车床气动顶紧装置的制作方法

本发明属于车床技术领域，尤其涉及一种车床后座上的顶紧机构。

背景技术：

车床是机械加工领域中常用的一种加工设备，通常车床上的床头设有卡盘，床尾设有尾座，尾座上设有顶尖，该顶尖与机床的导轨相平行设置，顶尖与尾座之间螺纹联接或者是直接采用丝杠作为顶尖，丝杠的尾端设有手轮，加工时一般将工件放在卡盘和顶尖之间，工件一端用与车床主轴同轴的卡盘夹紧，再手动摇动手轮使丝杠进给，将顶尖顶在工件的另一端，以便车削。由于工件形状尺寸和材料各异，所需的顶紧力也不相同，手工摇动手轮来调节顶尖的进给量，无法把握其顶紧力，容易将零件顶变形，或者是顶紧力不够而导致切削过程中工件的顶尖一端发生晃动，导致装夹不稳，从而使工件加工误差变大，这种情况尤其发生在回转类零件，例如常见的轴类零件中。另一方面，由于顶尖露在加工环节下，容易沾染铁屑粉尘、杂质，现有顶尖采用丝杠传动进给时，容易把铁屑粉尘带入底座内的螺纹孔内，造成卡滞或者丝杠偏移，从而使顶尖与卡盘轴线不在同一直线上，工件受力不稳，造成加工误差超差。目前的机械加工零件的误差控制，大多从刀具质量、卡盘的装夹或者切削工序上寻找原因来提高加工精度，对于顶尖的影响除了容易被忽视之外，缺少可采用的合适的顶尖也是原因之一。要提高零件加工质量，亟待设计一种顶紧装置来与车床相匹配。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种车床气动顶紧装置，该装置可调节顶尖对工件的顶紧力，且提高顶尖与车床主轴的同轴度，使工件受力更为均匀、平稳。

本发明的技术方案如下：

一种车床气动顶紧装置，包括尾座和顶尖，其特征在于：所述尾座的左端设有显示工作时实时压强的气缸，该气缸与调节气压的气动阀门相连，在尾座的内部紧密地嵌有与车床主轴同轴的套筒，在所述套筒内壁的右端面设有密封圈，所述密封圈一端伸出所述套筒；在气缸的输出轴末端同轴地设有所述顶尖，所述顶尖与输出轴直径相同且与输出轴一体成型，所述输出轴伸入套筒后穿过所述密封圈，并可在套筒内伸缩移动；所述套筒内壁设有用于排屑消气的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽从套筒的右端向左逐步延伸并扩大，最后穿出套筒和尾座的左端侧壁，以便输出轴在套筒内伸缩移动时排出其自身所带入的铁屑粉尘和气流；所述输出轴的表面设有若干圈凹槽，每圈凹槽的槽口边缘与输出轴外圆面之间、槽壁和槽底之间均圆滑过渡，所述槽底为向内凹陷的圆弧底面。

进一步地，所述螺旋凹槽的槽口边缘与套筒内壁之间、槽壁和槽底之间均圆滑过渡，所述槽底为向内凹陷的圆弧底面。

进一步地，所述顶尖与输出轴之间圆滑过渡相接。

进一步地，所述密封圈横截面呈等腰梯形。

进一步地，所述顶尖的尖端内部设有硬质合金制成的滚珠，所述滚珠与顶尖同轴。

进一步地，所述螺旋凹槽设有多条，每条螺旋凹槽之间间隔距离等于所述输出轴的直径。

进一步地，所述螺旋凹槽沿套筒内壁轴线延伸所形成的圆锥状结构的锥角不大于10度。

进一步地，所述螺旋凹槽的螺旋角为35度到45度。

进一步地，所述气缸与检测气缸压强的压力传感器相连，所述传感器与控制蜂鸣器的PLC相连。

本发明的有益效果：本发明采用气缸推动顶尖来代替传统的摇动手轮来推动顶尖，将凭人的感觉顶紧工件变成靠设定气缸推力来定力顶紧工件，使工件的顶紧受力更为直观可控，可根据不同工件需求调节最优顶紧力；还可根据加工时气缸气压值的微小变化来判定工件是否装夹不牢，因为一旦工件松动必然造成气缸内气压值的突然变化。为保证顶尖能够与车床主轴同轴，避免顶尖移动时因卡滞而变形或者发生偏摆，充分发挥上述气动顶紧的优势，特在尾座内设置了带螺旋凹槽的套筒，又在套筒右端设置伸出端面的密封圈，这是由于顶尖工作完回退时，输出轴要向左缩回套筒内，因此，相应地，本发明特将螺旋凹槽从套筒的右端(顶尖所临近的一端)向左逐步延伸并扩大，最后穿出套筒和尾座的左端侧壁，以便与排屑与消气，保证输出轴可平稳伸缩运动；在提升套筒本身排屑消气作用的同时，本发明还将输出轴做成表面具有若干圈凹槽的结构，进一步与螺旋凹槽相配合，实现排屑消气，保证输出轴和顶尖一起运动时一直与车床主轴同轴，配合主轴上的法兰盘将工件完美地顶紧装夹，为精确地加工工件奠定坚实的基础。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为密封圈安装结构放大视图。

