一種內部式支撐和支撐錐度可調節的工具機夾具的製作方法

2023-05-29 07:48:31

本發明涉及了一種工具機夾具，尤其是涉及了一種內部式支撐和支撐錐度可調節的工具機夾具。

背景技術：

夾具是機械加工製造過程中，用於固定待加工工件，承載加工載荷的裝置，而工具機夾具在數控工具機加工中應用最為常見。

在數控中心加工過程中，儘量減少工件的裝夾次數，不僅可以提高加工效率，而且避免因多次裝夾引入的累積誤差，提高加工精度。在機械加工過程中，存在許多殼類迴轉體工件，當僅僅加工工件外表面時，採用內部式支撐的工具機夾具，可以盡最大可能減少對外表面的接觸，減少裝夾次數，提高加工效率和精度。

現有內部式支撐夾具大多應用於管狀工件，即內部迴轉面錐度為零的工件，研究適用於不同內部迴轉錐度的殼類迴轉體工件的工具機夾具具有很大的工程意義。

技術實現要素：

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在於提出了一種內部式支撐和支撐錐度可調節的工具機夾具，適用於不同內部錐度的厚殼類迴轉體工件。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：

本發明包括支撐夾具底座、螺紋絲槓、可變速電機、上調節螺母和下調節螺母，螺紋絲槓通過軸承豎直地安裝在支撐夾具底座上，螺紋絲槓下端伸入到支撐夾具底座內並與錐齒輪同軸連接，支撐夾具底座內固定安裝有可變速電機，可變速電機輸出軸經聯軸器與錐齒輪軸連接，錐齒輪軸和錐齒輪嚙合，可變速電機通過錐齒輪副帶動螺紋絲槓旋轉；螺紋絲槓上通過螺紋套裝有上調節螺母和下調節螺母，上調節螺母和下調節螺母之間沿圓周軸向間隔均布連接有多個用於支撐工件內壁沿徑向布置的約束機構。

所述的約束機構包括徑向約束組件和軸向約束組件；徑向約束組件包括接觸板和兩根支撐杆，接觸板一側面用於接觸被夾工件的內壁，接觸板另一側面的兩端部分別與兩根支撐杆的一端鉸接，兩根支撐杆的另一端分別鉸接到上調節螺母和下調節螺母上；軸向約束組件包括長連杆、尾杆、短連杆和接觸頭，長連杆分別與兩根支撐杆鉸接，長連杆頂端經短連杆一端通過可固定方式相鉸接，短連杆另一端與尾杆一端通過可固定方式相鉸接，尾杆另一端安裝接觸頭，接觸頭連接到被夾工件的軸向端面上。

所述的螺紋絲槓上的螺紋分為上下兩部分，上部螺紋和下部螺紋的旋向方向相反，上調節螺母和下調節螺母分別連接在上部螺紋和下部螺紋上，使得螺紋絲槓旋轉時帶動上調節螺母和下調節螺母沿螺紋絲槓軸向相分離或者靠近。

同一所述徑向約束組件中的兩根支撐杆長度不同，使得接觸板能夠緊貼接觸在被夾工件的圓錐面內壁上，進而保證接觸板的支撐力垂直接觸工件內壁圓錐表面，減少工件與夾具之間產生的接觸摩擦力。

所述的尾杆、短連杆和長連杆的相鄰杆件之間採用可鬆緊的螺栓連接鉸接。

所述夾具底座上表面設有用於輔助工件基準定位的正交溝槽。

所述接觸板和支撐杆採用銷軸鉸接，使得兩者在連接位置自由轉動。

所述接觸板採用橡膠材料。

所述的長連杆通過附帶球頭夾具的球鉸副分別與兩根支撐杆連接，當兩個支撐杆跟隨上下調節螺母靠近或者分離運動時，長連杆將跟隨轉動。

本發明的有益效果是：

本發明具有很好的自鎖能力，能準確調節支撐錐度，避免工件與夾具之間產生過大接觸摩擦力、保護工件，並且能抵消徑向支撐的軸向分力來提高夾持穩定性，傳力均衡，提高了支撐剛度。

