CN117483828B - 一种外圆加工保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工设备技术领域，尤其涉及一种外圆加工保护装置，它包括带有卡爪的三爪卡盘和工件，还包括用于限定工件的柱状套筒和用于固定工件的压板，所述柱状套筒的顶部设置有容纳工件的开口，所述压板的中央设置有供工件一端穿出的圆孔，所述卡爪的夹持端设置有沿周壁竖直排布的齿条，所述柱状套筒的外侧壁底端设置有供卡爪活动端插入的插槽。本发明大大提高了装夹的速度，尤其对圆柱形批量件的加工，节约了装夹时间，并且减少了加工的误差；同时提升了对工件的保护性，减少工件的磨损率；在三爪卡盘对柱状套筒固定的过程，同时可使得压板对工件进行限定，无需再对压板进行固定操作，减少了操作步骤，高效利用机床。

Description

一种外圆加工保护装置

技术领域

本发明涉及加工设备技术领域，尤其涉及一种外圆加工保护装置。

背景技术

目前，机械加工领域中对工件外表面的切削是生产环节之一，通过机床工作台的传动系统，使机床上的工件和刀具按一定规律相对运动，从而切削出所需的表面形状。在对工件加工时，通常会使用三爪卡盘对工件进行固定，并通过数控机床对所夹持的工件进行加工。

随着工艺技术的发展，圆柱形的工件也越来越多，对圆柱型的工件加工，常见方式有两种。一是通过V型槽进行夹持，然而V型槽夹持工件有一个最大缺点就是它是线接触，容易夹伤工件，导致工件表面挂伤；二是利用工件上的螺纹锁紧，但螺纹锁紧的缺点是顺时针时可以锁紧，逆时针则会导致工件松开。因此，常规的加工方式容易损坏工件，无法较好地保护已加工完毕的螺纹。此外，目前生产车间里工件加工数量较多，现有的加工夹持时间长、效率较低，不能实现快速装夹和精准定位，机床运作效率不足。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种外圆加工保护装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种外圆加工保护装置，包括带有卡爪的三爪卡盘和工件，还包括用于限定工件的柱状套筒和用于固定工件的压板，所述柱状套筒的顶部设置有容纳工件的开口，所述压板的中央设置有供工件一端穿出的圆孔，所述卡爪的夹持端设置有沿周壁竖直排布的齿条，所述柱状套筒的外侧壁底端设置有供卡爪活动端插入的插槽，所述插槽内连通有竖直贯通柱状套筒的侧壁内腔的操作孔，所述操作孔内活动设置有传动杆，所述传动杆的下端为齿轮且与齿条啮合设置，所述传动杆的上端为螺纹结构，所述压板上设置有与操作孔对应的长螺帽，所述长螺帽位于压板的底面且向下竖直设置，所述长螺帽可适配插入操作孔内，所述螺纹结构可与长螺帽螺纹连接。

进一步的，所述操作孔与插槽的外周壁相切且连通，所述操作孔位于插槽内的一侧。操作孔位于卡爪插入插槽方向的一侧，卡爪在插入过程中，卡爪的夹持端与传动杆的齿轮相触碰，并在齿条的移动过程与齿轮啮合带动齿轮转动。卡爪始终与传动杆相切，卡爪的前后移动均可带动传动杆的转动，从而实现柱状套筒与压板的螺纹连接或分离。

进一步的，所述齿条的齿半径大于齿轮的齿半径，所述卡爪插入插槽令所述传动杆朝向所述长螺帽旋转并与长螺帽螺纹连接。在卡爪插入插槽过程中，同时对压板施加向柱状套筒方向的压力，齿条的移动带动齿轮的转动，使得螺纹结构旋入长螺帽内，此时压板和柱状套筒在传动杆和长螺帽的配合下螺纹连接。在调节三爪卡盘使得卡爪松开对柱状套筒的夹持时，齿条的反向移动使得齿轮跟随反向转动，此时齿轮旋出长螺帽，压板与柱状套筒可分离。

进一步的，所述操作孔由第一通孔和第二通孔组成，所述第一通孔接通于第二通孔的上方，所述第一通孔的直径大于第二通孔的直径，所述第一通孔的直径与长螺帽的直径相等，所述第二通孔的直径不小于传动杆的直径。压板通过长螺帽可与柱状套筒插接，并且长螺帽直径与第一通孔的直径相等，在插接后不会发生相对晃动。传动杆的直径略小于第二通孔的直径，传动杆由于转动，会在第二通孔内进行竖直方向的移动，并且在第二通孔的限定作用下，传动杆也不会发生水平方向的偏移，故而螺纹结构可与长螺帽对齐，并进行螺纹连接。

