一种工件自动装夹定位的精密数控机床的制作方法

本发明涉及数控机床技术领域，特别涉及一种工件自动装夹定位的精密数控机床。

背景技术：

数控机床是数字控制机床(computernumericalcontrolmachinetools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床在加工过程中需要人工或者借助其他设备将工件装夹在数控机床的夹持端口中。

专利号为cn201820166849.x提供一种机床用零件装夹定位器，应用于机床，其包括固定基座、沉头转轴、主体臂、攻牙转轴和活动基座，所述固定基座固定于所述机床，所述主体臂包括定位端和调节端。所述主体臂的定位端通过所述沉头转轴和所述固定基座铰接，所述主体臂的调节端通过所述攻牙转轴和所述活动基座铰接，所述机床用零件装夹定位器还包括锁紧螺丝、定位杆固定块、定位杆和锁紧把手，所述定位杆包括固定杆和定位头，所述定位头可拆卸地连接于所述固定杆的一端，所述固定杆固定于所述定位杆固定块，所述定位杆固定块设置于所述活动基座的上侧。

专利号为cn201210499676.0提供一种用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构及方法，包括机械手装置、卡爪装置活塞固定装置和拉销，所述的卡爪装置包括卡爪、卡盘和气缸，所述的卡盘与卡爪相连，所述的气缸驱动卡盘运动，所述的卡爪与拉销配合，所述的机械手装置包括机械手支架、旋转气缸、取件卡盘和装件卡盘，所述的旋转气缸驱动装件卡盘与取件卡盘，所述的旋转气缸设于机械手支架上，所述的活塞固定装置包括拉杆、连接盘、止口胎、拉环，止口胎通过螺钉固定在连接盘上，拉杆穿过连接盘的中心孔与拉环连接。但是上述专利中只能够针对一种规格的工件沿既定的路线进行装夹定位，并不具有广泛适应性，且装夹效率低，安装于数控机床内部，维修和更换困难，装夹长度较长的工件时存在夹持时连接紧密性差，工件易晃动等问题，导致装夹精度低，上述专利中的装夹定位均需要人工辅助或其他设备进行辅助，并不能够实现自动化操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工件自动装夹定位的精密数控机床，将夹持装置和导向装置分开，各自构成独立的结构，则导向装置能够为任意线性的滑轨，工件以最短路径调整，快速定位，提高定位效率，降低定位能耗，且有利于导向装置和夹持装置4的维修和更换；且提高装夹定位的精度，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工件自动装夹定位的精密数控机床，包括机床床架、左向装夹端、右向装夹端、夹持装置、导向装置、红外感应器和接触式感应器，所述机床床架的左端设有左向装夹端，右端设有右向装夹端，所述左向装夹端和右向装夹端处安装有红外感应器，所述左向装夹端和右向装夹端之间安装有导向装置，所述导向装置上安装有夹持装置，所述夹持装置上安装有接触式感应器。

进一步地，所述导向装置包括顶板、底板、移动组件和下滑块，所述顶板的下端滑动连接有下滑块，所述下滑块与移动组件相连接，所述移动组件位于底板上。

进一步地，所述顶板采用绝缘材料压合而成的复合板，且复合板的边缘设有一层铜丝网。

进一步地，所述移动组件包括x向滑轨、y向滑轨、齿条、齿轮、驱动电机和端板，所述底板的两端边缘通过螺栓固定连接有x向滑轨，两条x向滑轨上滑动连接有两条y向滑轨，所述y向滑轨上滑动连接有端板，所述x向滑轨和y向滑轨的一侧均设有齿条，所述齿条与齿轮啮合连接，所述齿轮与驱动电机相连接。

进一步地，所述移动组件包括x向滑轨、y向滑轨齿条、齿轮、驱动电机和端板，所述底板的上表面通过螺栓固定连接有四条x向滑轨，每两条x向滑轨上滑动连接有一条y向滑轨，所述y向滑轨上滑动连接有端板，所述x向滑轨和y向滑轨的一侧均设有齿条，所述齿条与齿轮啮合连接，所述齿轮与驱动电机相连接。

进一步地，所述x向滑轨和y向滑轨连接处的驱动电机安装于y向滑轨的两端，y向滑轨和端板连接处的驱动电机安装于端板上。

进一步地，所述夹持装置包括夹持环、气缸组件、电机组件和上滑块，所述夹持环与气缸组件的顶端连接，所述气缸组件的下端连接有电机组件，所述电机组件焊接有上滑块。

进一步地，所述夹持环由两个半环形的磁铁链构成，所述磁铁链包括磁铁块、万向旋转接头、波纹管和电力线，相邻所述磁铁块之间通过万向旋转接头连接，且相邻磁铁块之间连接有波纹管，所述电力线依次穿过磁铁块和波纹管。

