立式機床及其裝夾機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種立式機床的裝夾機構(gòu)，包括卡盤以及設置于卡盤上的多個卡緊裝置，卡緊裝置包括滑動設置于卡盤上的卡爪以及設置于卡盤上以帶動卡爪移動的螺紋驅(qū)動件，螺紋驅(qū)動件能夠通過錐齒輪與同步齒圈傳動連接，同步齒圈放置于主軸的臺肩上，且與主軸同軸，同步齒圈能夠與頂升裝置相作用，多個卡爪在初始位置處形成的內(nèi)切圓的圓心位于主軸的軸線上。上述裝夾機構(gòu)中，螺紋驅(qū)動件繞自身軸線轉(zhuǎn)動后驅(qū)動卡爪運動，而同步齒圈與主軸同軸，多個螺紋驅(qū)動件在同步齒圈上以同樣的速度轉(zhuǎn)動，使得多個卡爪組成的內(nèi)切圓的圓心始終位于主軸的軸線上，卡爪與工件接觸后，工件將自動被多個卡爪定位于主軸的軸心處，同時夾緊工件并定心，提高了工件的加工效率。
【專利說明】立式機床及其裝夾機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及立式機床【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種立式機床的裝夾機構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種具有上述裝夾機構(gòu)的立式機床。
【背景技術(shù)】
[0002]立式機床工作時，通常采用卡爪實現(xiàn)工件的裝夾，隨著技術(shù)的不斷革新，數(shù)控機床逐漸占據(jù)了較大的市場份額，其可以自動完成主軸的變速、正反轉(zhuǎn)、啟動或停止，兩個坐標方向的進給和快速移動，以及卡爪的松開、夾緊和定心等，因此其加工效率和精度相比于普通機床具有較大的優(yōu)勢。
[0003]無論是普通立式機床，還是數(shù)控立式機床，其加工部件時大多通過安裝于卡盤上的多個卡緊裝置實現(xiàn)，該卡緊裝置通常包括多個卡爪以及與多個卡爪一一對應設置的驅(qū)動件。以數(shù)控立式車床為例，該車床的卡盤上設置有四個卡爪，這四個卡爪均能夠相對于卡盤滑動，將工件放置于卡盤上后，依次操作四個驅(qū)動件使得四個卡爪依次靠近工件，直至將工件夾緊，然后操作人員需要手動對刀定心，以確保工件的位置精確度，之后便可進行加工。在其他立式機床中，工件的定位過程與上述數(shù)控立式車床的定位過程相似。
[0004]通過上述描述可知，在目前的立式機床上，操作卡爪夾緊工件時，依次操作多個卡爪，每個卡爪的移動量均存在一定的差異，導致該工件的位置出現(xiàn)偏移，因而需要對工件進行對刀定心，以保證工件的加工精度。可見，工件在加工前需要先后進行卡緊和對刀定心兩步準備工作，使得工件的定位較為繁瑣，致使工件的加工效率較低。
[0005]因此，如何解決立式機床的加工效率較低的問題，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種立式機床的裝夾機構(gòu)，該裝夾機構(gòu)能夠提高立式機床的加工效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有上述裝夾機構(gòu)的立式機床。
[0007]為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種立式機床的裝夾機構(gòu)，包括卡盤以及設置于所述卡盤上的多個卡緊裝置，所述卡緊裝置包括滑動設置于所述卡盤上的卡爪，所述卡緊裝置還包括設置于所述卡盤上以帶動所述卡爪移動的螺紋驅(qū)動件，所述螺紋驅(qū)動件能夠通過錐齒輪與同步齒圈傳動連接，所述同步齒圈放置于主軸的臺肩上，且與所述主軸同軸，所述同步齒圈能夠與頂升裝置相作用，多個所述卡爪在初始位置處形成的內(nèi)切圓的圓心位于所述主軸的軸線上。
[0009]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述螺紋驅(qū)動件為絲杠。
[0010]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述卡緊裝置還包括與所述卡爪沿著所述絲杠的軸向定位的絲母，所述絲母套設于所述絲杠上。
