设有豁口，以供工件的该端部悬置；豁口与对应的容置槽是连通的。

进一步地，左容置槽的左挡板是铰接设置的，右容置槽的右挡板是铰接设置的，左挡板和右挡板均是铰接在所述支撑主体，左挡板与右挡板的结构相同，左挡板和右挡板的底部均有挡水用的橡胶层。

进一步地，所述左容置槽的左侧部设有滤水槽，滤水槽具有向下贯通的流水孔，滤水槽是向下凹陷式结构，滤水槽内于流水孔的上侧还设有滤网。

进一步地，所述定位柱上还可选择性套设定位帽，定位帽为圆筒形，定位帽与定位柱是同心设置，定位柱外周的一处设有定位卡槽，定位帽内部设有定位卡凸，定位帽通过定位卡凸与定位卡槽的配合实现止转。

本发明的有益效果：

本发明数控机床用工件夹紧装置在使用时，先将夹紧装置的底板安装在机床工作台的合适位置，通过底板上自带的T型螺栓固定好。以弯管为例，将弯管放入第一气缸与定位柱之间，操作人员先将弯管大致摆好，工件内侧的折弯处于定位柱贴合，然后第二气缸启动，其伸缩杆伸出后会转动90度，然后利用气缸缩回，使得其上的预定位平板处于工件的端部位置，操作人员微调工件，使得工件端部与预定位平板的定位平面对齐，然后再启动第一气缸将工件压紧。第二气缸启动，离开工件。根据需要，是否选择再启动电磁铁，利用电磁铁的吸力吸工件底侧，更稳定定位。固定好后的工件，启动机床，按照设定程序自动加工。本发明数控机床用工件夹紧装置，针对弯管类工件进行的设计，很好地满足了该类工件的装夹定位要求，结构并不复杂，操作也简便。本发明的工件夹紧装置，是通过可拆连接结构与现有数控机床连接，当用户的产品更新换代了，或者仅是针对一批工件的非长期加工使用，可以快速地更换掉，而不影响机床的其他正常使用。

附图说明

图1是本发明数控机床用工件夹紧装置的立体结构示意图；

图2是本发明数控机床用工件夹紧装置的另一角度的立体结构示意图；

图3是本发明数控机床用工件夹紧装置中夹紧组件的局部示意图；

图4是本发明数控机床用工件夹紧装置中底板下侧部分的示意图；

图5是数控机床的结构示意图；

图6是图5中A处局部视图；

图7是本发明数控机床用工件夹紧装置的左后角部分的结构视图；

图8是图7中左挡板的结构视图(显示部分合页)；

图9是对定位柱优化之后的结构示意图；

图10是定位帽的立体结构示意图；

图11是定位帽的另一角度的立体结构示意图。

图中各标记对应的名称：

1、底板；11、支撑主体；111、豁口；12、左板体；13、右板体；14、长孔；15、线槽；

2、定位柱；21、定位卡槽；

31、第一气缸；32、夹紧块；321、圆弧形夹槽；

4、电磁铁；

5、第二气缸；51、摆臂；52、预定位平板；

6、连接结构；61、T型螺栓；62、螺母；

71、左容置槽；72、隔板；73、围挡；74、右容置槽；75、左挡板；751、合页；76、滤水槽；

8、工作台；81、T型槽；

9、定位帽；91、定位卡凸；92、指示槽。

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。

实施例：

如图1-2所示，一种数控机床用工件夹紧装置，包括底板1，底板1整体是呈矩形的(俯视看)，底板1上设有用于与数控机床的工作台8连接的连接结构6，底板1上设有工件夹紧组件。本发明的工件夹紧装置是与现有的数控机床配合使用的。本实施例中，以90度弯管为例，进行说明本发明的装夹及使用过程，仅是说明工作原理使用，工件不以此为限。

工件夹紧组件设有两组，左右对称设置，每组工件夹紧组件用于对一个工件定位夹紧。其他实施例中也可设置一组，本实施例中设置两组，可以一次装夹后，完成对两个工件的加工，提高效率；当其中一个加工完后，机床刀具移动至另一装夹好的工件处，此时，是可以将刚加工好的工件取下、重新装夹一个待加工工件，以备用。

如图1-2所示，底板1包括支撑主体11及位于支撑主体11的左侧、右侧、后侧的左板体12、右板体13、后板体，支撑主体11是高于左板体12、右板体13、后板体的，工件夹紧组件是设置在支撑主体11上；左板体12和右板体13上均设有所述的连接结构6，连接结构6包括T型螺栓61和螺母62。