进一步地，所述接触式感应器位于夹持环中部，且接触式感应器、电机组件、气缸组件、驱动电机和红外感应器上均安装有信号发射器和信号接收器，信号发射器和信号接收器通过无线信号连接有plc控制器。

进一步地，所述下滑块和上滑块结构一致，所述下滑块包括磁芯、外框和衔接块，所述磁芯的外部固定连接有外框，所述外框通过螺栓固定连接衔接块，所述下滑块的衔接块与端板相互连接，所述下滑块和上滑块的磁芯相互吸引。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种工件自动装夹定位的精密数控机床，将夹持装置和导向装置分开，各自构成独立的结构，则导向装置能够根据导向需求更换为任意线性的滑轨，工件以最短路径调整，快速定位，提高定位效率，降低定位能耗，且有利于导向装置和夹持装置4的维修和更换；采用多块万向连接的磁铁块构成夹持环，受工件尺寸影响小，且利用磁性吸附与工件形成连接，夹持环和工件表面连接紧密，磁性吸附力能够根据电力线中通过电流强度灵活调节，避免工件在装夹定位的过程中晃动，提高装夹定位的精度。

附图说明

图1为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的整体结构图；

图2为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的夹持装置和导向装置连接图；

图3为本发明实施例一中的工件自动装夹定位的精密数控机床的导向装置结构图；

图4为本发明的图3中a处局部放大图；

图5为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的夹持装置结构图；

图6为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的夹持环结构图；

图7为本发明图6中b处局部放大图；

图8为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的电力线连接图；

图9为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的下滑块结构图；

图10为本发明实施例二中的工件自动装夹定位的精密数控机床的导向装置结构图；

图11为本发明的工件自动装夹定位的精密数控机床的装夹定位方法流程图。

图中：1、机床床架；2、左向装夹端；3、右向装夹端；4、夹持装置；41、夹持环；411、磁铁链；4111、磁铁块；4112、万向旋转接头；4113、波纹管；4114、电力线；42、气缸组件；43、上滑块；44、电机组件；5、导向装置；51、顶板；52、底板；53、移动组件；531、x向滑轨；532、y向滑轨；533、齿条；534、齿轮；535、驱动电机；536、端板；54、下滑块；541、磁芯；542、外框；543、衔接块；6、红外感应器；7、接触式感应器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参阅图1-2，一种工件自动装夹定位的精密数控机床，包括机床床架1、左向装夹端2、右向装夹端3、夹持装置4、导向装置5、红外感应器6和接触式感应器7，机床床架1的左端设有左向装夹端2，右端设有右向装夹端3，左向装夹端2和右向装夹端3处安装有红外感应器6，左向装夹端2和右向装夹端3之间安装有导向装置5，导向装置5上安装有夹持装置4，夹持装置4上安装有接触式感应器7，接触式感应器7位于夹持环41中部，且接触式感应器7、电机组件44、气缸组件42、驱动电机535和红外感应器6上均安装有信号发射器和信号接收器，信号发射器和信号接收器通过无线信号连接有plc控制器，导向装置5和夹持装置4之间、夹持装置4和工件之间均通过磁性吸附连接，连接灵活性高。

参阅图3-4，导向装置5包括顶板51、底板52、移动组件53和下滑块54，顶板51的下端滑动连接有下滑块54，下滑块54与移动组件53相连接，移动组件53位于底板52上；顶板51采用绝缘材料压合而成的复合板，且复合板的边缘设有一层铜丝网，铜丝网用于屏蔽磁芯541的磁力，避免磁场波及电机组件44或驱动电机535；移动组件53包括x向滑轨531、y向滑轨532、齿条533、齿轮534、驱动电机535和端板536，底板52的两端边缘通过螺栓固定连接有x向滑轨531，两条x向滑轨531上滑动连接有两条y向滑轨532，y向滑轨532上滑动连接有端板536，x向滑轨531和y向滑轨532的一侧均设有齿条533，齿条533与齿轮534啮合连接，齿轮534与驱动电机535相连接，驱动电机535带动齿轮534沿齿条533滚动，从而带动y向滑轨532的两端沿x向滑轨531移动，或者是端板536沿y向滑轨532移动，x向滑轨531或y向滑轨532也可更换为弧形滑轨，配合工件以最短路径调整，快速定位，提高定位效率，降低定位能耗，x向滑轨531和y向滑轨532连接处的驱动电机535安装于y向滑轨532的两端，y向滑轨532和端板536连接处的驱动电机535安装于端板536上，将夹持装置4和导向装置5分开，各自构成独立的结构，有利于导向装置5和夹持装置4的维修和更换。

