一种自动化机床芯轴夹具的制作方法

本发明涉及车床夹具技术领域，尤其涉及一种自动化机床芯轴夹具。

背景技术：

夹具作为机床加工的重要组成部分，对工件加工精度和生产效率有着重要的影响。而近年来，我国对机床的需求与日俱增，进口和消费数量均是世界第一，提高机床的加工精度和生产效率，对国家工业发展过程具有重要的意义。所以传统的夹具已经无法满足生产，各种自动化夹具应运而生。目前，我国的夹具技术相对于国外较落后，低端产品精度低不够可靠。中高端依赖进口，价格昂贵。

芯轴夹具是一款安装在车床主轴上，针对夹持工件内孔设计的夹具。目前主流的芯轴夹具为弹性夹头与锥面配合，采用手动螺纹拧紧，不能与数控机床配合自动夹紧或松开工件，因此操作耗时较长，且精度较低。另外，当加工不同尺寸大小的工件时，也只能依靠手动更换弹性涨套，无法实现自动化连续生产。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动化机床芯轴夹具，实现自动更换弹性涨套和限位块。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种自动化机床芯轴夹具，包括夹具本体、机械手及弹性涨套，所述夹具本体包括基座、活塞、涨套环及限位块，所述基座设有锥形撑开部，所述弹性涨套具有锥形内孔，所述弹性涨套套设于所述锥形撑开部并且所述锥形内孔与所述锥形撑开部相配合使得所述弹性涨套沿所述夹具本体下移时被扩撑或上移时被收缩，所述基座设有基座内孔，所述活塞可滑动设于所述基座内孔，所述活塞的下部用于与机床主轴连接；所述涨套环与所述活塞的上部固定连接，且所述涨套环套设于弹性涨套并与所述弹性涨套可拆卸连接；所述限位块的上部套设于所述弹性涨套，所述限位块的下部套设于所述基座并与所述基座可拆卸连接。

进一步地，所述涨套环的内周壁设有径向突出的钩齿，所述弹性涨套设有涨套环槽，所述钩齿可嵌入所述涨套环槽内。

进一步地，所述钩齿设有若干个，若干个所述钩齿沿所述涨套环的内周壁周向间隔设置。

进一步地，所述弹性涨套包括钢件及弹性件，所述钢件的下端向下突出于所述弹性件形成卡钩，所述卡钩与所述钢件之间形成所述涨套环槽。

进一步地，所述钢件的上端外壁设有用于与所述机械手的手指相适配的卡槽。

进一步地，所述自动化机床芯轴夹具还包括钢珠、弹性元件及第一紧固件，所述限位块为具有凸字形内孔和阶梯外环的凸台结构，所述限位块的阶梯外环沿径向方向设有与所述凸字形内孔相通的限位孔，所述限位块的下部套设于所述基座的上部，所述基座上部的外壁设有圆弧槽，所述限位孔与所述圆弧槽对应设置，所述钢珠设于所述限位孔内并能够与圆弧槽抵触，所述弹性元件设于所述限位孔内，并通过所述第一紧固件挤推所述钢珠以使所述钢珠可嵌入所述圆弧槽。

进一步地，所述限位块的下端面与所述基座的端面抵触。

进一步地，所述夹具本体还包括转接套，所述活塞的底端向下突出形成凸柱，所述转接套上部套设于所述凸柱，所述转接套下部用于与所述机床主轴连接。

进一步地，所述涨套环通过第二紧固件与所述活塞的上部固定连接。

进一步地，所述夹具本体还包括法兰座，所述基座通过第三紧固件与所述法兰座固定连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的自动化机床芯轴夹具采用活塞式结构，与机床主轴相连接，加工前后可自动控制夹紧或松开工件，无需手动操作，降低工人劳动强度，提高夹持工件的精度；配合机械手实现不同直径尺寸的弹性涨套和限位块的快速自动更换，实现无人自动化连续加工，大幅度缩短了加工时间，节约了产品的生产成本，极大提升生产效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种自动化机床芯轴夹具的剖视图；

图2为本发明提供的一种自动化机床芯轴夹具的弹性涨套的示意图；

图3为图2的弹性涨套的剖视图；

图4为本发明提供的一种自动化机床芯轴夹具的涨套环的示意图；

图5为本发明提供的一种自动化机床芯轴夹具的限位块的示意图；

图6为图5中的限位块的剖视图；

图7为本发明提供的一种自动化机床芯轴夹具的基座的示意图。

图中：1、夹具本体；11、基座；110、锥形撑开部；111、圆弧槽；12、涨套环；121、钩齿；13、限位块；14、活塞；15、盖板；16、转接套；17、法兰座；2、弹性涨套；21、弹性件；22、钢件；23、卡槽；24、卡钩；25、涨套环槽；26、锥形内孔；3、钢珠；4、弹性元件；5、第一紧固件；6、第二紧固件；7、第三紧固件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一个”、“另一个”等用于区分相似的元件，这些术语以及其它类似术语不旨在限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在各附图中，相同或相应的元件采用相应的附图标记(例如，以“1xx”和“2xx”标识的元件结构相同、功能类似)。

