CN117644217A - 数控机床夹持装置及数控机床 - Google Patents

Abstract

本公开涉及机床技术领域，尤其涉及一种数控机床夹持装置及数控机床，该数控机床夹持装置包括：顶尖座，具有能够抵持于工件轴向一端的第一顶尖；卡盘组件，包括卡盘和多个抵紧结构，卡盘具有供工件穿过的通孔，多个抵紧结构沿通孔的周向间隔设置于卡盘上，且能够沿通孔的径向移动，以抵紧或放松工件；弹性体，一端连接于顶尖座，另一端连接于卡盘，顶尖位于弹性体的内腔内；顶尖座的转动通过弹性体传递至卡盘组件，以带动工件绕其自身轴线转动。通过第一顶尖配合数控机床的第二顶尖在轴向顶紧工件，抵紧结构抵紧工件，顶尖座的转动通过弹性体传递至卡盘，实现工件的旋转驱动，避免过约束，在加工过程中对工件受的力进行缓冲消解，改善加工质量。

Description

数控机床夹持装置及数控机床

技术领域

本公开涉及机床技术领域，尤其涉及一种数控机床夹持装置及数控机床。

背景技术

目前，对于长轴类工件的加工，尤其是轴体高度尺寸较大的工件，采用现有装夹方式，工件在转动加工过程中，受切削力的影响，轴体易出现变形，影响工件的加工质量。现有方式解决此问题，通常采用降低工作台转速的方式降低工件变形，导致长轴类工件加工效率低下。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种数控机床夹持装置及数控机床。

第一方面，本公开提供了一种数控机床夹持装置，包括：

顶尖座，具有能够抵持于工件轴向一端的第一顶尖；

卡盘组件，包括卡盘和多个抵紧结构，所述卡盘具有供所述工件穿过的通孔，多个所述抵紧结构沿所述通孔的周向间隔设置于所述卡盘上，且能够沿所述通孔的径向移动，以抵紧或放松所述工件；

弹性体，一端连接于所述顶尖座，另一端连接于所述卡盘，所述第一顶尖位于所述弹性体的内腔内；

所述顶尖座的转动通过所述弹性体传递至所述卡盘组件，以带动所述工件绕其自身轴线转动。

可选地，所述弹性体为压缩弹簧、空气弹簧或柔性套。

可选地，所述弹性体一端设置有连接法兰，所述连接法兰与所述卡盘可拆卸连接；

和/或，所述抵紧结构设置有三个，三个所述抵紧结构沿所述通孔周向等间隔布置。

可选地，所述卡盘上还开设有两个对称设置且均连通所述通孔的条形孔，所述条形孔沿所述通孔径向延伸，且贯穿所述卡盘在所述通孔轴向方向的两端，所述卡盘于每个所述条形孔宽度方向两侧分别开设有锁紧螺纹孔和穿设孔；

所述卡盘组件还包括锁紧螺钉，所述锁紧螺钉穿过所述穿设孔并螺纹连接于所述锁紧螺纹孔。

可选地，所述抵紧结构包括抵紧块和连接件，所述抵紧块为U型结构，所述U型结构的两个侧部分别位于所述卡盘在所述通孔轴向上的两侧，所述连接件连接于两个所述侧部，且位于所述通孔外侧。

可选地，所述卡盘组件还包括顶紧螺钉，所述卡盘上开设有沿所述通孔径向延伸的顶紧螺纹孔，所述顶紧螺钉具有与所述顶紧螺纹孔配合的外螺纹，所述顶紧螺钉穿过所述连接件并伸入所述顶紧螺纹孔。

可选地，所述抵紧块位于所述卡盘背离所述弹性体一侧的侧部上设置有标识符，所述卡盘上对应每个所述抵紧块设置有沿所述抵紧块移动方向排布的刻度线。

可选地，所述抵紧块的至少一个侧部设置有沿所述通孔径向延伸的导向边，所述卡盘上对应每个所述导向边设置有导向槽，所述导向边位于所述导向槽内。

可选地，所述抵紧块位于所述通孔内的一端开设有均沿所述通孔轴向延伸的U型缺口和V型缺口，所述U型缺口连通所述V型缺口，且所述V型缺口相对所述U型缺口靠近所述通孔的中心轴线；

或者，所述抵紧块位于所述通孔内的一端开设有沿所述通孔轴向延伸的V型缺口。

第二方面，本公开提供一种数控机床，包括第一方面提供的数控机床夹持装置，所述数控机床还包括尾座和能够转动的工作台，所述顶尖座安装于所述工作台，所述尾座上具有第二顶尖，所述第二顶尖和所述第一顶尖相对设置，用于抵持所述工件轴向的另一端。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

