一种五自由度台虎钳的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种五自由度台虎钳，包括由台虎钳钳身、活动钳台、钳身丝杆和摇柄组成的台虎钳，台虎钳钳身的下部呈圆弧形结构，台虎钳钳身的下部与设置有圆弧形卡槽的转动盘相配合，转动盘的底部与转动底座转动配合，转动盘上设置有用于固定台虎钳钳身的压块和固定螺栓；转动底座固定于钳台底板上，该钳台底板的下方设置主要由第一导轨、第一导轨滑块和第一丝杆构成的X轴移动机构和主要由第二导轨、第二导轨滑块和第二丝杆构成的Y轴移动机构，X轴移动机构和Y轴移动机构垂直设置，钳台底板与第一导轨滑块联动配合，X轴移动机构与第二导轨滑块联动配合，Y轴移动机构的下方设置主要由剪式千斤顶构成的升降机构。其优点是：结构简单，加工效率高。
【专利说明】—种五自由度台虎钳
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工【技术领域】，尤其指一种五自由度台虎钳。
【背景技术】
[0002]几十年来，在数控机床向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，相应的夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。夹具是机械加工不可缺少的部件之一；在机械加工中，台虎钳是一种及其常见的装夹工具，它是利用两钳口作定位基准，靠丝杆，螺母传送机械力的原理进行工作的。台虎钳分机用和手用两种，台虎钳的结构简单，而且装夹迅速；加工过程省时省力，这样不但提高了工作效率和加工精度而且提高了产品质量。
[0003]目前市场上针对机床加工的夹具种类很多，针对中小型数控机床的夹具中，台虎钳的应用非常广泛。普通台虎钳的主要功能是夹紧工件，在加工过程中，只能完成固定作用，仅仅具有一个自由度；在对工件的多个面进行加工时，十分不便，在加工完一个面后，需要将工件从台虎钳上取下，转换工件角度后再夹到台虎钳上。而在实际生产中，模具加工类并不仅仅局限于单一面的工件加工，而对于型面复杂的零件，都是通过四轴或者五轴数控加工中心来完成，而数控加工中心设备投入大，加工要求高。加工中心的机床设备有一定危险性，比如在钻孔过程中，台虎钳经常不固定在床身下端，如遇到切削力较大时，台虎钳会随着零件的转动而发生转动，造成加工困难甚至造成人身伤亡事故。
[0004]机床加工的坐标系包括基本坐标系和回转坐标系。基本坐标系是指直线进给运动的坐标轴，分别用X、Y、Z表示，坐标轴相互关系由右手定则决定。回转坐标系是指绕X轴、Y轴、Z轴转动的圆进给坐标轴，分别用A、B、C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单，加工效率高，适用范围广的一种五自由度台虎钳。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种五自由度台虎钳,包括由台虎钳钳身、活动钳台、钳身丝杆和摇柄组成的台虎钳，其中，台虎钳钳身的下部呈圆弧形结构，台虎钳钳身的下部与设置有圆弧形卡槽的转动盘相配合，转动盘的底部与转动底座转动配合，转动盘上设置有用于固定台虎钳钳身的压块和固定螺栓；转动底座固定于钳台底板上，该钳台底板的下方设置主要由第一导轨、第一导轨滑块和第一丝杆构成的X轴移动机构和主要由第二导轨、第二导轨滑块和第二丝杆构成的Y轴移动机构，X轴移动机构和Y轴移动机构垂直设置，钳台底板与第一导轨滑块联动配合，X轴移动机构与第二导轨滑块联动配合，Y轴移动机构的下方设置主要由剪式千斤顶构成的升降机构；所述的五自由度台虎钳能够完成X轴、Y轴方向的平移、Z轴方向的升降、绕Z轴转动、绕X轴转动、绕Y轴转动五个自由度的调整。
[0007]优化的技术措施还包括: 上述的X轴移动机构还包括一对第一轴承座，第一轴承座固定于支撑板上，第一丝杆穿置于第一轴承座上，并与固定在所述第一导轨滑块上的第一丝杆螺母块配合，所述第一导轨滑块能滑动地置于所述第一导轨上，钳台底板固定于上底板上，该上底板与所述第一导轨滑块固定配合。
[0008]上述的第一导轨的两端分别设置有第一限位挡板；第一丝杆上设置有第一手轮。
[0009]上述的第一导轨为二条，二条第一导轨平行设置于所述第一轴承座的两侧。