参阅图5-8，夹持装置4包括夹持环41、气缸组件42、电机组件44和上滑块43，夹持环41与气缸组件42的顶端连接，气缸组件42的下端连接有电机组件44，电机组件44焊接有上滑块43；夹持环41由两个半环形的磁铁链411构成，磁铁链411包括磁铁块4111、万向旋转接头4112、波纹管4113和电力线4114，相邻磁铁块4111之间通过万向旋转接头4112连接，且相邻磁铁块4111之间连接有波纹管4113，电力线4114依次穿过磁铁块4111和波纹管4113，波纹管4113用于保护电力线4114，避免电力线4114多次折弯受损，采用多块万向连接的磁铁块4111构成夹持环41，受工件尺寸影响小，且利用磁性吸附与工件形成连接，夹持环41和工件表面连接紧密，磁性吸附力能够根据电力线4114中通过电流强度灵活调节，避免工件在装夹定位的过程中晃动，提高装夹定位的精度，磁芯541为磁石，本身具有磁性，磁铁块4111为电磁铁，通电之后具有磁性，断电之后不具有磁性。

参阅图9，下滑块54和上滑块43结构一致，下滑块54包括磁芯541、外框542和衔接块543，磁芯541的外部固定连接有外框542，外框542通过螺栓固定连接衔接块543，下滑块54的衔接块543与端板536相互连接，下滑块54和上滑块43的磁芯541相互吸引，下滑块54和上滑块43同时同向移动，将绝缘材料铺设在模具底层，而后放置一层剪裁成外框542端面形状的铜丝网，再利用绝缘材料覆盖铜丝网，挤压制成外框542，使得外框542具有绝缘屏蔽的功能。

参阅图11，为了更好的展现工件自动装夹定位的精密数控机床的装夹定位流程，本实施例现提出一种工件自动装夹定位的精密数控机床的装夹定位方法，包括以下步骤：

s101：工件放置于夹持环41上，夹持环41将工件夹持固定；其中接触式感应器7接收到工件接触后，通过信号发射器将信号发送至plc控制器，plc控制器立即发送电力线4114接通电源的指令，电力线4114接通电源后，磁铁链411受磁力吸引吸附在工件外表面，将工件夹持；电力线4114接通电源并夹持工件的过程需要3～4秒；

s102：驱动电机535运行并带动下滑块54沿x向滑轨531或y向滑轨532移动，从而带动下滑块54沿顶板51下表面滑动，上滑块43沿顶板51上表面移动，直至工件与左向夹持端或右向夹持端的端孔同轴；电机组件44带动工件旋转、气缸组件42带动工件升降，配合电机组件44和气缸组件42使用将工件定位，plc控制器和驱动电机535连接端安装有延时继电器，plc控制器在接收接触式感应器7发送的信号5秒后向驱动电机535发送指令，控制驱动电机535运行；

s103：将工件插入左向夹持端或右向夹持端的端孔中，完成工件的自动装夹定位；其中，红外感应器6感应到工件已经被夹持后通过信号发射器将信号传输至plc控制器，plc控制器向夹持装置4发送指令，断开电源并恢复原始位置，等待下一个工件。

实施例二

参阅图1-2，一种工件自动装夹定位的精密数控机床，包括机床床架1、左向装夹端2、右向装夹端3、夹持装置4、导向装置5、红外感应器6和接触式感应器7，机床床架1的左端设有左向装夹端2，右端设有右向装夹端3，左向装夹端2和右向装夹端3处安装有红外感应器6，左向装夹端2和右向装夹端3之间安装有导向装置5，导向装置5上安装有夹持装置4，夹持装置4上安装有接触式感应器7，接触式感应器7位于夹持环41中部，且接触式感应器7、电机组件44、气缸组件42、驱动电机535和红外感应器6上均安装有信号发射器和信号接收器，信号发射器和信号接收器通过无线信号连接有plc控制器，导向装置5和夹持装置4之间、夹持装置4和工件之间均通过磁性吸附连接，连接灵活性高。

参阅图10，导向装置5包括顶板51、底板52、移动组件53和下滑块54，顶板51的下端滑动连接有下滑块54，下滑块54与移动组件53相连接，移动组件53位于底板52上；顶板51采用绝缘材料压合而成的复合板，且复合板的边缘设有一层铜丝网，铜丝网用于屏蔽磁芯541的磁力，避免磁场波及电机组件44或驱动电机535；移动组件53包括x向滑轨531、y向滑轨532齿条533、齿轮534、驱动电机535和端板536，底板52的上表面通过螺栓固定连接有四条x向滑轨531，每两条x向滑轨531上滑动连接有一条y向滑轨532，y向滑轨532上滑动连接有端板536，x向滑轨531和y向滑轨532的一侧均设有齿条533，齿条533与齿轮534啮合连接，齿轮534与驱动电机535相连接，驱动电机535带动齿轮534沿齿条533滚动，从而带动y向滑轨532的两端沿x向滑轨531移动，或者是端板536沿y向滑轨532移动，x向滑轨531或y向滑轨532也可更换为弧形滑轨，配合工件以最短路径调整，快速定位，提高定位效率，降低定位能耗，x向滑轨531和y向滑轨532连接处的驱动电机535安装于y向滑轨532的两端，y向滑轨532和端板536连接处的驱动电机535安装于端板536上，将夹持装置4和导向装置5分开，各自构成独立的结构，有利于导向装置5和夹持装置4的维修和更换。

