一种CNC数控车床轴类工件加工夹具的制作方法

一种cnc数控车床轴类工件加工夹具
技术领域
1.本发明属于车床夹具技术领域，尤其涉及一种cnc数控车床轴类工件加工夹具。


背景技术：

2.cnc数控车床是一种由程序控制的自动化机床，在使用cnc数控车床加工轴类工件时，需要依靠人工对轴类工件进行夹持紧固。
3.目前，各类cnc数控车床多采用三爪卡盘对轴类工件进行夹持，在夹持时，由操作人员手动将工件紧固锁定，随着设备使用次数增多，三爪卡盘的紧固能力及可靠度将逐渐降低，且轴类工件在快速旋转加工过程中，三爪卡盘上的零部件由于离心力的作用也容易产生松动，而现有夹具难以解决上述问题。
4.现有技术缺少一种能够自动对轴类工件进行夹持紧固且在带动工件快速旋转加工过程中能够使工件更加紧固的加工夹具。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术的不足，提供了一种cnc数控车床轴类工件加工夹具，该设备利用倾斜滑动连接的结构特点将水平滑动作用力转化为向心夹持作用力，且缓坡能够显著放大夹持力度，然后借助加工过程中设备的旋转运动产生的离心作用力对夹持作用进行多重强化紧固，有效保证了夹持的可靠性，通过特殊的电性连接方式保证了夹持过程和紧固补强过程的顺利切换，有效解决了现有夹具在长期使用和高速运行情况下易松动的技术问题。
6.本发明采取的技术方案如下：本方案提供了一种cnc数控车床轴类工件加工夹具，包括旋转动力环、从动夹持环和离心辅助紧固架，从动夹持环固定设于旋转动力环圆周内壁，离心辅助紧固架贯穿滑动卡接设于旋转动力环侧壁，旋转动力环、从动夹持环和离心辅助紧固架同轴设置，旋转动力环圆周内侧壁环状阵列分布设有夹持动力槽，夹持动力槽内侧壁设有离心紧固组件，从动夹持环圆周侧壁环状阵列分布滑动贯穿设有夹持架，夹持架靠近旋转动力环内壁的端部分别设于夹持动力槽内部，离心辅助紧固架包括夹持紧固环和斜压紧固杆，斜压紧固杆环状阵列分布设置分别滑动卡接设于夹持动力槽内壁，夹持紧固环分别固定设于斜压紧固杆两端，夹持紧固环分别设于旋转动力环两侧，斜压紧固杆分别与夹持架滑动卡接。
7.优选地，离心紧固组件包括离心啮合杆、离心紧固动力杆、正向电磁板和反向电磁板，离心啮合杆和离心紧固动力杆分别滑动卡接设于夹持动力槽内侧壁，正向电磁板和反向电磁板分别固定设于从动夹持环圆周外壁，离心啮合杆和离心紧固动力杆并列设置，正向电磁板和反向电磁板并列设置，正向电磁板和反向电磁板设于离心啮合杆和离心紧固动力杆向从动夹持环滑动的运动方向上。
8.作为本方案的进一步优选，离心啮合杆侧壁转动设有离心啮合齿轮，离心紧固动力杆靠近离心啮合齿轮的侧壁固定设有离心动力齿条，离心动力齿条和离心啮合齿轮啮
合，离心紧固动力杆侧壁固定设有第一离心配重块，离心啮合杆和离心紧固动力杆靠近正向电磁板和反向电磁板的端部分别固定设有辅助磁块。
9.作为本方案的进一步优选，从动夹持环圆周侧壁对称环状阵列分布设有向心夹持卡槽，夹持架包括滑动夹杆、夹头和紧固斜面杆，滑动夹杆对称分布分别滑动卡接设于从动夹持环两侧壁的向心夹持卡槽内壁，夹头固定设于滑动夹杆靠近从动夹持环轴心的端部，紧固斜面杆固定设于滑动夹杆远离从动夹持环轴心的端部，紧固斜面杆的倾斜表面设有倾斜夹持卡槽。
10.优选地，斜压紧固杆靠近从动夹持环的外壁固定设有紧固动力斜面，紧固动力斜面外壁固定设有倾斜夹持卡条，倾斜夹持卡条与其对应的倾斜夹持卡槽的倾斜方向和倾斜角度相同，倾斜夹持卡条分别滑动卡接设于倾斜夹持卡槽内壁。