如图1-7所示，为本发明提供的一种自动化机床芯轴夹具，该自动化机床芯轴夹具用于夹持待加工工件，其中，该自动化机床芯轴夹具包括夹具本体1、机械手及弹性涨套2，所述夹具本体1包括基座11、活塞14、涨套环12及限位块13，所述基座11设有锥形撑开部110，所述弹性涨套2具有锥形内孔26，所述弹性涨套2套设于所述锥形撑开部110并且所述锥形内孔26与所述锥形撑开部110相配合使得所述弹性涨套2沿所述夹具本体1下移时被扩撑或上移时被收缩，所述基座11设有基座11内孔，所述活塞14可滑动设于所述基座11内孔，所述活塞14的下部用于与机床主轴连接；所述涨套环12与所述活塞14的上部固定连接，且所述涨套环12套设于弹性涨套2并与所述弹性涨套2可拆卸连接；所述限位块13的上部套设于所述弹性涨套2，所述限位块13的下部套设于所述基座11并与所述基座11可拆卸连接。

本实施例的自动化机床芯轴夹具的工作原理是：夹具装配上机床之后，活塞14与机床主轴相连，当需要夹紧待加工工件时，机床主轴带动活塞14向下移动，与活塞14连接的涨套环12将弹性涨套2沿基座11的锥面向下压使得弹性涨套2向外扩撑，弹性涨套2整体外径增大，从而可夹紧待加工工件；当需要松开待加工工件时，机床主轴带动活塞14向上移动，涨套环12放松对弹性涨套2的压力，使得弹性涨套2向内收缩，弹性涨套2整体外径减小，从而可松开待加工工件，依上述工作原理夹紧和松开待加工工件。

另外，当需加工其他不同直径大小的工件时，由于弹性涨套2与涨套环12可拆卸连接，因此可更换不同直径大小的弹性涨套2，具体操作是：由机械手取下加工完成的工件，移动回夹具本体1，机械手夹住弹性涨套2并取下弹性涨套2，随后机械手抓取其他直径大小的涨套安装回夹具本体1，由此实现弹性涨套2的快速自动更换。由于对应不同大小的工件和弹性涨套2，也需更换相适应的限位块13，由于限位块13与基座11为可拆卸连接，因此可利用机械手直接向外取下限位块13，随后机械手抓取其他尺寸大小的限位块13安装回夹具本体1，由此实现限位块13的快速自动更换。

本发明的自动化机床芯轴夹具应用于数控机床，其采用活塞14式结构，与数控机床相连接，加工前后可自动控制夹紧或松开工件，无需手动操作，降低工人劳动强度，提高夹持工件的精度；配合机械手实现不同直径尺寸的弹性涨套2和限位块13的快速自动更换，实现无人自动化连续加工，大幅度缩短了加工时间，节约了产品的生产成本，极大提升生产效率。

作为优选的实施方式，所述涨套环12的内周壁设有径向突出的钩齿121，所述弹性涨套2设有涨套环槽25，所述钩齿121可嵌入所述涨套环槽25内。具体地，所述钩齿121设有多个，多个所述钩齿121沿所述涨套环12的内周壁周向间隔设置，本实施例优选设有六个形状相同的钩齿121。

在上述结构基础，当需加工其他不同直径大小的工件时，机械手取下加工完成的工件，移动回夹具本体1，机械手夹住弹性涨套2，并旋转30°，错开弹性涨套2与涨套环12，使钩齿121与涨套环槽25脱离，取下弹性涨套2，随后机械手抓取其他直径大小的涨套安装回夹具本体1，先将弹性涨套2套在基座11的锥形撑开部110上，下压弹性涨套2使得涨套环槽25低于钩齿121，机械手夹住弹性涨套2旋转30°，放松压力，弹性涨套2的涨套环槽25与涨套环12的钩齿121相钩，由此完成弹性涨套2的快速自动更换。本实施例的弹性涨套2和涨套环12之间采用齿槽结构进行配合，以及弹性涨套2与基座11采用锥面的形式配合，并且配合机械手一同使用，实现了不同直径尺寸的弹性涨套2的快速自动更换，实现无人化连续加工，大幅度缩短了加工时间，节约了产品的生产成本，提高生产效益。

作为优选的实施方式，弹性涨套2包括钢件22及弹性件21，弹性件21优选为橡胶体，所述钢件22的下端向下突出于所述弹性件21形成卡钩24，所述卡钩24与所述钢件22之间形成所述涨套环槽25。钢件22和弹性件21组合形成有锥形内孔26，该锥形内孔26上窄下宽；钢件22的数量与弹性件21的数量相同且间隔设置，本实施例通过弹性件21和钢件22粘合连接为一体，构成外周可扩撑收缩的弹性涨套2，其中通过活塞14的上推下移实现弹性涨套2的扩撑收缩。