附圖說明

圖1是本發明的工具機夾具結構示意圖。

圖2是長連杆和支撐杆之間的球鉸副的放大結構示意圖。

圖3是接觸板和支撐杆之間的鉸接配合放大結構示意圖。

圖4是本發明夾具應用於迴轉體工件裝夾的簡化剖面結構示意圖

圖中：1、尾杆，2、短連杆，3、接觸頭，4、長連杆，5、接觸板，6、附帶球頭夾具，7、上調節螺母，8、支撐杆，9、附帶球窩夾具，10、螺紋絲槓，11、下調節螺母，12、夾具底座，13、可變速電機，14、迴轉體工件，15、聯軸器，16、錐齒輪軸，17、錐齒輪。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明包括支撐夾具底座12、螺紋絲槓10、可變速電機13、上調節螺母7和下調節螺母11，螺紋絲槓10通過軸承豎直地安裝在支撐夾具底座12上，螺紋絲槓10下端伸入到支撐夾具底座12內並與錐齒輪17同軸連接，夾具底座12上表面設有用於輔助工件基準定位的正交溝槽，支撐夾具底座12內固定安裝有可變速電機13，可變速電機13輸出軸經聯軸器15與錐齒輪軸16連接，錐齒輪軸16和錐齒輪17嚙合，可變速電機13通過錐齒輪副16、17帶動螺紋絲槓10旋轉；螺紋絲槓10上通過螺紋套裝有上調節螺母7和下調節螺母11，上調節螺母7和下調節螺母11之間沿圓周軸向間隔均布連接有多個用於支撐迴轉體工件14內壁沿徑向布置的約束機構，約束機構包括徑向約束組件和軸向約束組件。

實施例具有6組徑向和軸向約束組件沿螺紋絲槓10周向間隔均勻布置。螺紋絲槓10上的螺紋分為上下兩部分，上部螺紋和下部螺紋的旋向方向相反，上調節螺母7和下調節螺母11分別連接在上部螺紋和下部螺紋上，使得螺紋絲槓10旋轉時帶動上調節螺母7和下調節螺母11沿螺紋絲槓10軸向相分離或者靠近。

如圖1所示，徑向約束組件包括接觸板5和兩根支撐杆8，接觸板5一側面用於接觸迴轉體工件14的內壁，接觸板5另一側面的兩端部分別與兩根支撐杆8的一端鉸接，兩根支撐杆8的另一端分別鉸接到上調節螺母7和下調節螺母11上；接觸板5和支撐杆8採用銷軸鉸接，如圖3所示，使得兩者在連接位置自由轉動。

如圖1所示，軸向約束組件包括長連杆4、尾杆1、短連杆2和接觸頭3，長連杆4分別與兩根支撐杆8鉸接，如圖2所示，長連杆4通過附帶球頭夾具6、9的球鉸副分別與兩根支撐杆8連接，當兩個支撐杆8跟隨上下調節螺母7、11靠近或者分離運動時，長連杆4將跟隨轉動。附帶球頭夾具6、9在長連杆4和支撐杆8上的安裝位置均可變，附帶球頭夾具6、9球鉸副分別與支撐杆8和長連杆4接觸的內環面的直徑稍大於杆，兩者固定前留有間隙。

長連杆4頂端經短連杆2一端通過可固定方式相鉸接，短連杆2另一端與尾杆1一端通過可固定方式相鉸接，尾杆1另一端安裝接觸頭3，接觸頭3連接到迴轉體工件14的軸向端面上。尾杆1、短連杆2和長連杆4的相鄰杆件之間採用可鬆緊的螺栓連接鉸接，在裝夾工件前擰松螺栓調整尾杆1、短連杆2和長連杆4之間的連接角度使得接觸頭3與工件的軸向端面緊貼接觸，再擰緊螺栓將尾杆1、短連杆2和長連杆4各角度位置進行固定。由此使得軸向約束組件能夠適應不同高度的工件上端面。

同一徑向約束組件中的兩根支撐杆8長度不同，使得接觸板5非豎直安裝，能夠緊貼接觸在迴轉體工件14的圓錐面內壁上，進而保證接觸板5的支撐力垂直接觸工件內壁圓錐表面，減少迴轉體工件14與夾具之間產生的接觸摩擦力。

如圖4所示，本發明的具體裝夾工件的過程如下：

在迴轉體工件14裝夾過程中，首先根據夾具底座12上的十字溝槽定位迴轉體工件14，使得迴轉中心儘量與螺紋絲槓10軸心重合。

為了便於調節上下調節螺母7、11使得接觸板5傾斜角度適應迴轉體工件14的內部迴轉錐度，將接觸板5與迴轉體工件14內表面接觸，通過上下兩個的支撐杆8反求出上下調節螺母7、11的初始位置。

接著，先後組裝6組陣列的徑向約束組件和軸向約束組件，再由可變速電機13通過錐齒輪副16、17驅動螺紋絲槓10轉動，當接觸板5接觸迴轉體工件14內壁時，通過改變和調節每個支撐平面內上下兩對球鉸副6、9位置、短連杆2與長連杆4和尾杆1的角度，使得接觸頭3與迴轉體工件14上端面垂直接觸，達到軸向約束的目的。

最後，繼續驅動電機，根據加工載荷，確定夾具施加在迴轉體工件14內壁的夾持預緊力。

本發明通過螺紋絲槓傳動具有很好的自鎖能力。通過接觸板傾角可活動地準確調節，即支撐錐度可調節，避免工件與夾具之間產生過大接觸摩擦力、保護工件。通過軸向約束組件抵消徑向支撐的軸向分力，提高夾持穩定性，徑向和軸向約束均勻陣列、傳力均衡，提高支撐剛度；並且軸向約束組件跟隨徑向約束組件動作，確保軸向約束的穩定性和整個約束系統的協調性。