11.进一步地，斜压紧固杆靠近离心啮合齿轮的侧壁上沿固定设有水平齿条。
12.进一步地，夹持紧固环双向侧壁分别设有辅助离心卡槽，夹持紧固环的两侧壁的辅助离心卡槽一一对应设置，夹持紧固环的任一侧壁的辅助离心卡槽以夹持紧固环的轴心为轴呈极对称分布，夹持紧固环侧壁极对称分布滑动卡接设有离心勾杆，离心勾杆分别与辅助离心卡槽滑动卡接，夹持紧固环的双向侧壁分别极对称分布固定设有复位弹簧，复位弹簧两端分别与夹持紧固环侧壁和离心勾杆侧壁固定连接。
13.进一步地，离心勾杆靠近夹持紧固环轴心的端部固定设有弧形夹持板，复位弹簧分别与弧形夹持板侧壁固定连接，离心勾杆远离夹持紧固环轴心的端部侧壁固定设有第二离心配重块。
14.作为本方案的进一步优选，旋转动力环的其中一个侧壁环状阵列分布设有夹持腔，夹持腔内壁分别滑动贯穿设有夹持电推杆，夹持腔内部分别设有紧固弹簧，紧固弹簧两端分别与夹持腔内壁和夹持电推杆的基座端固定连接，夹持电推杆的输出端分别与靠近夹持腔的夹持紧固环侧壁固定连接。
15.进一步地，旋转动力环圆周外壁并列分布固定设有第一环形电条，第一环形电条分别与夹持电推杆电性连接，旋转动力环侧壁固定设有通电延时继电器和中间继电器，旋转动力环圆周外壁并列分布固定设有第二环形电条，第二环形电条分别与正向电磁板、反向电磁板和通电延时继电器电性连接，夹持电推杆、正向电磁板、反向电磁板和通电延时继电器分别与中间继电器电性连接，旋转动力环圆周外壁环状阵列分布设有旋转定位卡槽。
16.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：（1）设备整体利用斜压紧固杆和紧固斜面杆之间的倾斜滑动连接结构特点将水平滑动作用力转化为向心夹持作用力，且缓坡能够显著放大夹持力度，然后借助旋转产生的离心作用力对向心夹持作用进行强化紧固，有效保证了夹持的可靠性；（2）离心辅助紧固架为斜压紧固提供动力源，并借助离心产生的握裹力对工件进行辅助夹持，使夹持点位由单点夹持转变为多点夹持，显著提高了工件的稳定性，且设备停止转动后，对工件的夹持作用能够自动停止，显著提高了设备的自动化程度；（3）离心紧固组件利用离心作用力和电磁作用力实现与斜压紧固杆的传动和分离状态切换，分离状态时，设备对工件的斜面滑动夹持过程能够顺利进行，传动状态时，离心紧固组件能够对设备的夹持紧固作用进行巩固补强；（4）设备通过特殊的电性连接方式实现对离心紧固组件状态的控制，夹持电推杆
未通电时，离心紧固组件和斜压紧固杆保持分离状态，夹持电推杆通电后开始对工件进行夹持，离心紧固组件和斜压紧固杆保持分离一段时间后开始转变为啮合传动连接状态，该过程保证了离心辅助紧固架和旋转动力环之间能够顺利产生滑动并对工件进行夹持；（5）设备转速越快，离心勾杆承受的离心作用力越强，弧形夹持板对工件的夹持力度越大，工件在离心紧固组件和离心勾杆的双重作用下实现了夹持紧固增强的效果，即设备转速越快，设备对工件的夹持力度越大，夹持紧固效果越好，有效解决了现有夹具在长期使用和高速运行情况下易松动的技术问题；（6）夹持电推杆在夹持空腔内部具有滑动空间，该设置方式使离心紧固组件在对工件进行紧固补强时，离心辅助紧固架具有继续滑动的空间，从而使补强作用力能够顺利传递到夹持架，使夹持紧固效果更加良好。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种cnc数控车床轴类工件加工夹具的结构示意图；图2为本发明提出的旋转动力环和从动夹持环的结构示意图；图3为本发明提出的从动夹持环的整体结构示意图；图4为本发明提出的离心紧固组件和斜压紧固杆的侧视图；图5为本发明提出的离心紧固组件的结构示意图；图6为本发明提出的从动夹持环的独立结构示意图；图7为本发明提出的夹持架的结构示意图；图8为本发明提出的离心辅助紧固架的结构示意图；图9为本发明提出的斜压紧固杆的结构示意图；图10为本发明提出的离心勾杆的结构示意图；图11为本发明提出的一种cnc数控车床轴类工件加工夹具的侧视剖视图；图12为本发明提出的一种cnc数控车床轴类工件加工夹具的电路图。