[0011]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述同步齒圈放置于所述主軸的臺肩上時，所述錐齒輪與所述同步齒圈之間具有預定間隙。[0012]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述頂升裝置包括驅(qū)動件以及由所述驅(qū)動件作用以將所述同步齒圈撐離所述主軸并能夠復位的摩擦件。
[0013]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述同步齒圈上與所述摩擦件相對的面上具有摩擦槽，所述摩擦件端部與所述摩擦槽配合。
[0014]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述摩擦槽為環(huán)形槽，所述摩擦件為環(huán)形摩擦件。
[0015]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述驅(qū)動件為驅(qū)動源，所述摩擦件與所述裝夾機構(gòu)的底座形成頂升腔和復位腔，所述驅(qū)動源分別通過第一氣道和第二氣道與所述頂升腔和所述復位腔連通。
[0016]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述驅(qū)動源為氣源。
[0017]優(yōu)選地，在上述裝夾機構(gòu)中，所述卡緊裝置為五個。
[0018]在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的立式機床的裝夾機構(gòu)包括卡盤以及設置于卡盤上的多個卡緊裝置，該卡緊裝置包括滑動設置于卡盤上的卡爪和設置于卡盤上以帶動卡爪移動的螺紋驅(qū)動件，該螺紋驅(qū)動件能夠通過錐齒輪與同步齒圈傳動連接，該同步齒圈放置于主軸的臺肩上，且與主軸同軸，同步齒圈能夠與頂升裝置相作用，多個卡爪在初始位置處形成的內(nèi)切圓的圓心位于主軸的軸線上。該立式機床工作時，主軸與卡盤同步轉(zhuǎn)動，需要裝夾工件時，操作頂升裝置與同步齒圈相作用，同步齒圈在頂升裝置的作用下相對于卡盤靜止，而螺紋驅(qū)動件依舊與卡盤同步轉(zhuǎn)動，使得螺紋驅(qū)動件通過錐齒輪沿著同步齒圈的錐面轉(zhuǎn)動的同時繞著自身軸線轉(zhuǎn)動，繼而驅(qū)動卡爪向主軸中心移動，從而實現(xiàn)工件的夾持。同理地，需要松開工件時，操作頂升裝置與同步齒圈分離即可。
[0019]通過上述描述可知，本發(fā)明提供的裝夾機構(gòu)中，頂升裝置與同步齒圈作用使得螺紋驅(qū)動件相對于同步齒圈轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)螺紋驅(qū)動件沿自身軸線轉(zhuǎn)動后驅(qū)動卡爪運動的目的，而上述同步齒圈與主軸同軸，多個螺紋驅(qū)動件在同步齒圈上以同樣的速度轉(zhuǎn)動，使得多個卡爪組成的內(nèi)切圓的圓心始終位于主軸的軸線上，顯然，多個卡爪與工件接觸后，工件將自動被多個卡爪定位于主軸的軸心處，從而在夾緊工件的同時完成工件的定心，無需多次對刀，進而提高了工件的加工效率。
[0020]為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明還提供了一種立式機床，包括機架以及設置于所述機架上的裝夾機構(gòu)，所述裝夾機構(gòu)為上述任一項所述的裝夾機構(gòu)。由于上述裝夾機構(gòu)具有上述技術(shù)效果，具有該裝夾機構(gòu)的立式機床也應具有相應的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明實施例提供的立式機床的裝夾結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]上圖1中:
[0024]一級軸11、二級軸12、傳動齒圈13、卡盤14、工件15、卡爪16、絲母17、絲杠18、錐齒輪19、同步齒圈20、摩擦件21、底座22、第一氣道23、第二氣道24、主軸25?！揪唧w實施方式】
[0025]本發(fā)明的核心是提供一種立式車床的裝夾機構(gòu)，該裝夾機構(gòu)能夠提高立式機床的加工效率。本發(fā)明的另一核心是提供一種具有上述裝夾機構(gòu)的立式機床。