进一步的，所述传动杆的长度等于插槽与第二通孔的长度之和，所述齿轮的高度不低于插槽的高度。在静止状态下，齿轮位于插槽内，传动杆的底端位于插槽的底面，且传动杆的顶端位于第二通孔的顶部水平线上。

进一步的，所述压板的底面设置有硅胶垫圈，所述长螺帽的长度等于第一通孔的长度。由于硅胶具有一定的弹性，它可以适应工件的微小变形或不规则性，确保更加紧密和稳定的固定。在长螺帽完全插入第一通孔内时，传动杆的螺纹结构刚好与长螺帽相触，通过传动杆的转动，使得传动杆与长螺帽螺纹连接。硅胶具有优良的防滑性，能够确保工件在加工时保持稳定，不易移动。此时硅胶垫圈受力压缩发生形变，螺纹结构旋入长螺帽内后，在螺纹配合的作用力和硅胶垫圈的张力作用下，压板可对工件起到更强的固定力和稳定性。

进一步的，所述柱状套筒的底面中央贯通设置有用于排气的缺口。由于工件的外径与柱状套筒的内径适配，且柱状套筒的内径稍大于工件的外径。因此，在将工件放入容纳腔时，柱状套筒底面贯通的缺口可以有效地排放内部的空气或其他气体，确保工件可以顺利推入容纳腔内。

进一步的，所述工件的两端分别为螺纹端和待加工端，所述螺纹端上周向环绕设置有定位部，所述定位部距螺纹端端部的长度大于柱状套筒的容纳腔高度。工件上的定位部可用于确保工件在加工或安装时的正确位置，从而确保高精度和对齐。根据工件的规格尺寸，对柱状套筒进行定制，其中柱状套筒的内径与螺纹端端部、定位部的直径相等。在工件放入容纳腔后，工件与柱状套筒不会发生相对晃动，从而增强了工件的固定力和稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明大大提高了装夹的速度，尤其对圆柱形批量件的加工，节约了装夹时间，并且减少了加工的误差；

2、本发明提升了对加工工件的保护性，减少工件的磨损率，进而提高成品率和提高经济效益；

3、本发明在三爪卡盘对柱状套筒固定的过程，同时可使得压板对工件进行限定，无需再对压板进行固定操作，减少了操作步骤，高效利用机床。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是三爪卡盘的结构示意图；

图3是柱状套筒的三维透视示意图；

图4是柱状套筒的平面透视示意图；

图5是传动杆的结构示意图；

图6是压板的结构示意图；

图7是本发明的平面拆分结构示意图；

附图标识：1-卡爪、101-齿条、2-三爪卡盘、3-工件、301-螺纹端、302-待加工端、303-定位部、4-柱状套筒、401-插槽、402-操作孔、4021-第一通孔、4022-第二通孔、403-缺口、404-容纳腔、5-压板、501-圆孔、6-传动杆、601-齿轮、602-螺纹结构、7-长螺帽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1-7所示，本发明公开的一种外圆加工保护装置，包括带有卡爪1的三爪卡盘2和工件3，还包括用于限定工件3的柱状套筒4和用于固定工件3的压板5，所述柱状套筒4的顶部设置有容纳工件3的开口，所述压板5的中央设置有供工件3一端穿出的圆孔501，所述卡爪1的夹持端设置有沿周壁竖直排布的齿条101，所述柱状套筒4的外侧壁底端设置有供卡爪1活动端插入的插槽401，所述插槽401内连通有竖直贯通柱状套筒4的侧壁内腔的操作孔402，所述操作孔402内活动设置有传动杆6，所述传动杆6的下端为齿轮601且与齿条101啮合设置，所述传动杆6的上端为螺纹结构602，所述压板5上设置有与操作孔402对应的长螺帽7，所述长螺帽7位于压板5的底面且向下竖直设置，所述长螺帽7可适配插入操作孔402内，所述螺纹结构602可与长螺帽7螺纹连接。

所述操作孔402与插槽401的外周壁相切且连通，所述操作孔402位于插槽401内的一侧。具体的，操作孔402位于卡爪1插入插槽401方向的一侧，卡爪1在插入过程中，卡爪1的夹持端与传动杆6的齿轮601相触碰，并在齿条101的移动过程与齿轮601啮合带动齿轮601转动。卡爪1始终与传动杆6相切，卡爪1的前后移动均可带动传动杆6的转动，从而实现柱状套筒4与压板5的螺纹连接或分离。

