一种防夹手的车削小零件的装夹装置的制作方法

本实用新型属于数控机床附件技术领域，尤其涉及一种防夹手的车削小零件的装夹装置。

背景技术：

数控机床的自动化程度相对较高，为了实现快速装夹的目的，其配套的尾架通常采用气动或液动驱动。但是，该类机床不一定配套自动上料机构，比如单板机型的简易数控车床使用尾架顶针夹紧工件，顶紧工件前需要操作工用手握住工件，对于直径较大的零件和细长轴类零件手工上料不难，操作也很安全。若零件直径和长度相对较小，手握处与被顶部位靠近，操作工一旦疏忽大意或疲劳时易发生手指被夹的恶性事故，给公司和个人带来损失和伤害。此安全事故历年来已经发生多次，各车间也对此进行了防范，但基本上都是以加强培训为主，要求员工提高注意力，但效果一直不算好，因为是人就会有疏忽。因此，需要制定一个针对车削小零件的新装夹方案，减少人的影响因素，降低安全风险。

本公司针对上述风险陆续进行了改进，并实现了一定的应用，如下所述两份专利文件记载：

专利号为cn207255270u的专利文件中提供一种气动尾架防错装置，其具体公开了通过光电开关接到信号后，电磁阀关闭，阻断气体进入尾架气缸，即制止气动尾架的顶出动作，保证操作人员安全，以及设备安全的气动尾架防错装置。从应用来看，光电装置特别是光栅的成本较高，光电元件受机床振动易偏离控制点且易损坏，控制效果也易失效。光电元件是易损件，维护成本较高。

专利号为cn108941631a的专利文件中提供一种防夹手的车床机动尾座，其具体公开了由机动尾座、气动控制系统和弹性顶尖组成的防夹手尾座。采用分步顶紧结构，先由外套的球头端初接触工件，初接触时弹簧轴向受力仅有1～2n，而且弹簧留有18～22mm的压缩量，若外套的球头端压到手指也较轻。第二步在初接触工件后正式施压工件。从目前的应用效果来看，防夹手的安全效果还不错。因采用分步夹紧装置，延迟了夹紧工件的时间，某种程度上影响了加工效率；同时改造机床也有一定的成本，另外，压缩弹簧不停地被压缩，也易失效。总之，此专利也不能从根本上杜绝顶针夹手指的风险。

技术实现要素：

为解决现有技术的气动尾架存在操作工手指有被夹风险的问题，本实用新型提供一种防夹手的车削小零件的装夹装置，该装夹装置结构简单、制作容易、使用安全、能从根本上杜绝夹手指的风险。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下，一种防夹手的车削小零件的装夹装置，包括气动尾架、气动控制系统和气枪，所述气动尾架包括尾架、气缸和顶针，所述顶针通过滑动设置在尾架内的连接轴与气缸的活塞杆连接，车床主轴上固定设置有夹具，所述车床主轴、夹具和顶针依次同轴设置；

所述气动控制系统包括第一换向阀，所述第一换向阀用于控制活塞杆靠近或远离夹具运动，所述第一换向阀和气缸之间连接有单向节流阀，所述气枪通过第二换向阀与第一换向阀连接，所述气缸上连接有压力继电器，所述压力继电器与第二换向阀电连接。

作为优选，车床上固定设置有固定架，所述气枪固定设置在固定架上。气枪可卡接在固定架上，便于气枪的放置，提高该装夹装置工作环境的整齐度，便于现场操作，提高操作安全性。

作为优选，所述气枪选用蛇形金属软管。气枪是形状可调的蛇形金属软管，具有适度的刚性和柔性；每次更换待加工的工件之前，可手动弯曲金属软管，调整吹气位置和吹气角度，使喷气枪直吹工件，便于气枪吹气方向的控制与调节，达到以气流初定位工件的最佳效果。

作为优选，所述气缸包括位于活塞两侧的第一活塞腔和第二活塞腔，当所述活塞向第一活塞腔运动时，所述活塞杆靠近夹具运动；所述第一换向阀选用二位四通手动换向阀，所述第一换向阀的工作口a与第一活塞腔连通，所述第一换向阀的工作口b与第二活塞腔连通，所述第一换向阀的进气口t与压缩空气连通，所述第一换向阀的出气口p与大气连通，所述单向节流阀和第二换向阀分别与第一换向阀的工作口b连通。

进一步地，所述第二换向阀选用二位三通电磁换向阀，所述第二换向阀的工作口a与气枪连通，所述第二换向阀的进气口t与第一换向阀的工作口b连通。

有益效果：本实用新型的防夹手的车削小零件的装夹装置，压缩空气同时经第一换向阀的工作口b兵分两路：一路：经第二换向阀进入气枪，此时右手拿起气枪用压缩气体直吹工件，使工件实现初定位后，左手松开；另一路：经单向节流阀进入气缸的第二活塞腔，推动活塞向第一活塞腔运动，同时活塞杆带动顶针靠近夹具运动，直至顶针顶紧工件。因为单向节流阀的作用，限制了活塞杆的移动速度，使顶针夹紧工件的时间比气枪直吹工件延时2～3秒，此时左手已松开脱离了工件，实现了先初定位工件，松开左手后，顶针再夹紧工件的顺序动作的目标，能彻底杜绝顶针夹手指的风险；且该装夹装置结构简单、不需改造机床制作容易、成本低，以及使用安全便捷。