图3为螺旋凹槽路径示意图。

图4为设有凹槽的输出轴的结构示意图。

图5为螺旋凹槽各边缘圆滑过渡示意图。

图6为设有多条螺旋凹槽时的本发明局部外观示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种车床气动顶紧装置，包括尾座1和顶尖2，其特征在于：所述尾座1的左端设有可调节输出压强的气缸3，气缸3与气动球阀相连，气缸3与精密气体压力表相连，用于检测气缸3推动输出轴6的压强，在尾座1的内部紧密地嵌有与车床主轴同轴的套筒4，在所述套筒4内壁的右端面设有密封圈5，所述密封圈5一端伸出所述套筒4，如图2所示，其伸出距离D根据需要设定。在气缸3的输出轴6的末端同轴地设有所述顶尖2，所述顶尖2与输出轴6直径相同且与输出轴一体成型，在制作时可直接在输出轴6的末端加工出顶尖2的圆锥结构。所述输出轴6伸入套筒4后穿过所述密封圈5，并可在套筒4内伸缩移动，以便输出轴6与顶尖2在收缩移动时将外界的铁屑粉尘杂质于密封圈5处除去，这也是密封圈5一端伸出所述套筒4的原因，主要是为了在套筒4的内孔端面之外将铁屑粉尘除去，避免带入孔内。所述套筒4内壁设有用于排屑消气的螺旋凹槽7，所述螺旋凹槽7从套筒4的右端向左逐步延伸并扩大，其螺旋路径如图3所示，即从左端看去，螺旋凹槽7的左视图呈“蚊香形状”，且“蚊香”的螺旋条板(类似于此处的凹槽)逐步变大。螺旋凹槽7末端最后穿出套筒4和尾座1的左端的侧壁，其排屑孔为701，以便输出轴6在套筒4内伸缩移动时排出其自身所带入的铁屑粉尘和气流。如图4所示，所述输出轴6的表面设有若干圈凹槽8，每圈凹槽8的槽口边缘与输出轴外圆面之间、槽壁和槽底之间均圆滑过渡，所述槽底为向内凹陷的圆弧底面。

进一步地，如图5所示，所述螺旋凹槽7的槽口边缘与套筒4内壁之间、槽壁和槽底之间均圆滑过渡，所述槽底为向内凹陷的圆弧底面，以便消除螺旋凹槽7的内应力，防止螺旋凹槽7开裂，同时当输出轴6缩回套筒4时，输出轴6上的铁屑粉尘进入套筒4中的螺旋凹槽7内，在各个圆滑过渡的螺旋凹槽7处排渣排气更为顺畅。

进一步地，在上述槽口边缘与套筒4内壁之间圆滑过渡的基础上，所述顶尖2与输出轴6之间圆滑过渡相接，可防止顶尖2与输出轴6之间的交界边缘与螺旋凹槽7的槽口边缘出现干涉，便于输出轴6顺利伸缩运动。

进一步地，所述密封圈5的横截面呈等腰梯形，其伸出套筒4右端的一侧腰有效地将输出轴6上的铁屑粉尘挡在套筒4之外。

进一步地，所述顶尖2的尖端内部设有硬质合金制成的滚珠9，所述滚珠9与顶尖2同轴，以免直接采用现有的圆锥状顶尖的尖端去顶紧工件时发生崩尖，导致装夹顶紧受影响。

进一步地，如图6所示，所述螺旋凹槽7设有多条，并相应地设有多个排屑孔701，每条螺旋凹槽7之间间隔距离等于所述输出轴6的直径，将螺旋凹槽7设置为间隔的多条而非一整条是由于整条螺旋凹槽7由于延伸长度过长，容易导致铁屑粉尘中途某处挤压而阻断，尤其对于较小的顶尖2(输出轴6)；而螺旋凹槽7的分级排屑，则可以尽量避免这一缺陷，对于稍小的顶尖2和切削铁屑粉尘较少的工件时比较实用，而且分多条螺旋凹槽7布置，由于每条螺旋凹槽7的轴向长度较短，其凹槽扩大量也相应较小，正好适应少量铁屑粉尘的排除。

进一步地，如图3所示，所述螺旋凹槽7沿套筒4内壁轴线延伸所形成的圆锥状轮廓结构的锥角不大于β＝10度，以防止螺旋凹槽7的槽口随着延伸开得过大而影响强度，且在0到10度之间时，铁屑传送效果较好。

进一步地，所述螺旋凹槽7的螺旋角为35度到45度，该螺旋角直接关系到螺旋凹槽7的排渣性能，结合上述圆锥状结构的锥角不大于10度的参数设计该螺旋角的此范围，可将螺旋凹槽7的排屑消气作用发挥得更好。

进一步地，所述气缸3与检测气缸3压强的压力传感器10相连，所述压力传感器10与控制蜂鸣器12的PLC11相连，在压力传感器10检测到工作过程中压力变化时，蜂鸣器12报警提示工人检查装夹情况。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。