数控机床用自动化磨削夹具的制作方法

本发明涉及数控机械加工用辅助配件技术领域，详细讲是一种结构简单、自动化程度高，使用方便，定位和重复定位精度高，降低劳动强度，生产效率高的数控机床用自动化磨削夹具。

背景技术：

目前，工件的磨削或者开槽通常是采用手工夹紧靠近砂轮而实现的。磨削过程中需要经过多次反复测量，以确保加工要求。这种方法不但加大了工作人员的劳动强度，而且磨削过程中的磨削量需要依靠工作人员的经验来判定，从而降低了装夹定位和反复定位精度，多个工件尺寸一致性难以保持，并且降低了加工效率。

另一方面，在中国制造业转型升级制约的当下，夹具作为机加工三大工艺之一，被放在了很重要的位置。然而虽然磨削设备的数控化特别是进给轴方面已非常完善，但是与之配套的夹具却徘徊不前，仍需要工人单件夹紧，调整工件定位，费时费力，更因人而异导致加工误差。因此夹具的自动化和精度成为当前难以克服的主要难题，特别是对于多件需要进行对称的双面进行磨削加工的工件，劳动力浪费严重。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、自动化程度高，使用方便，定位和重复定位精度高，降低劳动强度，生产效率高的数控机床用自动化磨削夹具。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种数控机床用自动化磨削夹具，设有安装板，其特征在于安装板上设有回转气缸，回转气缸的转盘上设有模具装夹座，模具装夹座上设有定位模具，定位模具上设有工件嵌入槽；回转气缸后侧的安装板上设有基准定位滑道，基准定位滑道上设有定位滑块，定位滑块上设有可与模具装夹座后侧面贴紧配合或分开的基准定位块，安装板上设有基准定位气缸，基准定位气缸的活塞杆与定位滑块相连，用于带动定位滑块在基准定位滑道上左右滑动；安装板上设有检测避让气缸，检测避让气缸的活塞杆上设有检测定位气缸，检测定位气缸的活塞杆上设有位移检测架，位移检测架上设有与定位模具相配合的用于检测待加工工件位置的位移检测装置；模具装夹座后侧的安装板上设有夹钳，夹钳的钳头位于工件嵌入槽上方、其上设有工件压头，安装板上设有支撑架，支撑架上设有夹钳驱动气缸，夹钳驱动气缸的活塞杆与夹钳的钳柄铰接。

本发明中所述的位移检测装置的结构是：设有U型位移传感架，U型位移传感架的两个侧臂一前一后的设置在位移检测架，U型位移传感架的前侧臂上设有与工件嵌入槽相匹配的直线位移传感器，U型位移传感架的后侧臂下部内经直线轴承安装有与直线位移传感器的检测杆平行的标准滑轴，U型位移传感架的后侧臂前侧的直线轴上设有检测板连接块，直线位移传感器的检测杆贴靠在检测板连接块前侧，U型位移传感架的后侧臂上设有与检测板连接块相对的推力轴孔，检测板连接块上设有与直线位移传感器的检测杆平行的、插入推力轴孔内的推力轴，推力轴的后端设有弹簧座，推力轴孔前端部的U型位移传感架上设有弹簧封盖板，弹簧封盖板与弹簧座间设有推力压簧；检测板连接块上设有与定位模具相配合位移检测推板。U型位移传感架带动直线位移传感器向前移动，当位移检测推板与定位模具上固定的待加工工件触碰时，位移检测推板在推力压簧提供的弹力下将待加工工件推向工件嵌入槽的后侧、直至待加工工件与工件嵌入槽的后部完全贴合定位，此时位移检测推板推动直线位移传感器的检测杆向后压动，U型位移传感架的后侧臂贴靠在模具装夹座上时，根据直线位移传感器测得的数据即可确定待加工工件的精确位置。

本发明中所述的U型位移传感架的后侧臂上侧设有检测板滑槽，位移检测推板可前后滑动的设在检测板滑槽内。检测板滑槽的底面可以对位移检测推板起到托持作用，避免由于自身重力而发生弹性形变，提高检测精度。

本发明中所述的定位模具的结构是：设有连接座，连接座上设有（用于安装待加工工件的）矩形定位板，定位板上纵向均布有（一排上方敞开的）工件嵌入槽，定位板前后两侧设有加工口。待加工工件装入工件嵌入槽后，其待加工部位露出加工口。