18.其中，1、旋转动力环，11、夹持动力槽，111、离心紧固组件，1111、离心啮合杆，1112、离心紧固动力杆，1113、正向电磁板，1114、反向电磁板，1115、离心啮合齿轮，1116、离心动力齿条，1117、第一离心配重块，1118、辅助磁块，12、夹持腔，121、夹持电推杆，122、紧固弹簧，13、第一环形电条，14、通电延时继电器，15、中间继电器，16、第二环形电条，17、旋转定位卡槽，2、从动夹持环，21、夹持架，211、滑动夹杆，212、夹头，213、紧固斜面杆，2131、倾斜夹持卡槽，22、向心夹持卡槽，3、离心辅助紧固架，31、夹持紧固环，311、辅助离心卡槽，312、离心勾杆，3121、弧形夹持板，3122、第二离心配重块，313、复位弹簧，32、斜压紧固杆，321、紧固动力斜面，3211、倾斜夹持卡条，322、水平齿条。
19.图12中，d1表示第一环形电条，d2表示第二环形电条，ka表示中间继电器，kt表示通电延时继电器，m1表示夹持电推杆，ya1表示正向电磁板，ya2表示反向电磁板。
20.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
21.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。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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，因此不能理解为对本发明的限制。
23.实施例：请参阅图1-图3，本实施例中的一种cnc数控车床轴类工件加工夹具，包括旋转动力环1、从动夹持环2和离心辅助紧固架3，从动夹持环2固定设于旋转动力环1圆周内壁，离心辅助紧固架3贯穿滑动卡接设于旋转动力环1侧壁，旋转动力环1、从动夹持环2和离心辅助紧固架3同轴设置，旋转动力环1圆周内侧壁环状阵列分布设有夹持动力槽11，夹持动力槽11内侧壁设有离心紧固组件111，从动夹持环2圆周侧壁环状阵列分布滑动贯穿设有夹持架21，夹持架21靠近旋转动力环1内壁的端部分别设于夹持动力槽11内部，离心辅助紧固架3包括夹持紧固环31和斜压紧固杆32，斜压紧固杆32环状阵列分布设置分别滑动卡接设于夹持动力槽11内壁，夹持紧固环31分别固定设于斜压紧固杆32两端，夹持紧固环31分别设于旋转动力环1两侧，斜压紧固杆32分别与夹持架21滑动卡接。
24.请参阅图1-图5，在本实施例中，离心紧固组件111包括离心啮合杆1111、离心紧固动力杆1112、正向电磁板1113和反向电磁板1114，离心啮合杆1111和离心紧固动力杆1112分别滑动卡接设于夹持动力槽11内侧壁，正向电磁板1113和反向电磁板1114分别固定设于从动夹持环2圆周外壁，离心啮合杆1111和离心紧固动力杆1112并列设置，正向电磁板1113和反向电磁板1114并列设置，正向电磁板1113和反向电磁板1114设于离心啮合杆1111和离心紧固动力杆1112向从动夹持环2滑动的运动方向上，正向电磁板1113和反向电磁板1114在通电后产生的磁极方向相反。