通过设置顶尖座、卡盘组件和弹性体，通过第一顶尖配合数控机床上的第二顶尖在工件轴向顶紧工件，通过卡盘组件上的抵紧结构抵紧工件，顶尖座用于连接数控机床的工作台，顶尖座的转动通过弹性体传递至卡盘，不仅实现工件的旋转驱动，而且避免了过约束，在加工过程中能够对工件所受的力进行缓冲消解，从而改善工件的加工质量，且无需降低工作台的转速，有利于提高加工效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本公开实施例所述的数控机床夹持装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为本公开实施例所述的数控机床夹持装置的俯视示意图；

图4为图3中B-B向的剖视示意图；

图5为图4中D处的局部放大示意图；

图6为图4中C-C向的剖视示意图；

图7为本公开实施例所述的数控机床夹持装置的工作状态示意图。

其中，1、顶尖座；11、第一顶尖；

2、卡盘组件；21、卡盘；211、通孔；212、条形孔；213、刻度线；22、抵紧结构；221、抵紧块；2211、标识符；222、连接件；23、顶紧螺钉；24、锁紧螺钉；

3、弹性体；31、连接法兰；

4、压块；

10、工作台；20、第二顶尖；100、工件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

长轴类工件在加工时通常是通过两个顶尖在长轴类工件的轴向两端抵紧工件，也就是对工件进行刚性夹紧，但是在加工时，长轴类工件在转动过程中容易出现震动和变形，影响工件的加工质量。

基于以上考虑，为了改善长轴类工件在转动过程中容易出现震动和变形的问题，本发明人经过深入研究，设计了一种数控机床夹持装置。如图1至7所示，该数控机床夹持装置包括顶尖座1、卡盘组件2和弹性体3。其中，顶尖座1具有能够抵持于工件100轴向一端的第一顶尖11。卡盘组件2包括卡盘21和多个抵紧结构22，卡盘21具有供工件100穿过的通孔211，多个抵紧结构22沿通孔211的周向间隔设置于卡盘21上，且能够沿通孔211的径向移动，以抵紧或放松工件100。弹性体3一端连接于顶尖座1，另一端连接于卡盘21，第一顶尖11位于弹性体3的内腔内。顶尖座1的转动通过弹性体3传递至卡盘组件2，以带动工件100绕其自身轴线转动。

可理解地，通过设置顶尖座1、卡盘组件2和弹性体3，通过第一顶尖11配合数控机床上的第二顶尖20在工件100的轴向顶紧工件100，通过卡盘21上的抵紧结构22抵紧工件100，顶尖座1用于连接数控机床的工作台10，顶尖座1的转动通过弹性体3传递至卡盘21，不仅实现工件100的旋转驱动，而且避免了过约束，在加工过程中能够对工件100所受的力进行缓冲消解，从而使得工件100平稳旋转，改善工件100的加工质量，而且无需降低工作台10的转速，有利于提高加工效率。

此外，通过多个抵紧结构22夹紧工件100，抵紧结构22可在通孔211的径向上移动，从而能够对不同直径的工件100进行抵紧，也就是在一定直径范围内的工件100均能够被夹紧，从而避免了因工件100轴径尺寸不同而导致的反复更换夹持工装，有利于缩短加工周期，而且能够减少夹持装置的数量，简化了夹持装置的管理、存放，从而降低成本。

参照图1，上述弹性体3为压缩弹簧、空气弹簧或柔性套。并且优选为空气弹簧或柔性套。如此在保证弹性体3在扭转上是刚性或近似刚性的，能够在顶尖座1转动时通过弹性体3传递至卡盘21，实现对工件100的旋转驱动，但是又不限制其他自由度，比如可以小幅度的径向摆动、轴向拉伸等。因此，工件100在旋转加工过程中，通过弹性体3对工件100所受的力进行缓冲消解，防止工件100变形，有利于工件100平稳旋转，提高加工质量。而且弹性体3存在的轴向和径向的变形缓冲，能够保证工件100的加工精度符合加工公差范围，有利于提高加工质量。

需要说明的是，上述柔性套是一种具有柔性和可调性的辅助工具，通常用于机械加工中，柔性套通常由弹性材料制成，具有较大的变形能力，可以适应不同形状和尺寸的工件，提高装夹的稳定性和精度。柔性套是成熟的现有技术，在此不再赘述。

进一步地，弹性体3一端设置有连接法兰31，连接法兰31与卡盘21可拆卸连接。可拆卸连接的方式可以为螺纹连接、销钉连接、卡接连接等，如此，便于弹性体3和卡盘21的组装和拆卸。