附图说明

图1是本实用新型防夹手的车削小零件的装夹装置的结构示意图；

图2是本实用新型防夹手的车削小零件的装夹装置的气动控制系统原理示意图；

图3是本实用新型防夹手的车削小零件的装夹装置的气枪工作状态示意图；

图3中箭头方向表示喷压气流方向；

图中：11、尾架，12、气缸，121、活塞，122、第一活塞腔，123、第二活塞腔，124、活塞杆，13、顶针，14、连接轴，21、第一换向阀，22、第二换向阀，23、压力继电器，24、单向节流阀，31、气枪，32、固定架，4、车床主轴，5、夹具，6、法兰盘，7、工件；o点为夹具的支点，g点为工件的重心。

具体实施方式

实施例

如图1～3所示，一种防夹手的车削小零件的装夹装置，包括气动尾架、气动控制系统和气枪31，所述气动尾架包括尾架11、气缸12和顶针13，尾架11固定设置在车床机座上，气缸12通过紧固件安装在尾架11上，所述顶针13通过滑动设置在尾架11内的连接轴14与气缸12的活塞杆124连接，车床主轴4上通过法兰盘6固定设置有夹具5，所述车床主轴4、夹具5和顶针13依次同轴设置，夹具5与顶针13顶紧位置时的顶紧端的间距等于工件7的宽度；所述气缸12包括位于活塞121两侧的第一活塞腔122和第二活塞腔123，当所述活塞121向第一活塞腔122运动时，所述活塞杆124靠近夹具5运动；

如图2所示，所述气动控制系统包括第一换向阀21，所述第一换向阀21用于控制活塞杆124靠近或远离夹具5运动，所述第一换向阀21和气缸12之间连接有单向节流阀24，所述气枪31通过第二换向阀22与第一换向阀21连接，所述气缸12上连接有压力继电器23，所述压力继电器23与第二换向阀22电连接；具体地，所述第一换向阀21选用二位四通手动换向阀，所述第一换向阀21固定设置在尾架11上，所述第一换向阀21的工作口a与第一活塞腔122连通，所述第一换向阀21的工作口b与第二活塞腔123连通，所述第一换向阀21的进气口t与压缩空气连通，所述第一换向阀21的出气口p与大气连通，所述单向节流阀24和第二换向阀22分别与第一换向阀21的工作口b连通；所述第二换向阀22选用二位三通电磁换向阀，所述第二换向阀22的工作口a与气枪31连通，所述第二换向阀22的进气口t与第一换向阀21的工作口b连通。

如图1所示，为了便于控制与调节气枪31吹气的方向，所述气枪31选用蛇形金属软管；为了便于气枪31的放置，车床上固定设置有固定架32，所述气枪31固定设置在固定架32上，气枪31可卡接在固定架32上，通过弯曲气枪31调整气枪31的吹气方向即可，提高该装夹装置工作环境的整齐度，便于现场操作，提高操作安全性。

如图3所示，本实施例待装夹的工件7以差速器锥齿轮为例，按杠杆原理，支点在齿形夹具5的下方，重心在工件7的中心，如果工件7装入夹具5，手松开后，工件7会以支点为支撑向下翻转而掉落。如图3所示，o点为夹具的支点，g点为工件7的重心，箭头方向表示喷压气流方向，根据力臂原理喷压气流应在工件7的右上方直吹，能达到最佳夹紧工件7的效果。

工作原理如下：

1、上料过程：

①预先根据待装夹的工件7弯曲气枪31调整其喷气的方向，如图1和图3所示；

②清理夹具5上的铁屑等杂物后，左手拿工件7，装入夹具5上；

③右手向左推第一换向阀21，第一换向阀21的左位接通压缩空气，压缩空气同时经第一换向阀21的工作口b兵分两路：一路：经第二换向阀22进入气枪31，气枪31用压缩空气直吹工件7的右上方，使工件7实现初定位后，再左手松开；另一路：经单向节流阀24进入气缸12的第二活塞腔123，推动活塞121向第一活塞腔122运动，同时活塞杆124带动顶针13靠近夹具5运动，直至顶针13顶紧工件7。因为单向节流阀24的作用，限制了活塞杆124的移动速度，使顶针13夹紧工件7的时间比气枪31直吹工件7延时2～3秒(当然通过调节单向节流阀24的开口可控制该延时时长)，此时左手已松开脱离了工件7，实现了首先初定位工件7，松开左手后，顶针13再夹紧工件7的顺序动作的目标，能彻底杜绝顶针13夹手指的风险；

2、加工过程：

④左手按下车床主轴4启动开关，车床主轴4开始旋转，车削工件7。此时气缸12的第二活塞腔123的压力升高到压力继电器23起作用，压力继电器23控制第二换向阀22通电开始换向，第二电磁阀控制气枪31停止喷气；

3、卸料过程：

⑤待加工完毕，车床主轴4停转。左手按住工件7，右手向右推第一换向阀21，第一换向阀21的右位接通压缩空气，压缩空气经第一换向阀21的工作口a进入气缸12的第一活塞腔122，推动活塞121向第二活塞腔123运动，同时活塞杆124带动顶针13远离夹具5运动，退回原位，气缸12的第二活塞腔123经单向节流阀24从第一换向阀21的出气口p直通大气。此时，左手可卸下工件7，完成工件7的加工。再重复步骤②～⑤加工完成一批工件7。