25.请参阅图4、图5，离心啮合杆1111侧壁转动设有离心啮合齿轮1115，离心紧固动力杆1112靠近离心啮合齿轮1115的侧壁固定设有离心动力齿条1116，离心动力齿条1116和离心啮合齿轮1115啮合，离心紧固动力杆1112侧壁固定设有第一离心配重块1117，离心啮合杆1111和离心紧固动力杆1112靠近正向电磁板1113和反向电磁板1114的端部分别固定设有辅助磁块1118，正向电磁板1113通电时，辅助磁块1118被正向电磁板1113吸引，反向电磁板1114通电时，辅助磁块1118被反向电磁板1114排斥。
26.请参阅图1-图7，从动夹持环2圆周侧壁对称环状阵列分布设有向心夹持卡槽22，夹持架21包括滑动夹杆211、夹头212和紧固斜面杆213，滑动夹杆211对称分布分别滑动卡接设于从动夹持环2两侧壁的向心夹持卡槽22内壁，夹头212固定设于滑动夹杆211靠近从动夹持环2轴心的端部，紧固斜面杆213固定设于滑动夹杆211远离从动夹持环2轴心的端部，紧固斜面杆213的倾斜表面设有倾斜夹持卡槽2131。
27.请参阅图1-图9，斜压紧固杆32靠近从动夹持环2的外壁固定设有紧固动力斜面321，紧固动力斜面321外壁固定设有倾斜夹持卡条3211，倾斜夹持卡条3211与其对应的倾斜夹持卡槽2131的倾斜方向和倾斜角度相同，倾斜夹持卡条3211分别滑动卡接设于倾斜夹持卡槽2131内壁。
28.请参阅图1-图9，斜压紧固杆32靠近离心啮合齿轮1115的侧壁上沿固定设有水平齿条322，离心啮合杆1111带动离心啮合齿轮1115向水平齿条322靠近时，离心啮合齿轮1115能够和水平齿条322啮合。
29.请参阅图1、图8，夹持紧固环31双向侧壁分别设有辅助离心卡槽311，夹持紧固环31的两侧壁的辅助离心卡槽311一一对应设置，夹持紧固环31的任一侧壁的辅助离心卡槽311以夹持紧固环31的轴心为轴呈极对称分布，夹持紧固环31侧壁极对称分布滑动卡接设有离心勾杆312，离心勾杆312分别与辅助离心卡槽311滑动卡接，夹持紧固环31的双向侧壁分别极对称分布固定设有复位弹簧313，复位弹簧313两端分别与夹持紧固环31侧壁和离心勾杆312侧壁固定连接。
30.请参阅图1、图8和图10，离心勾杆312靠近夹持紧固环31轴心的端部固定设有弧形夹持板3121，复位弹簧313分别与弧形夹持板3121侧壁固定连接，离心勾杆312远离夹持紧固环31轴心的端部侧壁固定设有第二离心配重块3122。
31.请参阅图1、图11，旋转动力环1的其中一个侧壁环状阵列分布设有夹持腔12，夹持腔12内壁分别滑动贯穿设有夹持电推杆121，夹持腔12内部分别设有紧固弹簧122，紧固弹簧122两端分别与夹持腔12内壁和夹持电推杆121的基座端固定连接，夹持电推杆121的输出端分别与靠近夹持腔12的夹持紧固环31侧壁固定连接。
32.请参阅图1-图12，旋转动力环1圆周外壁并列分布固定设有第一环形电条13，第一环形电条13分别与夹持电推杆121电性连接，旋转动力环1侧壁固定设有通电延时继电器14和中间继电器15，旋转动力环1圆周外壁并列分布固定设有第二环形电条16，第二环形电条16分别与正向电磁板1113、反向电磁板1114和通电延时继电器14电性连接，夹持电推杆121、正向电磁板1113、反向电磁板1114和通电延时继电器14分别与中间继电器15电性连接，旋转动力环1圆周外壁环状阵列分布设有旋转定位卡槽17。