示例性地，在一种具体地实现方式中，参照图1，连接法兰31和卡盘21通过螺钉实现可拆卸连接，或者通过螺钉和螺母配合实现可拆卸连接。

可选地，连接法兰31和卡盘21还可以不可拆卸的固定连接，示例性地，该不可拆卸的固定连接可以为焊接等，如此使得连接法兰31和卡盘21的连接强度较高，不易产生松动。

进一步地，弹性体3的另一端通过压块4压紧在顶尖座1上。此时弹性体3的另一端可连接有法兰或者设置有翻边，法兰或翻边通过压块4压紧在顶尖座1上，压块4可通过可拆卸连接或不可拆卸的固定连接于顶尖座1。其中，可拆卸连接的方式优选为螺纹连接，而不可拆卸的固定连接的方式优选为焊接连接。

示例性地，在一种具体地实现方式中，参照图1，上述压块4为环形压块，以保证弹性体3相对顶尖座1保持稳定。

如图1至图6所示，在一些实施例中，抵紧结构22包括抵紧块221和连接件222，抵紧块221为U型结构，U型结构的两个侧部分别位于卡盘21在通孔211轴向上的两侧，连接件222连接于两个侧部，且位于通孔211外侧。

也就是说，抵紧块221卡在卡盘21上，并且抵紧块221和连接件222连接后构成一个套在卡盘21上的回型结构，从而使得抵紧结构22与卡盘21保持稳定地连接关系。

进一步地，参照图2和图5，卡盘组件2还包括顶紧螺钉23，卡盘21上开设有沿通孔211的径向延伸的顶紧螺纹孔，顶紧螺钉23具有与顶紧螺纹孔配合的外螺纹，顶紧螺钉23穿过连接件222并伸入顶紧螺纹孔。

可理解地，通过设置顶紧螺钉23，当顶紧螺钉23向顶紧螺纹孔内旋入时，顶紧螺钉23可通过连接件222推动抵紧块221向靠近工件100的方向移动而抵紧工件100，实现对工件100的夹持。而当顶紧螺钉23向顶紧螺纹孔外旋出时，顶紧螺钉23失去对连接件222的作用力，从而使得抵紧块221能够向远离工件100的方向移动，进而放松工件100。

示例性地，在一种具体地实现方式中，参照图1和图3，上述抵紧结构22设置有三个，三个抵紧结构22在通孔211的周向上等间隔设置，也就是对工件100进行三点夹持。对应地，上述顶紧螺钉23也设置有三个。

需要说明的是，上述连接件222可通过可拆卸连接或不可拆卸的固定连接于抵紧块221。其中，可拆卸连接的方式优选为螺纹连接，而不可拆卸的固定连接的方式优选为焊接连接。

示例性地，在一种具体地实现方式中，参照图1和图3，连接件222和抵紧块221通过螺钉实现可拆卸连接。在卡盘21上安装抵紧结构22时，首先将抵紧块221从里向外卡在卡盘21上，也就是使得卡盘21位于抵紧块221的两个侧部之间，随后再将连接件222和两个侧部通过螺钉连接，实现抵紧结构22的安装。然后再将顶紧螺钉23穿过连接件222旋入顶紧螺纹孔内。

示例性地，在一种具体地实现方式中，参照图2和图3，抵紧块221位于通孔211内的一端开设有均沿通孔211轴向延伸的U型缺口和V型缺口，U型缺口连通V型缺口，且V型缺口相对U型缺口靠近通孔211的中心轴线。

可理解地，V型缺口的设置使得抵紧块221能够抵紧工件100，而且使得抵紧块221能够适用于抵紧不同直径的工件100。

而U型缺口的设置，则是便于垫入缓冲垫。具体地，抵紧块221上还设置有紧固螺钉，紧固螺钉位于U型缺口内，紧固螺钉用于将缓冲垫紧固在抵紧块221上，如此可通过U型缺口对紧固螺钉进行容纳，避免紧固螺钉与工件100接触。

在另一种具体地实现方式中，还可以是上述抵紧块221位于通孔211内的一端仅开设有沿通孔211轴向延伸的V型缺口。通过设置V型缺口，能够使得抵紧块221抵紧工件，而是使得抵紧块221能够适用于不同直径的工件100。