以左方的工件夹紧组件为例进行说明：

如图1-2所示，工件夹紧组件包括第一气缸31、第二气缸5、定位柱2、电磁铁4，定位柱2为圆柱体，第一气缸31为倾斜45角设置，第一气缸31为现有的直线型气缸，第一气缸31的伸缩杆的轴线与定位柱2的圆心是位于同一直线上的，该伸缩杆的端部设有夹紧块32，夹紧块32的背向伸缩杆的一侧设有圆弧形夹槽321，圆弧形夹槽321的所在圆的圆心位于所述伸缩杆的轴线的延长线上。圆弧形夹槽321与定位柱2之间的空间形成供工件放入的放置腔，放置腔对应工件的弯折部位置。圆弧形夹槽321的槽口尺寸以及定位柱2的外径，若设计成与特定一种工件适配，则贴合效果更佳，夹紧效果更好，也即本发明的夹紧装置作为专用工装使用。实际上，工件的折弯处的尺寸，在一定范围内，本发明的夹紧装置也能够配套使用。

第二气缸5为90度转角气缸，第二气缸5水平设置在底板1上，第二气缸5位于定位柱2的左方，第二气缸5的伸缩杆的轴线沿前后方向设置，第一气缸31位于定位柱2的左下方。

第二气缸5的摆臂51具有竖向和水平两种状态，气缸本身的工作原理属于现有技术，本发明是在摆臂51上设置有预定位平板52，预定位平板52具有竖向的定位平面，供工件的一端面对齐使用。预定位平板52可以通过摆臂51自身具有的螺栓孔，利用螺栓连接，当然也可以采用焊接等其他方式固定。但是要保证预定位平板52的定位平面的平整度。第二气缸5的轴线按照安装要求沿前后方向，第二气缸5固定好后，定位平面是与该第二气缸5的轴线垂直的。如果最初的预定位平板52安装后，达不到该效果，则通过二次加工的方式，对定位平面精加工修理。预定位平板52的定位平面相当于一个基准面，供弯管工件的端部对齐使用，通过该基准面，辅助摆正弯管的位置，使得弯管的两段，其中一段的轴线方向沿左右方向，另一段的轴线方向沿前后方向。

电磁铁4位于放置腔的下方。电磁铁4采用内嵌式安装在底板1上，底板1上设有嵌装槽，电磁铁4的上侧面与底板1的顶面是共面的，以达到不影响工件放置稳定的目的。电磁铁4，用于提供吸力，将钢的或铸铁等金属材质的工件吸附。电磁铁4的原理属于现有技术，可以采用胶粘的方式固定。嵌装槽底部设有过线孔，电磁铁4的控制线经由过线孔从底板1下方的线槽15引出(图4所示)，从而避免在底板1上方布线显得混乱，也容易防水。线槽15将控制线引向非加工的一侧，也即前侧。本实施例中，采用一个矩形块状的电磁铁4，其他实施例中，也可特别定制，比如设计成弧形的，以针对工件的弯折处进行吸附。

如图1所示，左板体12和右板体13上均设有两个螺栓孔，前后间隔设置，后侧的记为第一螺栓孔，前侧的记为第二螺栓孔，第一螺栓孔为圆孔，第二螺栓孔为沿前后方向上设置的长孔14。左板体12和右板体13上的螺栓孔是左右对称设置的。

如图5和6所示，机床的工作台8是T型槽81工作台8，带有若干个长度方向沿左右方向设置的T型槽81。本发明夹紧装置中的连接结构6，其中的T型螺栓61，是与该T型槽81配合的，T型螺栓61倒置。正常状态下，T型螺栓61与底板1是不分离的，也即T型螺栓61不需要完全拆卸掉，也省得螺栓丢失，也更利于快速拧紧螺栓、提高安装效率。本发明夹紧装置中的底板1与机床工作台8连接时，对准好T型螺栓61与T型槽81的位置，将底板1整体滑动到设定位置，先固定后侧的两个螺栓，暂不拧到最终状态，以方便后续微调；然后再固定前侧的两个螺栓，该前侧的螺栓对应的是长孔14的螺栓孔，螺栓可以微调，设置成长孔14式螺栓孔，也便于最开始底板1的滑动装入。微调底板1位置，可以借助辅助的角尺工具，使得底板1的侧边是横平竖直的，再将各螺栓拧紧固定牢靠。