33.本实施例在具体实施时，首先将旋转动力环1卡入车床设备，旋转定位卡槽17使旋转动力环1卡接紧固，车床设备通过设置与第一环形电条13和第二环形电条16位置对应的电刷实现通电，初始状态时，夹持电推杆121处于伸长状态，斜压紧固杆32的窄段位于夹持动力槽11内，此时，夹持架21由于倾斜夹持卡条3211倾斜夹持卡槽2131的连接作用而相互扩张，夹持架21更加靠近夹持动力槽11，夹头212之间的空间较大，能够满足轴类工件置入要求，初始状态时，第二环形电条16始终处于通电状态，第一环形电条13处于断电状态，中间继电器15使正向电磁板1113通电，此时，正向电磁板1113对辅助磁块1118产生磁吸作用力，从而使离心啮合杆1111和离心紧固动力杆1112紧贴正向电磁板1113，此时，各个离心啮合齿轮1115和各个水平齿条322均保持相互分离状态，同一个夹持紧固环31上的离心勾杆312在复位弹簧313的作用下处于相互远离的状态。
34.操作者借助设备将轴类工件依次穿过夹持紧固环31中部的弧形夹持板3121之间的空间，并穿过夹头212之间的空间，轴类工件端部到达预定加工工位后，开始对工件进行夹持紧固，第一环形电条13通电，使夹持电推杆121通电并收缩，第一环形电条13通电后，中间继电器15使正向电磁板1113断电，并使反向电磁板1114接入电路，由于通电延时继电器14的作用，反向电磁板1114将延后一段时间通电，而在此过程中，夹持电推杆121带动离心辅助紧固架3整体沿旋转动力环1内侧壁滑动，在滑动时，斜压紧固杆32的紧固动力斜面321与从动夹持环2外壁的距离越来越近，倾斜夹持卡条3211和倾斜夹持卡槽2131的相互作用
使紧固斜面杆213同步逐渐靠近从动夹持环2，夹持架21呈现出同步向心运动，从而使夹头212逐渐将工件夹紧，工件夹持完成后，开始进行旋转加工。
35.cnc数控车床开始带动旋转动力环1快速旋转，此时，反向电磁板1114实现通电，反向电磁板1114对辅助磁块1118产生排斥作用，离心啮合杆1111和离心紧固动力杆1112在电磁斥力和离心力的作用下开始远离从动夹持环2外壁，当离心啮合齿轮1115和水平齿条322接触并啮合后，离心啮合杆1111无法继续滑动，而离心紧固动力杆1112没有阻挡作用，离心紧固动力杆1112在电磁斥力和离心力的作用下具有继续滑动的趋势，从而对离心啮合齿轮1115具有咬合作用力，使离心啮合齿轮1115和水平齿条322之间具有传动作用力，即离心紧固动力杆1112的运动趋势和离心力使斜压紧固杆32具有继续滑动的趋势，从而使斜压紧固杆32对工件的夹持更加紧固，在设备旋转过程中，离心勾杆312由于第二离心配重块3122的离心作用而分别向夹持紧固环31外边缘方向滑动，直至弧形夹持板3121将工件夹持，设备转速越快，离心勾杆312承受的离心作用力越强，弧形夹持板3121对工件的夹持力度越大，工件在离心紧固组件111和离心勾杆312的双重作用下实现了夹持紧固增强的效果，即设备转速越快，设备对工件的夹持力度越大，夹持紧固效果越好，加工完成后，设备停止运行，正向电磁板1113通电，夹持电推杆121伸长，设备恢复初始状态，操作者通过器械将工件取出并进行更换。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
38.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。