[0026]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的立式機床的裝夾機構(gòu)，包括底座22、主軸25、卡盤14、卡緊裝置和主軸驅(qū)動裝置，主軸25、卡盤14、卡緊裝置和主軸驅(qū)動裝置均安裝于底座22上，卡盤14用于支撐工件15，其可相對于底座22轉(zhuǎn)動，卡緊裝置包括滑動設置于卡盤14上的卡爪16，主軸驅(qū)動裝置包括電機、與電機的輸出軸連接的一級軸11、與一級軸11傳動連接的二級軸12以及與二級軸12嚙合的傳動齒圈13，該傳動齒圈13與卡盤14相固定，且與主軸25同軸設置，繼而通過卡盤14帶動主軸25同軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工件15的旋轉(zhuǎn)。上述卡爪16可為四個，且沿著卡盤14的周向均勻設置。
[0028]本發(fā)明實施例提供的裝夾機構(gòu)的關(guān)鍵改進之處在于，上述卡緊裝置還包括螺紋驅(qū)動件、錐齒輪19、同步齒圈20以及能夠與同步齒圈20相作用的頂升裝置，螺紋驅(qū)動件可為螺桿，其設置于卡盤14上，用以帶動卡爪16移動，且該螺紋驅(qū)動件能夠通過錐齒輪19與同步齒圈20傳動連接，該同步齒圈20放置于主軸25的臺肩上，且與主軸25同軸，其上表面和側(cè)表面均通過滾子與卡盤14和主軸25相對轉(zhuǎn)動，當同步齒圈20放置于主軸25的臺肩上時，同步齒圈20與錐齒輪19可嚙合，兩者相對靜止。頂升裝置用于在夾緊工件15時將同步齒圈20撐離主軸25的臺肩，多個卡爪16在初始位置處形成的內(nèi)切圓的圓心位于主軸25的軸線上，該初始位置為卡爪16安裝于卡盤14上后與螺紋驅(qū)動件同步轉(zhuǎn)動的位置。上述頂升裝置可以是伸縮缸，該伸縮缸的伸縮端與同步齒圈20連接，需要夾緊工件15時，該伸縮缸的伸縮端伸出即可，松開工件15時該伸縮缸的伸縮端縮回。本發(fā)明實施例提供的上述裝夾機構(gòu)可用于立式車床、立式銑床或其他立式機床中，尤其可用于數(shù)控立式機床中，以得到更好的效果。
[0029]該立式機床工作時，主軸驅(qū)動裝置使得主軸25與卡盤14同步轉(zhuǎn)動，設置于卡盤14上的螺紋驅(qū)動件以及與主軸25接觸的同步齒圈20亦同步轉(zhuǎn)動，需要裝夾工件15時，操作頂升裝置與同步齒圈20相作用，同步齒圈20在頂升裝置的作用下與主軸25分離，并相對于卡盤14靜止，而螺紋驅(qū)動件依舊與卡盤14同步轉(zhuǎn)動，即螺紋驅(qū)動件通過錐齒輪19沿著同步齒圈20的錐面轉(zhuǎn)動的同時繞著自身軸線轉(zhuǎn)動，繼而驅(qū)動卡爪16向主軸25中心移動，從而實現(xiàn)工件15的夾持。同理地，需要松開工件15時，操作頂升裝置與同步齒圈20分離，使得同步齒圈20重新與卡盤14同步轉(zhuǎn)動即可。可以理解地，工件15的卡緊和松開分別通過主軸25的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。
[0030]通過上述描述可知，本發(fā)明實施例提供的裝夾機構(gòu)中，頂升裝置與同步齒圈20作用使得螺紋驅(qū)動件相對于同步齒圈20轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)螺紋驅(qū)動件繞自身軸線轉(zhuǎn)動后驅(qū)動卡爪16運動的目的，而上述同步齒圈20與主軸25同軸，多個螺紋驅(qū)動件在同一個同步齒圈20上以同樣的速度轉(zhuǎn)動，使得多個卡爪16組成的內(nèi)切圓的圓心始終位于主軸25的軸線上，顯然，多個卡爪16與工件15接觸后，工件15將自動被多個卡爪16定位于主軸25的軸心處，從而在夾緊工件15的同時完成工件15的定心，無需多次對刀，進而提高了工件15的加工效率。另外，上述裝夾機構(gòu)無需多次對刀即可較大程度地保證工件15的精確定心，繼而避免反復對刀所導致的工件15的定心精度較差的問題。