所述齿条101的齿半径大于齿轮601的齿半径，所述卡爪1插入插槽401令所述传动杆6朝向所述长螺帽7旋转并与长螺帽7螺纹连接。具体的，由于卡爪1活动端带有弧度，且卡爪1移动范围较小，在齿条101平移过程中，齿条101与齿轮601的配合关系相当于大小齿轮的啮合关系。在卡爪1插入插槽401过程中，同时对压板5施加向柱状套筒4方向的压力，使长螺帽7始终位于第一通孔4021内，齿条101的移动带动齿轮601的转动，使得螺纹结构602旋入长螺帽7内，此时压板5和柱状套筒4在传动杆6和长螺帽7的配合下螺纹连接。在调节三爪卡盘2使得卡爪1松开对柱状套筒4的夹持时，齿条101的反向移动使得齿轮601跟随反向转动，此时齿轮601旋出长螺帽7，压板5与柱状套筒4可分离。

所述操作孔402由第一通孔4021和第二通孔4022组成，所述第一通孔4021接通于第二通孔4022的上方，所述第一通孔4021的直径大于第二通孔4022的直径，所述第一通孔4021的直径与长螺帽7的直径相等，所述第二通孔4022的直径不小于传动杆6的直径。具体的，压板5通过长螺帽7可与柱状套筒4插接，并且长螺帽7直径与第一通孔4021的直径相等，在插接后不会发生相对晃动。传动杆6的直径略小于第二通孔4022的直径，传动杆6由于转动，会在第二通孔4022内进行竖直方向的移动，并且在第二通孔4022的限定作用下，传动杆6也不会发生水平方向的偏移，故而螺纹结构602可与长螺帽7对齐，并进行螺纹连接。

所述传动杆6的长度等于插槽401与第二通孔4022的长度之和，所述齿轮601的高度不低于插槽401的高度。具体的，在静止状态下，齿轮601位于插槽401内，传动杆6的底端位于插槽401的底面，且传动杆6的顶端位于第二通孔4022的顶部水平线上。传动杆6的长度与插槽401和第二通孔4022的长度相匹配，确保了传动杆6在操作过程中的正确定位和对齐，从而保证了传动的精确性，同时确保了传动杆6在操作时的稳固性，避免了因长度误差导致的摇晃或错位。齿轮601的高度不低于插槽401的高度，意味着齿轮601在插槽401内能够有足够的接触和啮合区域，从而确保有效和稳定地传递动力。合理的长度和高度匹配确保了设备各部件之间的紧密结合，从而增强了整体结构的强度和稳定性。正确的设计确保了设备的高效运转，从而提高了整体的操作效率。

所述压板5的底面设置有硅胶垫圈，所述长螺帽7的长度等于第一通孔4021的长度。具体的，由于硅胶具有一定的弹性，它可以适应工件3的微小变形或不规则性，确保更加紧密和稳定的固定。在长螺帽7完全插入第一通孔4021内时，传动杆6的螺纹结构602刚好与长螺帽7相触，通过传动杆6的转动，使得传动杆6与长螺帽7螺纹连接。硅胶具有优良的防滑性，能够确保工件3在加工时保持稳定，不易移动。此时硅胶垫圈受力压缩发生形变，螺纹结构602旋入长螺帽7内后，在螺纹配合的作用力和硅胶垫圈的张力作用下，压板5可对工件3起到更强的固定力和稳定性。

所述柱状套筒4的底面中央贯通设置有用于排气的缺口403。具体的，由于工件3的外径与柱状套筒4的内径适配，且柱状套筒4的内径稍大于工件3的外径，公差取值在0~0.020mm之间。因此，在将工件3放入容纳腔404时，柱状套筒4底面贯通的缺口403可以有效地排放内部的空气或其他气体，确保工件3可以顺利推入容纳腔404内。与此同时，缺口403可以避免工件3在放入过程中，容纳腔404内部的气体压力过大，对工件3或柱状套筒4造成潜在微小的损伤。因此，缺口403的设置对于提高加工效率和设备保护都有重要意义。

所述工件3的两端分别为螺纹端301和待加工端302，所述螺纹端301上周向环绕设置有定位部303，所述定位部303距螺纹端301端部的长度大于柱状套筒4的容纳腔404高度。具体的，在机械制造、自动化设备、精密仪器制造等领域，工件3的一端为螺纹端301，另一端为了特定应用或特定机器的定制和改装设计的结构是常见的设计，因此，根据某些特定的机器或设备进行机械加工和高精度的定位设计具有广泛应用。通常情况下，工件3在生产制造期间会同步完成螺纹的加工，在对工件3进行进一步的加工作业时，则需对已加工好的螺纹进行保护。工件3上的定位部303可用于确保工件3在加工或安装时的正确位置，从而确保高精度和对齐。根据工件3的规格尺寸，对柱状套筒4进行定制，其中柱状套筒4的内径与螺纹端301端部、定位部303的直径相等。在工件3放入容纳腔404后，工件3与柱状套筒4不会发生相对晃动，从而增强了工件3的固定力和稳定性。不仅确保了加工过程中的安全性和加工精度，还可避免对工件3上的螺纹造成碰撞和磨损。容纳腔404的高度为112.500mm，定位部303距螺纹端301端部的长度为113.000mm，定位部303距螺纹端301端部的长度略微大于柱状套筒4的容纳腔404高度。定位部303与螺纹端301端部的直径为98.000mm，此时通过压板5对工件3抵持，方可通过压力对工件3进行稳固限定。