在机床上加装本发明的夹紧装置后，为便于收集、处理切削屑及切削水，还做了如下优化设计。

如图1、2和7所示，后板体上设有高度低于支撑主体11的围挡73，用于容置切削水和切削屑，围挡73中部设有隔板72，将围挡73分成左右两个容置槽，分别记为左容置槽71和右容置槽74。左容置槽71的槽底由右向左逐渐变低，右容置槽74的槽底由左向右逐渐变低，便于切削液的水流动。支撑主体11后侧的与工件一端部对应处设有豁口111，以供工件的该端部悬置，豁口111设计以及围挡73的高度稍低的设计，都是考虑到避免刀具对工件加工造成干涉影响。豁口111与对应的容置槽是连通的，掉落的切削屑及液体，可以先掉落此豁口111处。切削液可以自动流入容置槽，并向端部流动。切削屑，可以根据实际情况，先将其从豁口111处拉出，然后暂置于容置槽，多是条状或片状，并不影响液体在容置槽的流动。

进一步地，如图7-8所示，左容置槽71的左挡板75是铰接设置的，右容置槽74的右挡板是铰接设置的，左挡板75和右挡板均是铰接在所述支撑主体11，通过合页751实现铰接，左挡板75与右挡板的结构相同。

左容置槽71的左侧部设有滤水槽76，滤水槽76具有向下贯通的流水孔，右容置槽74也是如此的结构。

左挡板75和右挡板的底部均有挡水用的橡胶层，通过胶粘一层即可，1mm厚度的即可，通过软质的橡胶层，可以更好地贴合下方的板体，防止水容易溢流，使得水能够集中通过流水孔向下流出；同时，橡胶层也不会产生较大的防止打开的阻力。根据需要还可进一步加装流水管，将流水孔设置成螺纹孔，与流水管端部连接，通过流水管将水集中收集。

滤水槽76是向下凹陷式结构，滤水槽76内于流水孔的上侧还设有滤网。滤水槽76是向下凹陷式结构，即该滤水槽76处低于外缘，水流动至此处，便通过流水孔向下流出，不至于外溢。一般情况下，该工件切削的量不大，比如铣平面，切削液的量也不大。放置滤网是考虑到避免切削屑堵塞流水孔。采用钢制、片状滤网即可。

容置槽中的切削屑多了、需要清理时，可以打开对应侧的挡板，如旋转打开左挡板75，操作人员带着手套的话，可以用手将切削屑往左挡板75的方向扒动，并借助一个垃圾斗等工具，将该一批的切削屑收集走。完了之后，再将左挡板75复位，起到挡水的作用。

进一步地，为了更好地适配工件尺寸，定位柱2上还可选择性套设定位帽9，如图10-11所示，定位帽9为圆筒形，定位帽9与定位柱2是同心设置。如图9所示，定位柱2外周的一处设有定位卡槽21，定位帽9内部设有定位卡凸91，定位帽9通过定位卡凸91与定位卡槽21的配合实现止转。根据该设计思路，定位帽9可以不止一个，采用两个以上的，口径逐渐大一级，逐级套设。

定位柱2上端的外缘设置成锥形，便于定位帽9套设。

本实施例中，以一个定位帽9为例，定位帽9的上部外侧设有指示槽92，如图11所示，指示槽92的形状，与定位柱2上设置的定位卡槽21类似，起到指示作用，定位柱2上的定位卡槽21的截面呈梯形，往下开设，开口朝向后方，指示槽92的类似一个梯形状，深度较浅，主要起到指示作用，方便定位帽9的套设。装上定位帽9后的，工件的折弯处是与定位帽9外周接触配合的。

本发明一种数控机床用工件夹紧装置的使用方法：

1、先将底板1安装在机床工作台8的合适位置，通过底板1上自带的T型螺栓61固定好。以装夹一个工件为例。

2、第一气缸31的伸缩杆起始状态下，是处于缩回状态，第二气缸5的摆臂51处于竖向状态，等待工件装入。

3、以弯管为例，将弯管放入第一气缸31与定位柱2之间，通过操作人员的视觉感官，先将弯管摆好，工件内侧的折弯处于定位柱2贴合，然后第二气缸5启动，由于其是摆臂51气缸，则其伸缩杆伸出后会转动90度，然后利用气缸缩回，使得其上的预定位平板52处于工件的端部位置，操作人员微调工件，使得工件端部与预定位平板52的定位平面对齐，然后再启动第一气缸31，第一气缸31伸出，将工件压紧。第二气缸5启动，复位，离开工件。为更好地保证工件的位置固定效果，此时再启动电磁铁4，利用电磁铁4的吸力吸工件。固定好后的工件，其一端部刚好是悬置在底板1的豁口111处，等待启动机床，通过相应刀具加工端面。