具体地，所述钢件22的上端外壁设有用于与所述机械手的手指相适配的卡槽23。通过在钢件22上加工出卡槽23，使机械手夹取弹性涨套2更稳定可靠，其与传统夹具相比，有着更高的夹持精度和更大的夹持范围，且形变均匀，夹持稳定。

作为优选的实施方式，所述自动化机床芯轴夹具还包括钢珠3、弹性元件4及第一紧固件5，所述限位块13为具有凸字形内孔和阶梯外环的凸台结构，所述限位块13的阶梯外环沿径向方向设有与所述凸字形内孔相通的限位孔，所述限位块13的下部套设于所述基座11的上部，所述基座11上部的外壁设有圆弧槽111，所述限位孔与所述圆弧槽111对应设置，所述钢珠3设于所述限位孔内并能够与圆弧槽111抵触，所述弹性元件4设于所述限位孔内，并通过所述第一紧固件5挤推所述钢珠3以使所述钢珠3可嵌入所述圆弧槽111。

在上述基础，通过在基座11外圆加工有圆弧槽111，限位块13中的钢珠3通过第一紧固件5挤推弹性元件4，使得限位块13中的钢珠3的在弹性元件4的压力下嵌入圆弧槽111中。当需要更换不同直径大小的限位块13时，机械手首先夹住限位块13的外圆，夹紧之后直接向外取下限位块13，钢珠3在向外的拉力中与圆弧槽111脱离，随后机械手抓取其他尺寸大小的限位块13，直接向下压入，再通过第一紧固件5的挤压，使钢珠3嵌入圆弧槽111中，从而完成限位块13的快速自动更换。弹性元件4优选为弹簧，第一紧固件5优选为螺钉。本实施例的限位块13采用了螺钉、弹簧、钢珠3的固定结构，配合基座11上的圆弧槽111，既能起到固定作用，又能方便机械手快速取下并安装其他尺寸的限位块13，进一步配合弹性涨套2的快速更换，实现自动化生产，保证工件的加工质量。

具体地，所述限位块13的下端面与所述基座11的端面抵触。通过使限位块13的下端面与基座11端面配合，可实现完成限位块13的快速定位和固定。

作为优选的实施方式，所述夹具本体1还包括转接套16，所述活塞14的底端向下突出形成凸柱，所述转接套16上部套设于所述凸柱，所述转接套16下部用于与所述机床主轴连接。活塞14通过转接套16与机床主轴相连，当需要夹紧工件时，机床主轴向下拉动转接套16，由此带动活塞14向下移动，与活塞14通过螺钉连接的涨套环12将弹性涨套2沿基座11的锥面向下压，弹性涨套2的弹性件21均匀涨开，弹性涨套2整体外径增大，撑工件内孔以完成夹紧工件。当需要松开工件时，机床主轴向上推动转接套16，使得活塞14上移，涨套环12放松对弹性涨套2的压力，弹性涨套2收缩，整体外径减小，松开夹持的待加工工件。

具体地，所述涨套环12通过第二紧固件6与所述活塞14的上部固定连接。其中，第二紧固件6优选为螺钉，当然，第二紧固件6还可以是其他紧固部件，比如螺栓或销。

作为优选的实施方式，所述夹具本体1还包括法兰座17，所述基座11通过第三紧固件7与所述法兰座17固定连接。其中，第三紧固件7优选为螺钉，当然，第三紧固件7还可以是其他紧固部件，比如螺栓或销。

另外，本实施例的基座11底部安装有盖板15，盖板15通过螺钉固定在基座11上。

本发明的自动化机床芯轴夹具，其主要应用于数控机床，配合机械手实现无人自动化连续加工，极大提升生产效率。

其主要创新点包括：

1.采用活塞14式结构，与数控机床相连接，加工前后可自动控制夹紧或松开工件，无需手动操作，降低工人劳动强度，提高夹持工件的精度。

2.由数量相同的钢件22和弹性件21结合而成的弹性涨套2，在钢件22上加工出卡槽23，使机械手夹取弹性涨套2更稳定可靠，其与传统夹具相比，有着更高的夹持精度和更大的夹持范围，且形变均匀，夹持稳定。

3.弹性涨套2和涨套环12之间采用齿槽结构进行配合，与基座11采用锥面的形式配合，与机械手一同使用，实现了不同直径尺寸的弹性涨套2的快速自动更换，无人化连续加工大幅缩短了加工时间，节约了产品的生产成本，提高生产效益。

4.夹持工件时对工件进行定位的限位块13，采用了螺钉、弹簧、钢珠3的固定结构，配合基座11上的圆弧槽111，既能起到固定作用，又能方便机械手快速取下并安装其他尺寸的限位块13，进一步配合弹性涨套2的快换，实现自动化生产，保证工件的加工质量。

与现有的芯轴夹具相比，本发明在加工精度和加工效率上有着显著的提升，对工厂实现无人自动化生产有着重要的作用，核心部件的快速自动更换和加工工件的自动夹紧放松可以极大的节约加工时间，节省生产成本，提高经济效益，适应更大范围、更多样化的加工需求，一改往日传统芯轴夹具费时费力的形象。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。