[0010]上述的Y轴移动机构还包括一对第二轴承座，第二轴承座固定于中底板上，第二丝杆穿置于第二轴承座上，并与固定在所述第二导轨滑块上的第二丝杆螺母块配合，所述第二导轨滑块能滑动地置于所述第二导轨上，第二导轨滑块与所述支撑板固定配合。
[0011]上述的第二导轨的两端分别设置有第二限位挡板；第二丝杆上设置有第二手轮。
[0012]上述的第二导轨为二条，二条第二导轨平行设置于所述第二轴承座的两侧。
[0013]上述的升降机构由并列设置的两台剪式千斤顶构成，两台剪式千斤顶的控制丝杆通过传动链相联动，其中一台剪式千斤顶的控制丝杆上设置有控制手轮。
[0014]上述的剪式千斤顶的上部固定于千斤顶顶盖上，千斤顶底板与中底板相固定；剪式千斤顶的下部固定于千斤顶底板上，千斤顶底板与下底板相固定。
[0015]上述的转动盘的上表面位于圆弧形卡槽的两侧设置圆弧形凹槽，压块的下表面与所述圆弧形凹槽相适配，所述压块的一端置于置于圆弧形凹槽上，其另一端相内伸出与所述台虎钳钳身相配合。
[0016]本发明一种五自由度台虎钳，包括由台虎钳钳身、活动钳台、钳身丝杆和摇柄组成的台虎钳，台虎钳钳身的下部呈圆弧形结构，该圆弧形结构与设置有圆弧形卡槽的转动盘相配合，并且转动盘的底部与固定于钳台底板上的转动底座转动配合，从而能够实现底座旋转(绕Z轴转动)、A俯仰(绕X轴转动)和B俯仰(绕Y轴转动)，在钳台底板的下方设置主要由第一导轨、第一导轨滑块和第一丝杆构成的X轴移动机构和主要由第二导轨、第二导轨滑块和第二丝杆构成的Y轴移动机构，X轴移动机构和Y轴移动机构垂直设置，从而实现X轴方向和Y轴方向的平移，并在Y轴移动机构的下方设置主要由剪式千斤顶构成的升降机构，以实现Z轴方向的升降；本五自由度台虎钳能够实现平移、升降、底座旋转、A俯仰、B俯仰五个自由度，钳口能够处于空间任意角度，大大方便加工的进行，省时省力，能够有效提高加工效率。
[0017]另外，第一导轨的两端设置的第一限位挡板和第二导轨的两端设置的第二限位挡板，能够有效限制第一导轨滑块和第二导轨滑块的轴向位移，使其在有效行程内活动，以保证装置的正常运行。
[0018]升降机构由并列设置的两台剪式千斤顶构成，结构简单，升降平稳，操作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是图2的左视图；
图4是图2的俯视图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0021]如图1至图4所示为本发明的结构示意图，
其中的附图标记为:台虎钳钳身11、活动钳台12、钳身丝杆13、摇柄14、转动盘2、圆弧形凹槽2a、压块21、固定螺栓22、转动底座3、钳台底板31、X轴移动机构4、第一导轨41、第一导轨滑块42、第一丝杆43、第一手轮43a、第一轴承座44、第一限位挡板45、支撑板46、Y轴移动机构5、第二导轨51、第二导轨滑块52、第二丝杆53、第二手轮53a、第二轴承座54、第二限位挡板55、升降机构6、控制丝杆61、控制手轮61a、传动链62、千斤顶顶盖63、千斤顶底板64、上底板71、中底板72、下底板73。
[0022]如图1至图4所示，
一种五自由度台虎钳，包括由台虎钳钳身11、活动钳台12、钳身丝杆13和摇柄14组成的台虎钳，其中，台虎钳钳身11的下部呈圆弧形结构，台虎钳钳身11的下部与设置有圆弧形卡槽的转动盘2相配合，转动盘2的底部与转动底座3转动配合，转动盘2上设置有用于固定台虎钳钳身11的压块21和固定螺栓22 ;转动底座3固定于钳台底板31上，该钳台底板31的下方设置主要由第一导轨41、第一导轨滑块42和第一丝杆43构成的X轴移动机构4和主要由第二导轨51、第二导轨滑块52和第二丝杆53构成的Y轴移动机构5，X轴移动机构4和Y轴移动机构5垂直设置，钳台底板31与第一导轨滑块42联动配合，X轴移动机构4与第二导轨滑块52联动配合，Y轴移动机构5的下方设置主要由剪式千斤顶构成的升降机构6 ;所述的五自由度台虎钳能够完成X轴、Y轴方向的平移、Z轴方向的升降、绕Z轴转动、绕X轴转动、绕Y轴转动五个自由度的调整。
[0023]实施例中，X轴移动机构4还包括一对第一轴承座44，第一轴承座44固定于支撑板46上，第一丝杆43穿置于第一轴承座44上，并与固定在所述第一导轨滑块42上的第一丝杆螺母块配合，所述第一导轨滑块42能滑动地置于所述第一导轨41上，钳台底板31固定于上底板71上，该上底板71与所述第一导轨滑块42固定配合。