加工好一端面后，第一气缸31缩回，电磁铁4解除，将工件调头，按照上述方法重新装夹，然后加工。

本发明中的各气缸、电磁铁需要控制的器件，集中连接至一控制器，控制器配设有按键式控制面板或触摸屏式的控制面板，根据本发明的设计思路及实现的目的，具体的控制程序设置是本领域技术人员能够容易实现的，不再赘述该控制部分的设计。

本发明的一种数控机床用工件夹紧装置，以90度弯管工件为例进行的说明，在其他实施例中，也可针对U型件的定位夹紧，U型件可以看成两个90度弯管，利用夹紧组件夹持U型件的一个弯角处；另一弯角处根据实际需要可以启动另一夹紧组件中的电磁铁。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：包括底板，底板上设有用于与数控机床的工作台连接的连接结构，底板上设有工件夹紧组件，工件夹紧组件包括第一气缸、第二气缸、定位柱、电磁铁，定位柱为圆柱体，第一气缸为倾斜设置，第一气缸的伸缩杆的轴线与定位柱的圆心是位于同一直线上的，该伸缩杆的端部设有夹紧块，夹紧块的背向伸缩杆的一侧设有圆弧形夹槽，圆弧形夹槽的所在圆的圆心位于所述伸缩杆的轴线的延长线上，圆弧形夹槽与定位柱之间的空间形成供工件放入的放置腔，放置腔对应工件的弯折部位置；

第二气缸为90度转角气缸，第二气缸水平设置在底板上，第二气缸的摆臂具有竖向和水平两种状态，摆臂上连接有预定位平板，预定位平板具有竖向的定位平面，供工件的一端面对齐使用，在工件定位好后，第二气缸的摆臂旋转90度以处于竖向状态；电磁铁用于对工件底部进行吸附。

2.根据权利要求1所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述工件夹紧组件设有两组，左右对称设置，每组工件夹紧组件用于对一个工件定位夹紧。

3.根据权利要求2所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述第二气缸位于定位柱的左方，第二气缸的伸缩杆的轴线沿前后方向设置，第一气缸位于定位柱的左下方，电磁铁位于所述放置腔的下方。

4.根据权利要求3所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述电磁铁采用内嵌式安装在底板上，底板上设有嵌装槽，电磁铁的上侧面与底板的顶面是共面的，嵌装槽底部设有过线孔，电磁铁的控制线经由过线孔从底板下方引出。

5.根据权利要求2所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述底板包括支撑主体及位于支撑主体的左侧、右侧、后侧的左板体、右板体、后板体，支撑主体是高于左板体、右板体、后板体的，工件夹紧组件是设置在支撑主体上；所述左板体和右板体上均设有所述的连接结构，连接结构包括T型螺栓和螺母。

6.根据权利要求5所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述左板体和右板体上均设有两个螺栓孔，前后间隔设置，后侧的记为第一螺栓孔，前侧的记为第二螺栓孔，第一螺栓孔为圆孔，第二螺栓孔为沿前后方向上设置的长孔。

7.根据权利要求5所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述后板体上设有高度低于支撑主体的围挡，用于容置切削水和切削屑，围挡中部设有隔板，将围挡分成左右两个容置槽，分别记为左容置槽和右容置槽，左容置槽的槽底由右向左逐渐变低，右容置槽的槽底由左向右逐渐变低；支撑主体后侧的与工件一端部对应处设有豁口，以供工件的该端部悬置；豁口与对应的容置槽是连通的。

8.根据权利要求7所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：左容置槽的左挡板是铰接设置的，右容置槽的右挡板是铰接设置的，左挡板和右挡板均是铰接在所述支撑主体，左挡板与右挡板的结构相同，左挡板和右挡板的底部均有挡水用的橡胶层。

9.根据权利要求8所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述左容置槽的左侧部设有滤水槽，滤水槽具有向下贯通的流水孔，滤水槽是向下凹陷式结构，滤水槽内于流水孔的上侧还设有滤网。

10.根据权利要求1至9任一项所述的数控机床用工件夹紧装置，其特征在于：所述定位柱上还可选择性套设定位帽，定位帽为圆筒形，定位帽与定位柱是同心设置，定位柱外周的一处设有定位卡槽，定位帽内部设有定位卡凸，定位帽通过定位卡凸与定位卡槽的配合实现止转。

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