在实施例一的基础上，本实施例提出了一种外圆加工保护装置的具体工作原理。

本发明构思原理：把柱状套筒4固定在三爪卡盘2上面，工件3放进柱状套筒4里面，盖上压板5，通过调节三爪卡盘2的旋紧机构来锁定柱状套筒4，并同步锁紧压板。柱状套筒4的尺寸大小根据该生产批次的工件3进行加工制造，其中孔的大小公差为0~0.02mm，深度比工件3的端面小0.5~1.0mm。该结构设计大大的提高了装夹的速度，尤其对批量件的加工，节约了至少2/3的装夹时间，并且减少了加工的误差。

具体实施原理流程如下:

首先将常用标准件三爪卡盘2固定在CNC机床工作台上，同时把柱状套筒4的插槽401一端朝向三爪卡盘2并置于三爪卡盘2内，使得卡爪1与三个插槽401对齐。将工件3的螺纹端301朝下放入柱状套筒4内，套上压板5，三个长螺帽7分别插入三个第一通孔4021，使得工件3的待加工端302从压板5的圆孔501处穿出。通过外力按压或机器对压板5进行固定，同步操作三爪卡盘2，使得三个卡爪1进入插槽401，在卡爪1进入过程中，传动杆6与长螺帽7螺纹连接，在三爪卡盘将柱状套筒4固定后，同时也对压板5完成固定，至此夹装完成。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种外圆加工保护装置，包括带有卡爪（1）的三爪卡盘（2）和工件（3），其特征在于：还包括用于限定工件（3）的柱状套筒（4）和用于固定工件（3）的压板（5），所述柱状套筒（4）的顶部设置有容纳工件（3）的开口，所述压板（5）的中央设置有供工件（3）一端穿出的圆孔（501），所述卡爪（1）的夹持端设置有沿周壁竖直排布的齿条（101），所述柱状套筒（4）的外侧壁底端设置有供卡爪（1）活动端插入的插槽（401），所述插槽（401）内连通有竖直贯通柱状套筒（4）的侧壁内腔的操作孔（402），所述操作孔（402）内活动设置有传动杆（6），所述传动杆（6）的下端为齿轮（601）且与齿条（101）啮合设置，所述传动杆（6）的上端为螺纹结构（602），所述压板（5）上设置有与操作孔（402）对应的长螺帽（7），所述长螺帽（7）位于压板（5）的底面且向下竖直设置，所述长螺帽（7）可适配插入操作孔（402）内，所述螺纹结构（602）可与长螺帽（7）螺纹连接，所述操作孔（402）由第一通孔（4021）和第二通孔（4022）组成，所述第一通孔（4021）接通于第二通孔（4022）的上方，所述第一通孔（4021）的直径大于第二通孔（4022）的直径，所述第一通孔（4021）的直径与长螺帽（7）的直径相等，所述第二通孔（4022）的直径不小于传动杆（6）的直径，所述传动杆（6）的长度等于插槽（401）与第二通孔（4022）的长度之和，所述齿轮（601）的高度不低于插槽（401）的高度，所述压板（5）的底面设置有硅胶垫圈，所述长螺帽（7）的长度等于第一通孔（4021）的长度，所述工件（3）的两端分别为螺纹端（301）和待加工端（302），所述螺纹端（301）上周向环绕设置有定位部（303），所述定位部（303）距螺纹端（301）端部的长度大于柱状套筒（4）的容纳腔（404）高度。

2.根据权利要求1所述的一种外圆加工保护装置，其特征在于：所述操作孔（402）与插槽（401）的外周壁相切且连通，所述操作孔（402）位于插槽（401）内的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种外圆加工保护装置，其特征在于：所述齿条（101）的齿半径大于齿轮（601）的齿半径，所述卡爪（1）插入插槽（401）令所述传动杆（6）朝向所述长螺帽（7）旋转并与长螺帽（7）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种外圆加工保护装置，其特征在于：所述柱状套筒（4）的底面中央贯通设置有用于排气的缺口（403）。