[0024]实施例中，第一导轨41的两端分别设置有第一限位挡板45 ;第一丝杆43上设置有第一手轮43a。第一限位挡板45的设置，能够保证第一导轨滑块42在第一导轨41的有效行程内，从而保证X轴移动机构4的正常运行。
[0025]实施例中，第一导轨41为二条，二条第一导轨41平行设置于所述第一轴承座44的两侧。实施例中，Y轴移动机构5还包括一对第二轴承座54，第二轴承座54固定于中底板72上，第二丝杆53穿置于第二轴承座54上，并与固定在所述第二导轨滑块52上的第二丝杆螺母块配合，所述第二导轨滑块52能滑动地置于所述第二导轨51上，第二导轨滑块52与所述支撑板46固定配合。
[0026]实施例中，第二导轨51的两端分别设置有第二限位挡板55 ;第二丝杆53上设置有第二手轮53a。第二限位挡板55的设置，能够保证第二导轨滑块52在第二导轨51的有效行程内，从而保证Y轴移动机构5的正常运行。
[0027]实施例中，第二导轨51为二条，二条第二导轨51平行设置于所述第二轴承座54的两侧。
[0028]X轴移动机构4和Y轴移动机构5均采用二条导轨平行设置，受力能力强，结构稳定、可靠。
[0029]实施例中，升降机构6由并列设置的两台剪式千斤顶构成，两台剪式千斤顶的控制丝杆61通过传动链62相联动，其中一台剪式千斤顶的控制丝杆61上设置有控制手轮61a。升降机构6结构简单，使用方便，并且两台剪式千斤顶相联动，能够使升降平稳、可靠。
[0030]实施例中，剪式千斤顶的上部固定于千斤顶顶盖63上，千斤顶底板63与中底板72相固定；剪式千斤顶的下部固定于千斤顶底板64上，千斤顶底板64与下底板73相固定。
[0031]剪式千斤顶是通过改变构成菱形结构的千斤顶肋板的张角大小以实现升降的目的。
[0032]实施例中，转动盘2的上表面位于圆弧形卡槽的两侧设置圆弧形凹槽2a，压块21的下表面与所述圆弧形凹槽2a相适配，所述压块21的一端置于置于圆弧形凹槽2a上，其另一端相内伸出与所述台虎钳钳身11相配合。
[0033]工作原理:
本五自由度台虎钳可以分为上部、中部、下部三个部分，上底板71以上部分为上部，上底板71与中底板72之间部分的中部，中底板72与下底板73之间部分的下部。
[0034]上部:松动压块21上的固定螺栓22，台虎钳钳身11下部的圆弧形结构与转动盘2上圆弧形卡槽相配合，使该圆弧形结构能够在圆弧形卡槽内滑动，以改变台虎钳钳身11俯仰角度。同时，由于固定螺栓22松开，转动盘2连同安装于转动盘2上面的台虎钳能够在转动底座3上转动，以实现台虎钳绕Z轴转动的目的。由于Z轴和X轴、Y轴所成平面垂直，通过转动盘2的转动和台虎钳钳身11在圆弧形卡槽的滑动，实现A俯仰(绕X轴转动)和B俯仰(绕Y轴转动)。
[0035]中部:通过操作X轴移动机构4的第一手轮43a，使连接于第一导轨滑块42上的整个上部结构在X轴方向上移动；通过操作Y轴移动机构5的第二手轮53a，使整个上部结构连同X轴移动机构4在Y轴方向上移动；X轴移动机构4和Y轴移动机构5垂直设置，通过X轴移动机构4和Y轴移动机构5的配合，实现整个上部结构在X轴、Y轴构成的平面内移动。
[0036]下部:通过升降机构6上的控制手轮61a操作控制丝杆61，并通过传动链62使两个剪式千斤顶发生联动，使两个剪式千斤顶同时上升或者下降，以带动整个上部结构和中部结构一同上升或者下降，从而实现Z轴方向的升降。
[0037]本五自由度台虎钳具有平移(X轴、Y轴)、升降(Z轴)、底座旋转(绕Z轴转动)、A俯仰(绕X轴转动)、B俯仰(绕Y轴转动)五个自由度，使台虎钳的钳口能够处于空间任意角度，方便使用；适用于单件研发与适制、中小批量的生产，特别适用仪器、仪表、电器电子装置等的装配及复杂工件的加工和维修。钳口空间角度的调整大大方便了生产、加工的进行，省时省力，降低生产成本、提高工作效率、减轻操作人员的劳动强度、提高企业收益。
[0038]本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
【权利要求】