本发明中所述的安装板上设有左右驱动滑道，左右驱动滑道上设有左右驱动滑座，检测定位气缸设在左右驱动滑座上。起到左右导向作用。

本发明中所述的检测避让气缸的活塞杆上设有气缸架，气缸架上并列设有至少两个检测定位气缸，检测定位气缸的活塞杆上设有位移检测架，可以增强装置的稳定性，检测更精准。

本发明中所述的位移检测架上设有与定位模具上的工件嵌入槽相匹配的位移传感器。每个位移传感器与一个工件嵌入槽相对应。

本发明在使用时，将安装板固定在数控机床上，将本发明的动力部件与动力源相连，将位移传感器和动力源控制部件与PLC或上位机连接通信。将待加工的工件放入工件嵌入槽后，PLC或上位机控制动力源带动基准定位气缸工作，将基准定位块移动至模具装夹座后侧面、与其贴紧，将模具装夹座固定；检测避让气缸带动位移传感器左右移动，使位移传感器的检测头与定位模具前侧的工件加工口相对，检测定位气缸带动位移传感器前后移动，使位移传感器的检测头顶靠在待加工工件露出工件加工口的部分上，检测待加工部位位置的同时，定位待加工工件在工件嵌入槽内的位置；夹钳驱动气缸带动夹钳工作，使工件压头压紧在待加工工件的上侧，待加工工件在位移传感器、工件嵌入槽和夹钳的配合下实现精装定位。磨削工具启动，对待加工工件进行精准的磨削加工。当待加工工件的一侧加工完成后，夹钳复位、工件压头与待加工工件分离，基准定位块复位、移动至模具装夹座左右两侧，回转气缸启动，带动模具装夹座旋转180°后，重复上述操作，可以实现工件的双面加工。本发明具有自动夹紧、自动换向及自动检测功能，实现了多个工件的同时定位和翻转，确保定位和重复定位精度，配合数控磨削流水线，可实现工件的自动磨削，降低了操作者的劳动强度，提高了生产效率。位移传感器能微米级检测单个工件的数据及各工件间的微小差异，通过与PLC或上位机通信，设定加工参数，按照切削量由小到大逐个精加工工件，保证了加工质量和精度，保证了多个工件精度的一致性。这一夹具的实现完美解决了精度要求，降低了对数控机床的要求，更为智能化加工提供了依据。本发明具有结构简单、自动化程度高，使用方便，加工精度高，降低劳动强度，生产效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1的A处局放大图。

图3是本发明中位移检测装置的结构示意图。

图4是本发明中位移检测装置的立体结构示意图。

具体实施方式

如图所示的数控机床用自动化磨削夹具，设有安装板5，安装板5上的中部设有180°回转气缸15，回转气缸15的转盘上设有模具装夹座12，模具装夹座12上设有定位模具，定位模具上设有工件嵌入槽14；所述的定位模具的结构是：设有连接座13，连接座13上设有用于安装待加工工件的矩形的定位板18，定位板18上纵向均匀加工有一排上方敞开的工件嵌入槽14，定位板18前后两侧设有加工口，从图2中可以看出，定位板18被工件嵌入槽和加工口分割成一段段的挡条；待加工工件装入工件嵌入槽14后，其待加工部位露出加工口。如图所示的定位模具为超硬菱形机夹刀片17的定位模具，矩形的定位板上的工件嵌入槽整体呈与超硬菱形机夹刀片17的外形相配合的菱形槽，菱形槽前后两个角处的定位板上设有加工口，超硬菱形机夹刀片17的前后两个待加工角露出加工口；连接座13用于与模具装夹座的活动连接，更换不同的定位模具，可加工多种不同形状的工件。回转气缸15后侧的安装板5上设有基准定位滑道3，基准定位滑道3上设有左右两个定位滑块，左右两个定位滑块上分别设有与模具装夹座可相对移动的左右两个基准定位块4，两个定位滑块在基准定位滑道上滑动、可使左右两个基准定位块4的前侧面与模具装夹座后侧面（回转气缸旋转180度后，模具装夹座的前侧面变为后前侧、后侧面变为前侧面）贴紧配合或分开。安装板5上对称设有左右两个基准定位气缸6，左右两个基准定位气缸6的活塞杆分别与左右两个定位滑块相连，用于带动两个定位滑块在基准定位滑道上左右滑动，完成两个基准定位块的前侧面与模具装夹座后侧面的贴紧和分离；从图中可以看出，左右两个基准定位气缸6可以推动两个定位滑块带动左右两个基准定位块滑动至模具装夹座的后侧、也可以将其拉至模具装夹座的左右两侧，避免妨碍回转气缸带动模具装夹座转动。模具装夹座12左右两侧的安装板上分别设有检测避让气缸9，检测避让气缸9的活塞杆上设有检测定位气缸8，检测定位气缸8的活塞杆上设有位移检测架，位移检测架上设有与定位模具相配合的、用于每一个检测待加工工件位置的位移检测装置；位移检测装置的检测头与定位模具前侧的工件加工口相对。所述的位移检测装置的结构是：设有U型位移传感架10，U型位移传感架10的两个侧臂一前一后的设置在位移检测架（距模具装夹座近的一侧）上，U型位移传感架的前侧臂27上设有与工件嵌入槽（个数、位置和间距）相匹配的直线位移传感器11，U型位移传感架的后侧臂28下部内经直线轴承24安装有与直线位移传感器11的检测杆19平行的标准滑轴25，U型位移传感架的后侧臂28前侧的直线轴25上设有检测板连接块26，直线位移传感器的检测杆19贴靠在检测板连接块26前侧，U型位移传感架的后侧臂28上设有与检测板连接块相对的推力轴孔，检测板连接块上设有与直线位移传感器的检测杆平行的、插入推力轴孔内的推力轴20，推力轴20的后端设有弹簧座，推力轴孔前端部的U型位移传感架的后侧臂上设有弹簧封盖板21，弹簧封盖板21与弹簧座间设有推力压簧22；检测板连接块上设有与定位模具相配合的用于检测待加工工件位置的位移检测推板7，位移检测推板7的端部与定位模具前侧的工件加工口相对；U型位移传感架的后侧臂上侧设有检测板滑槽，位移检测推板可前后滑动的设在检测板滑槽内；检测板滑槽的底面可以对位移检测推板起到托持作用，避免由于自身重力而发生弹性形变，提高检测精度。工作时，U型位移传感架带动直线位移传感器向前移动，当位移检测推板与定位模具上固定的待加工工件触碰时，位移检测推板在推力压簧提供的弹力下将待加工工件推向工件嵌入槽的后侧、直至待加工工件与工件嵌入槽的后部完全贴合定位，此时位移检测推板推动直线位移传感器的检测杆向后压动，U型位移传感架的后侧臂贴靠在模具装夹座上时，根据直线位移传感器测得的数据即可确定待加工工件的精确位置；当工件嵌入槽内未装入工件或工件未从加工口前侧面凸出、U型位移传感架的后侧臂贴靠在模具装夹座上时，移检测推板的端面位于工件的加工口前侧面，直线位移传感器测得的数据为0。模具装夹座后侧的安装板上与每个工件嵌入槽相配合的分别设有一个夹钳16，夹钳16的夹头位于工件嵌入槽上方，安装板5上设有支撑架2，夹钳16上方的支撑架2上与每个夹钳相配合的分别设有一个夹钳驱动气缸1，夹钳驱动气缸1的活塞杆与夹钳的钳柄铰接。本实施例中夹钳选用东莞市嘉刚机电科技发展有限公司生产的型号为CH-201-C的水平式夹钳。