[0031]為了增大卡爪16的移動速度，可將上述螺紋驅(qū)動件設置為絲杠18，此時，卡爪16上與絲杠18相配合的一端設置有齒狀結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)其與絲杠18的相對運動。另外，相對于螺桿，絲杠18上的螺紋不易失效，其使用壽命相對較長。
[0032]上述方案雖然能夠增加卡爪16的移動速度，但需要對現(xiàn)有的卡爪16進行改進，導致該裝夾機構(gòu)的制造成本較高，為了解決這一問題，本發(fā)明實施例所提供的卡緊裝置還包括與卡爪16沿著絲杠18的軸向定位的絲母17，該絲母17套設于絲杠18上，具體地，卡爪16與絲母17可焊接，也可通過定位鍵連接。此方案中，絲杠18的運動可直接傳遞至絲母17，絲母17帶動卡爪16運動，而絲母17為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，因此可避免對卡爪16進行重新設計，以此達到上述目的。
[0033]具體實施時，由于錐齒輪19與同步齒圈20嚙合，當不需要卡爪16移動時，操作人員會進行其他諸如啟動、停車等操作，由于慣性、延遲等因素，錐齒輪19會沿著同步齒圈20的錐面轉(zhuǎn)動而導致螺紋驅(qū)動件帶動卡爪16運動，繼而出現(xiàn)誤操作，為了避免這一現(xiàn)象，上述同步齒圈20放置于主軸25的臺肩上時，錐齒輪19與同步齒圈20之間可設置預定間隙，此時，同步齒圈20與錐齒輪19不接觸，兩者的運動情況以及受到的作用力互不干擾，只有在頂升裝置進入工作狀態(tài)后，兩者才會相對轉(zhuǎn)動，從而防止誤操作。
[0034]進一步的技術(shù)方案中，上述頂升裝置包括驅(qū)動件以及由驅(qū)動件作用以將同步齒圈20撐離主軸25并能夠復位的摩擦件21，該摩擦件21 —般由彈性材料制成。該驅(qū)動件可為伸縮缸，該伸縮缸的伸縮端與摩擦件21連接，當伸縮缸的伸縮端伸出時，其可帶動摩擦件21上升并與同步齒圈20的下表面接觸，使得同步齒圈20沿著主軸25向上運動，即與主軸25的臺肩分離，此時，主軸25的轉(zhuǎn)動無法傳遞至同步齒圈20，而摩擦件21則使得同步齒圈20相對于主軸25靜止，以實現(xiàn)螺紋驅(qū)動件繞自身軸線轉(zhuǎn)動的目的。相比于伸縮缸直接與同步齒圈20相作用，上述摩擦件21能夠增加同步齒圈20受到的摩擦力，進而縮短同步齒圈20由運動轉(zhuǎn)為靜止時所需的時間，同時，該摩擦件21可避免同步齒圈20與伸縮缸硬接觸所產(chǎn)生的磨損，進而提高同步齒圈20轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)時的可靠性。
[0035]為了優(yōu)化上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提供的同步齒圈20上與摩擦件21相對的面上具有摩擦槽，摩擦件21端部與該摩擦槽配合，以增加摩擦件21與同步齒圈20的作用面積。上述摩擦槽的形狀可為矩形、V形或八字形，本發(fā)明實施例優(yōu)選為八字形，以進一步增加摩擦件21與同步齒圈20的作用面積，從而增大兩者之間的摩擦力。更進一步地，上述摩擦槽為環(huán)形槽，摩擦件21則為環(huán)形摩擦件，由此，摩擦件21與同步齒圈20的接觸面積更大，更有助于同步齒圈20盡快靜止，有效縮短同步齒圈20的響應時間。
[0036]優(yōu)選的技術(shù)方案中，上述驅(qū)動件為驅(qū)動源，摩擦件21與底座22密封連接以形成頂升腔和復位腔，頂升腔位于摩擦件21的下端，復位腔位于摩擦件21的上端，驅(qū)動源分別通過第一氣道23和第二氣道24與頂升腔和復位腔連通。上述摩擦件21和底座22之間形成氣缸結(jié)構(gòu)，底座22上的第一氣道23和第二氣道24用于傳輸高壓氣體，實現(xiàn)摩擦件21的上升和下降。該驅(qū)動源可為液壓源，也可為氣源，為了保證摩擦件21受到足夠的推動力，本發(fā)明實施例優(yōu)選氣源作為驅(qū)動源。