参阅图5-8，夹持装置4包括夹持环41、气缸组件42、电机组件44和上滑块43，夹持环41与气缸组件42的顶端连接，气缸组件42的下端连接有电机组件44，电机组件44焊接有上滑块43；夹持环41由两个半环形的磁铁链411构成，磁铁链411包括磁铁块4111、万向旋转接头4112、波纹管4113和电力线4114，相邻磁铁块4111之间通过万向旋转接头4112连接，且相邻磁铁块4111之间连接有波纹管4113，电力线4114依次穿过磁铁块4111和波纹管4113，波纹管4113用于保护电力线4114，避免电力线4114多次折弯受损，采用多块万向连接的磁铁块4111构成夹持环41，受工件尺寸影响小，且利用磁性吸附与工件形成连接，夹持环41和工件表面连接紧密，磁性吸附力能够根据电力线4114中通过电流强度灵活调节，避免工件在装夹定位的过程中晃动，提高装夹定位的精度，其中，磁芯541为磁石，本身具有磁性，磁铁块4111为电磁铁，通电之后具有磁性，断电之后不具有磁性。

参阅图9，下滑块54和上滑块43结构一致，下滑块54包括磁芯541、外框542和衔接块543，磁芯541的外部固定连接有外框542，外框542通过螺栓固定连接衔接块543，下滑块54的衔接块543与端板536相互连接，下滑块54和上滑块43的磁芯541相互吸引，下滑块54和上滑块43同时同向移动，将绝缘材料铺设在模具底层，而后放置一层剪裁成外框542端面形状的铜丝网，再利用绝缘材料覆盖铜丝网，挤压制成外框542，使得外框542具有绝缘屏蔽的功能。

参阅图11，为了更好的展现工件自动装夹定位的精密数控机床的装夹定位流程，本实施例现提出一种工件自动装夹定位的精密数控机床的装夹定位方法，包括以下步骤：

s101：工件放置于夹持环41上，夹持环41将工件夹持固定；其中接触式感应器7接收到工件接触后，通过信号发射器将信号发送至plc控制器，plc控制器立即发送电力线4114接通电源的指令，电力线4114接通电源后，磁铁链411受磁力吸引吸附在工件外表面，将工件夹持；电力线4114接通电源并夹持工件的过程需要3～4秒；

s102：驱动电机535运行并带动下滑块54沿x向滑轨531或y向滑轨532移动，从而带动下滑块54沿顶板51下表面滑动，上滑块43沿顶板51上表面移动，直至工件与左向夹持端或右向夹持端的端孔同轴；电机组件44带动工件旋转、气缸组件42带动工件升降，配合电机组件44和气缸组件42使用将工件定位，plc控制器和驱动电机535连接端安装有延时继电器，plc控制器在接收接触式感应器7发送的信号5秒后向驱动电机535发送指令，控制驱动电机535运行；

s103：将工件插入左向夹持端或右向夹持端的端孔中，完成工件的自动装夹定位；其中，红外感应器6感应到工件已经被夹持后通过信号发射器将信号传输至plc控制器，plc控制器向夹持装置4发送指令，断开电源并恢复原始位置，等待下一个工件，实现自动化操作，能够通过安装多个夹持装置4实现多工件装夹定位，装夹长度较长的工件时，可选用实施例二中的移动组件53，并增设多个夹持装置4，将工件的两端和中部均夹持住，进而避免工件晃动。

综上所述：本发明提出的一种工件自动装夹定位的精密数控机床，将夹持装置4和导向装置5分开，各自构成独立的结构，则导向装置5能够根据导向需求更换为任意线性的滑轨，工件以最短路径调整，快速定位，提高定位效率，降低定位能耗，且有利于导向装置5和夹持装置4的维修和更换；采用多块万向连接的磁铁块4111构成夹持环41，受工件尺寸影响小，且利用磁性吸附与工件形成连接，夹持环41和工件表面连接紧密，磁性吸附力能够根据电力线4114中通过电流强度灵活调节，避免工件在装夹定位的过程中晃动，提高装夹定位的精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。