本发明进一步改进，所述的安装板上设有检测避让滑道，检测避让滑道上设有检测避让滑座，检测避让气缸的活塞杆与检测避让滑座相连，检测定位气缸设在检测避让滑座上。检测避让滑道和检测避让滑座相配合，起到左右导向、稳定的作用。

本发明进一步改进，所述的检测避让气缸的活塞杆上设有气缸架，气缸架上并列设有至少两个检测定位气缸，检测定位气缸的活塞杆上设有位移检测架，可以增强装置的稳定性，检测更精准。

本发明在使用时，将安装板固定在数控机床上，将回转气缸、基准定位气缸、检测避让气缸、检测定位气缸和夹钳驱动气缸分别经电磁阀与气源相连，通过对各电磁阀的控制来控制各个气缸的运动。各电磁阀和直线位移传感器与PLC或上位机连接通信。将待加工的工件放入工件嵌入槽后，PLC或上位机控制基准定位气缸工作，将基准定位块移动至模具装夹座后侧面、与其贴紧，将模具装夹座固定；控制检测避让气缸带动检测定位气缸及位移检测装置左右移动，使每个位移检测推板的端部分别与一个工件加工口相对，检测定位气缸带动位移检测装置前后移动，使与直线位移传感器检测头相连的位移检测推板顶靠在待加工工件露出工件加工口的部分上，位移检测推板在推力压簧提供的弹力下将待加工工件推向工件嵌入槽的后侧、直至待加工工件与工件嵌入槽的后部完全贴合定位，精确检测待加工工件位置的同时，固定待加工工件在工件嵌入槽内的位置；夹钳驱动气缸带动夹钳工作，使工件压头压紧在待加工工件的上侧，待加工工件在直线位移传感器、工件嵌入槽和夹钳的配合下实现精准定位；然后控制检测定位气缸和检测避让气缸带动位移检测装置复位、使位移检测推板与待加工工件分开。数控机床根据检测到的待加工工件的位置及设定的加工数据来控制磨削工具对待加工工件进行精准的磨削加工。当待加工工件的一侧加工完成后，夹钳复位、工件压头与待加工工件分离，基准定位块复位、移动至模具装夹座左右两侧，控制回转气缸工作，带动模具装夹座旋转180°后，重复上述操作，可以实现工件的双面加工。本发明具有自动夹紧、自动换向及自动检测功能，实现了多个工件的同时定位和翻转，确保定位和重复定位精度，配合数控磨削流水线，可实现工件的自动磨削，降低了操作者的劳动强度，提高了生产效率。位移传感器能微米级检测单个工件的数据及各工件间的微小差异，通过与PLC或上位机通信，设定加工参数，按照切削量由小到大逐个精加工工件，保证了加工质量和精度，保证了多个工件精度的一致性。这一夹具的实现完美解决了精度要求，降低了对数控机床的要求，更为智能化加工提供了依据。本发明具有结构简单、自动化程度高，使用方便，加工精度高，降低劳动强度，生产效率高等优点。