进一步地，抵紧块221的至少一个侧部设置有沿通孔211径向延伸的导向边，卡盘21上对应每个导向边设置有导向槽，导向边位于导向槽内。

可理解地，通过导向边和导向槽的配合能够对抵紧块221的移动进行导向和限位，使得抵紧块221沿设定方向移动，避免抵紧块221出现偏移而影响对工件100的抵紧。

在另一些实施例中，还可以是卡盘21上设置有沿通孔211径向延伸的导向滑槽，抵紧结构22滑动设置于导向滑槽内，抵紧结构22包括抵紧件、连接块和驱动紧螺钉。其中，抵紧件滑动设置于导向滑槽内，连接块连接于卡盘21，而驱动螺钉连接于抵紧件且螺纹连接于连接块。通过旋拧驱动螺钉来驱动抵紧件在导向滑槽内移动，以实现抵紧或放松工件100。

如图2和图3所示，上述抵紧块221位于卡盘21背离弹性体3一侧的侧部上设置有标识符2211，卡盘21上对应每个抵紧块221设置有沿抵紧块221移动方向排布的刻度线213。

通过在抵紧块221上设置标识符2211，在卡盘21上设置刻度线213，能够通过标识符2211和刻度线213的比对使得多个抵紧块221的夹紧位置保持一致，而且在夹持同轴径的工件100时，可直接将抵紧块221推动至上一个工件100被夹紧时标识符2211对应的刻度位置，提高加工效率。

需要说明的是，上述标识符2211可以刻画在抵紧块221上，也可以粘贴在抵紧块221上。

示例性地，在一种具体地的实现方式中，参照图2，上述标识符2211为设置于抵紧块221上的刻痕。

进一步地，上述卡盘21背离弹性体3的一侧的表面为平面，刻度线213位于该平面上，如此便于操作人员观察刻度线213。

如图 1、图3和图6所示，在一些实施例中，卡盘21上还开设有两个对称设置且均连通通孔211的条形孔212，条形孔212沿通孔211的径向延伸，且贯穿卡盘21在通孔211轴向方向上的两端。卡盘21于每个条形孔212宽度方向两侧均分别开设有锁紧螺纹孔和穿设孔。卡盘组件2还包括锁紧螺钉24，锁紧螺钉24穿过穿设孔并螺纹连接于锁紧螺纹孔。

可理解地，通过设置两个条形孔212，条形孔212沿通孔211径向延伸，并且卡盘21在条形孔212宽度方向的两侧分别开设有锁紧螺纹孔和穿设孔，锁紧螺钉24穿过穿设孔螺纹连接于锁紧螺纹孔，如此在通过多个抵紧块221抵紧工件100后，还可通过向螺纹孔内旋拧锁紧螺钉24来通过卡盘21自身的弹性变形，进一步地对工件100施加夹紧力，从而提高对工件100的夹紧效果。

需要说明的是，上述条形孔212的宽度可根据实际需要进行设置，在此不做具体限制。此外，条形孔212的宽度方向即为垂直于条形孔212的延伸方向的方向，且条形孔212的宽度方向和条形孔212的延伸方向为同一平面上的两个相垂直的方向。

示例性地，在一种具体地实现方式中，参照图6，卡盘21于每个条形孔212宽度方向的两侧分别开设有一个锁紧螺纹孔和一个穿设孔，此时对应的锁紧螺钉24设置有两个。或者，还可以是锁紧螺钉24具有多个，此时每个条形孔212对应至少一个锁紧螺钉24。

在另一些实施例中，还可以是卡盘21上还开设有两个对称设置且均连通通孔211的条形孔212，条形孔212沿通孔211的径向延伸，且贯穿卡盘21在通孔211轴向方向上的两端。卡盘21于每个条形孔212宽度方向两侧均分别开设有光孔。卡盘组件2还包括锁付螺钉和螺母，锁付螺钉穿设于两个光孔并与螺母螺纹连接，通过旋拧螺母同样能够实现利用卡盘21自身的弹性变形来进一步夹紧工件100。

本公开还提供一种数控机床，该数控机床包括上述数控机床夹持装置。该数控机床具有上述数控机床夹持装置实施例的技术效果，在此不再赘述。

如图7所示，数控机床还包括尾座和能够转动的工作台10，顶尖座1安装于工作台10，尾座上具有第二顶尖20，第二顶尖20和第一顶尖11相对设置，用于抵持工件100轴向上的另一端。

上述顶尖座1可通过可拆卸连接或不可拆卸的固定连接于工作台10。其中，可拆卸连接的方式优选为螺纹连接，而不可拆卸的固定连接的方式优选为焊接连接。

在对工件100进行夹持时，首先通过顶尖座1上的第一顶尖11和尾座上的第二顶尖20在工件100轴向的两端对工件100进行夹持，随后旋转顶紧螺钉23驱动抵紧结构22移动而抵紧工件100，然后旋转锁紧螺钉24，利用卡盘21自身的弹性变形进一步驱动抵紧结构22抵紧工件100，避免了过约束，实现工件100所有自由度的夹持。