[0037]更優(yōu)選的技術(shù)方案中，上述卡緊裝置為五個，即，與工件15接觸的卡爪16為五個。由于卡爪16工作時會受到磨損，其磨損量達到一定程度時將無法使用，一般需要更換新的卡爪16才能保證工件的可靠定位，對工件的加工效率產(chǎn)生不良影響。而本實用新型實施例將卡爪16設置為5個，即使其中的個別卡爪16的磨損量較大而無法使用，其他卡爪16也可保證工件的精確定位，此時無需更換卡爪16也可進行正常加工，繼而保障了工件的加工效率。另外，通過上述設置方式，還可觀察出具體需要更換的卡爪16，以及工件上圓柱度誤差相對較大的部分，有益于針對性地更換卡爪16，以及掌握工件的加工質(zhì)量。當然，根據(jù)該裝夾機構(gòu)的應用場合，上述卡緊裝置的數(shù)量可為六個或更多。
[0038]本發(fā)明實施例提供的立式機床包括機架以及設置于機架上的裝夾機構(gòu)，該裝夾機構(gòu)為上述任一方案所述的裝夾機構(gòu)。由于上述裝夾機構(gòu)具有上述技術(shù)效果，具有該裝夾機構(gòu)的立式機床也應具有相應的技術(shù)效果，此處不再作詳細介紹。
[0039]以上對本發(fā)明所提供的立式機床及其裝夾機構(gòu)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種立式機床的裝夾機構(gòu)，包括卡盤(14)以及設置于所述卡盤(14)上的多個卡緊裝置，所述卡緊裝置包括滑動設置于所述卡盤(14)上的卡爪(16)，其特征在于，所述卡緊裝置還包括設置于所述卡盤(14)上以帶動所述卡爪(16)移動的螺紋驅(qū)動件，所述螺紋驅(qū)動件能夠通過錐齒輪(19)與同步齒圈(20)傳動連接，所述同步齒圈(20)放置于主軸(25)的臺肩上，且與所述主軸(25)同軸，所述同步齒圈(20)能夠與頂升裝置相作用，多個所述卡爪(16)在初始位置處形成的內(nèi)切圓的圓心位于所述主軸(25)的軸線上。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述螺紋驅(qū)動件為絲杠(18)。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述卡緊裝置還包括與所述卡爪(16)沿著所述絲杠(18)的軸向定位的絲母(17)，所述絲母(17)套設于所述絲杠(18)上。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述同步齒圈(20)放置于所述主軸(25)的臺肩上時，所述錐齒輪(19)與所述同步齒圈(20)之間具有預定間隙。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述頂升裝置包括驅(qū)動件以及由所述驅(qū)動件作用以將所述同步齒圈(20)撐離所述主軸(25)并能夠復位的摩擦件(21)。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述同步齒圈(20)上與所述摩擦件(21)相對的面上具有摩擦槽，所述摩擦件(21)端部與所述摩擦槽配合。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述摩擦槽為環(huán)形槽，所述摩擦件(21)為環(huán)形摩擦件。
8.按照權(quán)利要求5所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動件為驅(qū)動源，所述摩擦件(21)與所述裝夾機構(gòu)的底座(22)形成頂升腔和復位腔，所述驅(qū)動源分別通過第一氣道(23)和第二氣道(24)與所述頂升腔和所述復位腔連通。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動源為氣源。
10.按照權(quán)利要求1-9中任一項所述的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述卡緊裝置為五個。
11.一種立式機床，包括機架以及設置于所述機架上的裝夾機構(gòu)，其特征在于，所述裝夾機構(gòu)為如權(quán)利要求1-10中任一項所述的裝夾機構(gòu)。
【文檔編號】B23B31/26GK103878405SQ201210558769
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】譚宗保, 王躍龍, 金正哲, 王成波, 李偉偉, 張國欣, 宮緒成 申請人:齊齊哈爾齊車集團方圓工模具有限責任公司