1.一种五自由度台虎钳，包括由台虎钳钳身(11)、活动钳台(12)、钳身丝杆(13)和摇柄(14)组成的台虎钳，其特征是:所述的台虎钳钳身(11)的下部呈圆弧形结构，台虎钳钳身(11)的下部与设置有圆弧形卡槽的转动盘(2)相配合，所述的转动盘(2)的底部与转动底座(3)转动配合，所述的转动盘(2)上设置有用于固定台虎钳钳身(11)的压块(21)和固定螺栓(22);所述的转动底座(3)固定于钳台底板(31)上，该钳台底板(31)的下方设置主要由第一导轨(41)、第一导轨滑块(42)和第一丝杆(43)构成的X轴移动机构(4)和主要由第二导轨(51)、第二导轨滑块(52)和第二丝杆(53)构成的Y轴移动机构(5)，所述的X轴移动机构(4)和Y轴移动机构(5)垂直设置，所述的钳台底板(31)与第一导轨滑块(42)联动配合，所述的X轴移动机构(4)与第二导轨滑块(52)联动配合，所述的Y轴移动机构(5)的下方设置主要由剪式千斤顶构成的升降机构(6);所述的五自由度台虎钳能够完成X轴、Y轴方向的平移、Z轴方向的升降、绕Z轴转动、绕X轴转动、绕Y轴转动五个自由度的调整。
2.根据权利要求1所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的X轴移动机构⑷还包括一对第一轴承座(44)，所述的第一轴承座(44)固定于支撑板(46)上，所述的第一丝杆(43)穿置于第一轴承座(44)上，并与固定在所述第一导轨滑块(42)上的第一丝杆螺母块配合，所述第一导轨滑块(42)能滑动地置于所述第一导轨(41)上，所述的钳台底板(31)固定于上底板(71)上，该上底板(71)与所述第一导轨滑块(42)固定配合。
3.根据权利要求2所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的第一导轨(41)的两端分别设置有第一限位挡板(45);所述的第一丝杆(43)上设置有第一手轮(43a)。
4.根据权利要求3所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的第一导轨(41)为二条，二条第一导轨(41)平行设置于所述第一轴承座(44)的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的Y轴移动机构(5)还包括一对第二轴承座(54)，所述的第二轴承座(54)固定于中底板(72)上，所述的第二丝杆(53)穿置于第二轴承座(54)上，并与固定在所述第二导轨滑块(52)上的第二丝杆螺母块配合，所述第二导轨滑块(52)能滑动地置于所述第二导轨(51)上，所述的第二导轨滑块(52)与所述支撑板(46)固定配合。
6.根据权利要求5所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的第二导轨(51)的两端分别设置有第二限位挡板(55);所述的第二丝杆(53)上设置有第二手轮(53a)。
7.根据权利要求6所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的第二导轨(51)为二条，二条第二导轨(51)平行设置于所述第二轴承座(54)的两侧。
8.根据权利要求7所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的升降机构(6)由并列设置的两台剪式千斤顶构成，两台剪式千斤顶的控制丝杆￠1)通过传动链￠2)相联动，其中一台剪式千斤顶的控制丝杆出1)上设置有控制手轮^la)。
9.根据权利要求8所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的剪式千斤顶的上部固定于千斤顶顶盖￠3)上，千斤顶底板￠3)与中底板(72)相固定；所述的剪式千斤顶的下部固定于千斤顶底板￠4)上，千斤顶底板￠4)与下底板(73)相固定。
10.根据权利要求9所述的一种五自由度台虎钳，其特征是:所述的转动盘(2)的上表面位于圆弧形卡槽的两侧设置圆弧形凹槽(2a)，所述的压块(21)的下表面与所述圆弧形凹槽(2a)相适配，所述压块(21)的一端置于置于圆弧形凹槽(2a)上，其另一端相内伸出与所述台虎钳钳身(11)相配合。
【文档编号】B23Q3/06GK104148963SQ201410388132
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】陈罡, 刘斌, 祝光源 申请人:浙江纺织服装职业技术学院