具体地，上述第二顶尖20和第一顶尖11分别构成装夹位一和装夹位二，对工件100进行硬性夹持。卡盘组件2构成装夹位三，对工件100进行硬性夹持。弹性体3构成装夹位四，对工件100进行软性夹持。

如此在工作台10旋转时，带动顶尖座1进行转动，顶尖座1的转动通过弹性体3传递至卡盘21和抵紧结构22，由于抵紧结构22抵紧工件100，从而实现对工件100的旋转驱动。而且弹性体3能够在工件100受到切削力和震动时进行缓冲消解，防止工件100产生变形，而且弹性体3在工件100轴向和径向上的弹性变形，保证工件100的加工精度符合加工公差范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种数控机床夹持装置，其特征在于，包括：

顶尖座（1），具有能够抵持于工件（100）轴向一端的第一顶尖（11）；

卡盘组件（2），包括卡盘（21）和多个抵紧结构（22），所述卡盘（21）具有供所述工件（100）穿过的通孔（211），多个所述抵紧结构（22）沿所述通孔（211）的周向间隔设置于所述卡盘（21）上，且能够沿所述通孔（211）的径向移动，以抵紧或放松所述工件（100）；

弹性体（3），一端连接于所述顶尖座（1），另一端连接于所述卡盘（21），所述第一顶尖（11）位于所述弹性体（3）的内腔内；

所述顶尖座（1）的转动通过所述弹性体（3）传递至所述卡盘组件（2），以带动所述工件（100）绕其自身轴线转动。

2.根据权利要求1所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述弹性体（3）为压缩弹簧、空气弹簧或柔性套。

3.根据权利要求2所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述弹性体（3）一端设置有连接法兰（31），所述连接法兰（31）与所述卡盘（21）可拆卸连接；

和/或，所述抵紧结构（22）设置有三个，三个所述抵紧结构（22）沿所述通孔（211）周向等间隔布置。

4.根据权利要求1所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述卡盘（21）上还开设有两个对称设置且均连通所述通孔（211）的条形孔（212），所述条形孔（212）沿所述通孔（211）径向延伸，且贯穿所述卡盘（21）在所述通孔（211）轴向方向的两端，所述卡盘（21）于每个所述条形孔（212）宽度方向两侧分别开设有锁紧螺纹孔和穿设孔；

所述卡盘组件（2）还包括锁紧螺钉（24），所述锁紧螺钉（24）穿过所述穿设孔并螺纹连接于所述锁紧螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述抵紧结构（22）包括抵紧块（221）和连接件（222），所述抵紧块（221）为U型结构，所述U型结构的两个侧部分别位于所述卡盘（21）在所述通孔（211）轴向上的两侧，所述连接件（222）连接于两个所述侧部，且位于所述通孔（211）外侧。

6.根据权利要求5所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述卡盘组件（2）还包括顶紧螺钉（23），所述卡盘（21）上开设有沿所述通孔（211）径向延伸的顶紧螺纹孔，所述顶紧螺钉（23）具有与所述顶紧螺纹孔配合的外螺纹，所述顶紧螺钉（23）穿过所述连接件（222）并伸入所述顶紧螺纹孔。

7.根据权利要求5所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述抵紧块（221）位于所述卡盘（21）背离所述弹性体（3）一侧的侧部上设置有标识符（2211），所述卡盘（21）上对应每个所述抵紧块（221）设置有沿所述抵紧块（221）移动方向排布的刻度线（213）。

8.根据权利要求5所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述抵紧块（221）的至少一个侧部设置有沿所述通孔（211）径向延伸的导向边，所述卡盘（21）上对应每个所述导向边设置有导向槽，所述导向边位于所述导向槽内。

9.根据权利要求5所述的数控机床夹持装置，其特征在于，所述抵紧块（221）位于所述通孔（211）内的一端开设有均沿所述通孔（211）轴向延伸的U型缺口和V型缺口，所述U型缺口连通所述V型缺口，且所述V型缺口相对所述U型缺口靠近所述通孔（211）的中心轴线；

或者，所述抵紧块（221）位于所述通孔（211）内的一端开设有沿所述通孔（211）轴向延伸的V型缺口。

10.一种数控机床，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的数控机床夹持装置，所述数控机床还包括尾座和能够转动的工作台（10），所述顶尖座（1）安装于所述工作台（10），所述尾座上具有第二顶尖（20），所述第二顶尖（20）和所述第一顶尖（11）相对设置，用于抵持所述工件（100）轴向的另一端。